区块链教程系列：比特币挖矿

介绍

我们知道比特币是通过挖矿产生的，那么比特币网络中挖矿的特点是什么？挖矿收益如何分配？你可以在这篇文章中找到答案。

比特币节点结构

上一篇我们提到比特币是一个P2P网络，P2P网络中有很多节点。从P2P的定义来看，每个节点的状态都是一样的，其实不然。比特币网络的每个节点都有一个角色。

我们先来看一张整体图。比特币节点有 4 种类型：

四种类型分别是钱包、挖矿节点、全节点和网络路由节点。

不同的角色结合起来形成了一个巨大的比特币网络。根据功能，不同的角色可能需要不同的类型。

上面我们介绍了7个常用节点。

Bitcoin Core 这是您从官网下载的比特币软件，包括4类功能。

全区块链节点挖比特币转币记录，这个节点包含了比特币区块链的所有历史信息，称为全节点，主要用于验证历史交易。

Solo Miner，这是一个独立的挖矿节点。

SPV钱包，这是我们之前介绍的轻量级钱包。

矿池协议服务器，这是矿池连接比特币网络的网关。

请注意，Bitnet 网络除了自己的 P2P 网络协议外，还有一个 Stratum 协议，用于挖矿和轻量级或移动比特币钱包。

挖矿节点，即连接到比特币矿池的矿工节点。

SPV Stratum 钱包，使用 Stratum 协议的轻量级钱包。

这些节点共同构成了庞大的比特币网络。

矿业

挖矿是增加比特币货币供应的过程。挖矿还保护了比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双花”，即多次花费同一个比特币。矿工向比特币网络贡献计算能力，以换取获得比特币奖励的机会。

每 10 分钟“挖出”一个新区块，每个区块包含从前一个区块到现在这段时间内发生的所有交易，这些交易依次添加到区块链中间

矿工在挖矿过程中获得两种奖励：创建新区块的新币，以及区块中包含的交易的交易费用。为了获得这些奖励，矿工们争先恐后地完成一个基于加密哈希的数学难题，其答案包含在新区块中，作为矿工计算努力的证明，称为“工作量证明”。算法的竞争机制和获胜者有权在区块链上记录交易的机制是比特币安全的基石。

生成新比特币的过程被称为挖矿，因为它的奖励机制被设计为速度递减，类似于贵金属的挖矿过程。比特币的货币是通过挖矿发行的，类似于中央银行通过印钞票来发行货币。

比特币矿工通过创建一个新区块所赚取的数量大约每四年减半（或者准确地说是每 210,000 个区块）。2009 年 1 月开始时每块 50 个比特币，到 2012 年 11 月减半时每块 25 个比特币。然后它将在 2016 年的某个时候再次减半，为每个新区块奖励 12.5 个比特币。根据这个公式，直到 2140 年，比特币挖矿奖励呈指数下降。届时将发行所有比特币（20,999,999,980））。

换句话说，在 2140 年之后，不会再创造新的比特币。（通货紧缩货币）

挖矿节点

在比特币网络中，有些节点被称为专业节点矿工。

与任何其他完整节点一样，这些节点在比特币网络中接收和传播未经确认的交易。然而，这些节点也能够将这些交易记录整合到新的区块中。

矿工之间的竞争以新区块的传播结束，仿佛在宣布谁是最终的赢家。对于矿工来说，获得一个新区块意味着一些参与者赢了，而他们输掉了比赛。但是，一轮比赛的结束也代表着下一轮比赛的开始。新的积木不仅仅是象征比赛结束的方格旗；它也是下一个街区比赛的发令枪。

硬币交易

区块中的第一笔交易是一种特殊的交易，称为 coinbase 交易或 coinbase 交易。

该交易由挖矿节点构建，用于奖励矿工的贡献。挖矿节点会创建一个“支付25.09094928比特币到XX地址”的交易，并将产生交易的奖励发送到自己的钱包。矿工开采一个区块所获得的奖励金额是 coinbase 奖励（25 个全新比特币）和该区块中所有交易的矿工费用之和。

与常规交易不同，创币交易没有输入，不消耗 UTXO。它仅包含一个称为 coinbase 的输入，仅用于创建新的比特币。

硬币创建交易有一个输出，即支付给该矿工的比特币地址。

矿池收益分配

根据矿池的收益分配，可以分为两种。

PPLNS

全称Pay Per Last N Shares，意思是“根据过去的N股支付收入”，意思是一旦所有矿工找到一个区块，每个人都会按照每个人贡献的份额比例分配。区块中的货币。

聚苯乙烯

PPS矿池（类似于工作模式）PPS称为Pay Per Share。为了解决PPLNS有时利润很高，有时没有利润的情况，PPS采用了一种新的算法。PPS根据你的算力在矿池中的占比，估算矿池每天可以获得的矿产量，给你每天基本的固定收益。

采矿方向

从2009年开始，普通电脑可以“挖矿”，但到了2014年，所有的挖矿电脑也都变成了专业设计的芯片公司为比特币量身定做的“矿工”。

随着参与采矿的计算机变得越来越昂贵，比特币的生产成本也越来越高。截至 2014 年 10 月，每个比特币的生产成本已达到近 3000 元人民币。这种生产包括计算机的制造成本、生产过程中产生的电费以及人员成本和场地成本。也就是说，在2016年底之前，由于每天产生3600个比特币，每天的投资将达到1000万元。而且随着竞争越来越激烈，这个成本还在上升。

算力浪费

那么挖矿到底花这么多电费是做什么的呢？没有他，它只是一个哈希值。

所以这造成了严重的浪费。当然，也有人想出了一些解决方案来利用这种计算能力做有用的事情：

算力调整

请注意，挖掘比特币的难度并不一定会增加。它是动态调整的。

如果上一个周期（2016个区块）的平均出块时间大于10分钟，即当全网算力下降时挖比特币转币记录，当前周期的难度会降低，从而加快出块时间. 但是，到目前为止，整个网络的计算能力似乎并没有下降，难度一直在增加。

由于是基于事后统计，难度的变化会滞后全网算力的变化1到2个周期。如果全网算力增加，这1-2个周期的挖矿速度会增加，挖矿收益会增加；否则，收入会减少。但从长远来看，它仍然保持平衡。

总结

本文介绍比特币网络挖矿相关的内容，希望大家喜欢。