比特币是如何开采的（挖矿原理）——工作量证明

在区块链记账的原理中，我们了解到，记账是对交易记录、交易时间、账本序号、最后一个Hash值等信息进行Hash包装计算的过程。

我们知道所有的计算和存储都需要消耗计算机资源。既然有成本，节点为什么要参与记账呢？在中本聪（比特币之父）的设计中，完成记账的节点可以获得系统给予的一定数量的比特币奖励。这个奖励的过程，也是发行比特币的过程，所以大家都直观的记住了。账本被称为“挖矿”，本文将详细讨论这个过程。

簿记工作

因为记账有奖励，每次预定一本书，可以给自己加一定数量的比特币（目前12.5比特币，在写博文时每个比特币4万多元，你可以算出多少钱），所以有很多人争相记账，大家一起记账会造成问题：存在记账不一致的问题，比特币系统引入了Proof of Work来解决这个问题。规则如下：

但是，在工作量证明之前，记账节点会做以下准备工作：

如果节点竞争记账权成功，可以获得12.5个比特币的奖励。

工作证明

区块链记账原理我们知道，每次进行记账时，都会将上一个区块的哈希值和当前账户页面信息作为原始信息进行哈希处理。如果只是这样，显然每个人都可以轻松完成簿记​​。为了保证10分钟左右只有一个人可以记账，需要增加记账的难度，使得Hash结果必须以几个0开头。为了满足这个条件，在进行Hash的时候引入了一个随机数变量。

用伪代码表示：

# 没有难度时为：Hash(上一个Hash值，交易记录集) = 456635BCD
Hash(上一个Hash值，交易记录集，随机数) = 0000aFD635BCD

我们知道挖矿挣比特币原理，如果Hash的原始信息中的任何部分发生变化，Hash值都会继续跟随所以，在计算Hash的时候，随机数的值是不断变化的，总能找到一个随机数所以Hash结果以几个0开头（以下称为猜测），找到随机数的节点是第一个。您将拥有预订此帐户的唯一权利。

计算分析

（这部分是可选的阅读）我们简单分析会计的难度，

哈希值是由数字和大小写字母组成的字符串，每个位有62种可能性（可能是26个大写字母，26个小写字母，10个数字中的任意一个），假设任何一个字符出现的概率相等，那么第一位是0的概率是1/62（不管其他位出现什么字符）。理论上，第一个位为0需要62次Hash运算。如果前两位为0，则必须尝试62次。平方Hash运算，从n个零开始，需要尝试62次n次方运算。我们来看看当前的实际区块#493050信息：

注意：数据来自

我们可以看到Hash值从18个0开始，理论上你需要尝试62的18次方。这个数字非常非常庞大。我数不过来。应该超过1亿。这么大的计算量，需要在计算设备、电力等方面进行大量投资。

目前不应该有单个矿工独立参与挖矿。矿工按算力百分比划分）。

从经济角度来看，只有挖矿才有利润（比特币价格上涨也增加了利润），新矿工的加入，会加剧竞争，增加算力难度，增加挖矿难度矿场需要消耗更多的算力和算力，最终成本会因交互作用而接近收益。

题外话：由于中国的电费成本较低，相对收入较高，中国算力占全网一半以上

验证

节点成功 找到满意的Hash值后，立即将打包的区块广播到全网，全网的节点收到广播的打包区块后立即进行验证。

如果验证通过，说明某个节点成功解谜，不再竞争当前区块打包，而是选择接受这个区块，记录在自己的账本中，然后进行下一个块 块的竞争测验。

只有网络中最快的区块才会加入账本，其他节点会复制，从而保证了整个账本的唯一性。

如果节点有作弊行为，将导致网络的节点验证失败，打包的区块将被直接丢弃。该区块无法记录在总账中，作弊节点的成本将付诸东流挖矿挣比特币原理，因此在巨大的挖矿成本下，矿工自愿遵守比特币系统的共识协议，保证了整个系统的安全。

解释

矿工的收入其实不仅包括新发放的12.5比特币奖励，还包括交易手续费收入（为了让主干更清楚，本文省略了一些细节）。

有兴趣的同学可以看一下图中方块所包含的信息。红色箭头表示本文所涉及的信息。

本文提到了共识协议。比特币共识协议主要由工作量证明和最长链机制两部分组成。后面会有博文详细讲解。

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