区块链知识普及：挖矿、矿工指的是什么？

我们知道挖矿是增加比特币货币供应的一个过程。挖矿同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支付”，“双重支付”是指多次花费同一笔比特币。矿工们通过为比特币网络提供算法来换取获得比特币奖励的机会。

那么“挖矿”究竟是怎么挖出比特币，矿机又是什么？今天我们来详细了解一下。

什么是比特币的挖矿和矿工

在比特币点对点网络中，节点大量进行哈希计算，需要计算机设备并消耗大量电力，这个过程在本质上和挖金矿很相似，比如通过挖矿设备，消耗能源换取矿产等。比特币总量恒定，产生方式也和黄金很相似。人们形象地将比特币抢打包权的过程称为挖矿(mine)，将抢打包权的比特币节点称为矿工( mner)

什么是矿机

矿工使用的工具就是所谓的“矿机”。

任何一台电脑都能成为挖矿机，只是受益会比较低，可能十年都挖不到一个比特币。很多公司已经开发出专业的比特币挖矿机，这种搭载特制挖矿芯片的矿机，要比普通的电脑运算速率高几十倍或者几百倍。

2010年之前基本上都是在用CPU挖矿，全网算力一直在1GH/s以下。2011年GPU显卡开始加入挖矿队伍，同年下半年全网算力一举突破10TH/s，一年增长了10000倍！2012年更是轻松地超过了20TH/s。显卡矿机开始迎来了全盛时期。

从2013年7月开始，矿机进入百花齐放的时代，大量ASIC矿机如雨后春笋般出现，或宣布研发，或宣布预售，或现货形式。如烤猫矿机，鸽子矿机，TMR矿机，比特儿矿机，兰德矿局，小蜜蜂矿机，阿瓦隆原厂和各种代工，花园矿机，Smart矿机等等，因此接下来的5个月，每期算力增长平均达到30%以上。

目前，矿机制造商还有好多家，实力较强的有总部设于旧金山的BitFury和总部位于中国的比特大陆（Bitmain），其中比特大陆生产的蚂蚁矿机现在占据了大部分的市场份额。

比特币为何存在挖矿?

其实挖矿是比特币系统中一个形象化的表达；它背后真正的名称就是我们刚讲过的POW算法，也就是工作量证明算法；工作量证明，是从经济学中来的；是1993年，由两个经济学家提出来的一种策略，就是，防止对服务滥用或者资源滥用，而采取的一种有效阻断的经济策略。

在比特币节点互相连接时，会从对方处获取自己没有的交易。但由于比特币是长期积累天量的交易，两个节点逐条对照，你缺了哪些交易，我缺了哪些交易，是非常困难的事情。

为解决这一难题，中本聪发明了区块链( Blockchain)这一重要技术。节点借助区块( block)来同步交易，保证了所有节点数据的统一性，并通过竞争区块打包权(也就是挖矿)的方式，保证了区块链的唯一性。

比特币是如何挖矿的?

一段时间内的比特币交易，打成的一个包称为区块，比特币全网平均每10分钟产生一个区块，每一个区块都链接到上一个区块，依次相连形成区块链。以区块为单位同步交易数据:区块从1开始编号，因此节点A连接节点B后，只要检查双方的区块编号高度，就能方便地同步交易数据。例如，节点A自己的区块高度是200，发现节点B的区块高度是210，则只要向B请求同步201-210这10个区块即可。

打包区块的奖励:为保证有节点打包比特币交易，比特币规则规定:打包交易的节点将获得比特币作为酬劳。

对区块打包权的竞争:节点打包交易只需要消耗很低成本的网络和计算资源，打包奖励的存在，使有大量节点想打包交易。为保证区块链的唯一性，比特币规则规定:节点使用“竟争方式”争夺交易打包权。比特币交易节点，使用“竞争方式”争夺交易挖矿权，在实现中，就是计算机做哈希(SHA-256)运算。

获胜节点打包交易并广播:一旦有某个节点扔出符合系统规则的硬币结果。例如，区块379543的哈希值:

000000000000000008bdeb575056584429ea4be876ea7ca4ce70262d3ed

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就会立即将这段时间搜集到的交易打包成一个区块，将“竞争方式”的结果、区块序号379543、上一区块关系等附加信息广播出去，其他节点一旦收到区块379543并验证无误，就会停止“竞争”，即抢这一区块，转而在这一区块的基础上开始“竞争方式”抢下一个序号为37954的区块。

什么是矿池

随着比特币等数字货币的价值被越来越多的人认可，挖矿投入的人力、物力成本也在不断攀升。挖矿行为从早期的单兵作战迅速演化为专业化、规模化的运作，挖矿低点也从“小作坊”转移到了“专业矿场”。此时，参与挖矿的模式也被分为了两大类；少数掌握较多财力和资源的矿工选择了自建矿场，继续单独挖矿；单独挖矿无需和别人分享你的收益，但是随着全网算力的不断上升，单独挖矿成功打包区块的概率在显著降低着，尤其是在算力不够大的情况下。所以更多的矿工选择了加入“矿池”，采取了联合挖矿的模式。矿池属于矿工的松散联盟，矿工们将挖矿资源汇集在一起，共享算力，同时通过一定的算法，矿池管理者收取一定的管理费，矿工按照各自算力占比分享挖矿收益。

自从矿池这种模式出现以来，不同的矿池所占算力比例就一直处于变化之中。人们一直担心，如果单一矿池的算力超过了50%，系统就会面临51%攻击的威胁。Ghash.IO的算力占比就曾经短暂接近50%，之后很多矿工自发的撤离了这个矿池。不可否认的是，任何单一的矿池所占的算力比例过大都是对系统的潜在威胁。

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