挖矿的原理是什么？ 如何使用挖矿产生比特币？

说到比特币和区块链，很多人觉得很眼熟，但其实知之甚详，不知其所以然。 比特币是区块链的前身实现，区块链是比特币的后期提炼； 如果你是第一次接触比特币，当你想和别人交流的时候，你面对的第一个概念可能就是挖矿。 那么，挖矿的原理是什么？ 如何使用挖矿产生比特币？ 本文将为您一一解读。

首先我们想一下，为什么每个区块链系统都要发行自己的数字货币？ 那就是前段时间的ICO热潮。 这就涉及到区块链的基础作用，就是实现社会价值在区块链上的自由流通（类比互联网的基础作用：实现信息的自由流通）。

比如我可以开发汽车的车链，房子的房链，母猪的母猪链等等。 如果一个组织或个人足够强大，也可以为整个行业发布一条链，那么汽车、房子、母猪……想在各自的链上自由流通，从A的名字到B的名字，或者从C的名字到D的名字，肯定需要一个措施。 这种规模是通过支付相应的数字货币来实现的。 换言之，各链发行的数字货币作为链上价值流通的一般等价物。 打个现实的比方：就是我们生活中用于交易的人民币、美元、泰铢、英镑等中央货币在我们购物的时候起到了作用。 每个链条都可以比作一个国家。 每个国家都有自己的货币体系吗？ 这样一想，大概就明白了，各链发行数字货币的目的，都是为了促进链上资产的顺畅流通。 就数字货币而言，对于想要做事的人来说，它充当了价值流通的一般等价物； 对于赚钱的人来说，它是一种收钱的工具。

在区块链上，数字货币的发行模式是什么？

链上数字货币有两种主要形式。 一是以国内的NEO为例，NEO的分配方式是：在系统创建时，一次性写入1亿个NEO到创世块中。 借助ICO，用户可以直接用人民币认购和持有。 这种模式更类似于央行发行人民币。

另一种类似于淘金，就像比特币一样，通过挖矿节点，不断消耗自己的算力换取比特币。 由于比特币系统是完全开源的，所以这套开源代码包含了挖矿的功能。 只要一个人看懂了代码，就可以编译部署这套代码，将其添加到比特币网络中，当我的挖矿功能开启时，你的主机就开始挖矿了。

在比特币系统中，可以通过自身算法动态调整全网节点的挖矿难度，保证每10分钟比特币用什么挖矿，比特币网络中就有一个节点成功挖矿； 一旦有人挖矿成功，比特币系统就会奖励给这个人一定数量的比特币，这也是由算法控制的。 具体来说：前四年，每一个挖矿成功的人都会获得25个比特币的奖励，每四年衰减一半； 每年奖励6.25，以此类推。 2140年左右，区块链发行的时候，大约2100万个比特币，这是比特币的总量，所以不会无限增加。

通过上面的讲解，大家应该明白挖矿和比特币的关系了吧。 这种关系是：挖矿是比特币系统发行自己的数字货币的唯一途径，也就是比特币。 比特币系统通过挖矿来完成自己数字货币的发行。 发行数字货币的过程就是各个矿工竞相挖矿的过程。 每10分钟奖励一定数量的比特币，看谁先挖矿。 这个奖励的过程就是比特币发行的过程； 每个挖矿节点在利益的驱使下，也在不断想办法能够更快地挖矿，这就催生了市面上各式各样的矿池节点。

挖矿是比特币系统中的一种视觉表现形式。 背后的真名是POW算法，也就是工作量证明算法。 工作证明来自经济学。 1993 年，两位经济学家提出的一个策略是一种有效的阻塞经济策略，以防止滥用服务或资源。

POW算法在比特币之前就已经被广泛使用，比较有名的是Google Mail的反垃圾邮件系统。 谷歌是这样做的：他要求每一个向谷歌邮件服务器发送邮件的其他服务器先完成一定量的计算工作，而这个计算对于对方的服务线程来说可能需要2到3秒。 2到3秒，如果一个人在发邮件，完全可以忍受； 如果对方是发送垃圾邮件的脚本程序，他根本承受不了。 电子邮件脚本需要做的是每秒发送数百封电子邮件。 密封寄出。

POW算法在比特币系统中是如何应用的？ 中本聪在设计和实现比特币系统时，希望每 10 分钟完成一次比特币发行。 既然比特币网络中有数万个节点，那么货币发行给谁呢？ 根据工作量证明的策略，即 POW 算法的思想，中本聪对比特币系统中的每个节点提出了一个问题。 每个区块头的数据结构中都有一个Nonce域。 中本聪解决的问题是：在其他字段值不变的前提下，通过不断调整Nonce的值，通过Hash计算出BlockHeader结构的值。 要求找到一个Nonce值，使得计算出的哈希值小于或大于某个固定值。 这个固定值在 BlockHeader 结构中由 Bits 标记。

由于哈希算法是不可逆算法，不可能通过具体的哈希值来逆转原文。 这样，每个节点只能采用穷举法，即从1、2、3、4、5……开始，不断向后尝试。 在这个过程中，开始测试各个节点的CPU计算速度。 计算快的话，很快就得到Nonce值，然后他就把Nonce值放在结构体中，通过P2P网络进行广播。 各系统节点收到后，发现Nonce值合法且符合要求，则认为挖矿成功。 对于那些已经数到一半的节点，发现已经有人计算过了，于是就放弃了这个穷举，然后开始用穷举来寻找下一个区块头的Nonce值。

因此，所谓挖矿就是计算机通过穷举法不断寻找Nonce值并计算出Hash值的过程。 谁先找到，谁就挖得成功。

挖矿本身的电力成本非常高。 但是现在，随着比特币升值速度越来越快比特币用什么挖矿，越来越多的人选择挖矿。 明白这些之后，你动心了吗？

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