【科普】解说：挖矿、比特币、区块链

12月初以来，比特币等各类虚拟货币价格暴涨，大量散户涌入币圈。 结果12月还没结束，币市就全线暴跌。 其中，比特币从17日的1.96万美元跌至22日的1.19万美元，目前已涨至1.35万附近。 这时候，所有人都稍微冷静了下来。

当然，本文的主题不是炒币，而是试图回答两个问题：

一些基本概念

比特币背后的技术称为区块链，或区块链。 顾名思义，区块链就是一条链。 当然，“链”只是一个形象名词，表达的是区块之间的连接关系。

那块是什么？ 只要在你的电脑上安装一个比特币钱包（比如Bitcoin Core），它就会把所有的区块数据（目前最多145GB）下载到你的电脑上。 同步区块的过程其实就是同步历史交易记录的过程（如下图所示），所以一个区块大概可以理解为交易记录的集合。

比特币的一个重要特征是：去中心化。 它没有中央服务器，所有数据都存储在分散的节点中，就像一个网络。 安装了比特币客户端的用户将自动成为节点。 如果不想做节点，可以使用在线比特币钱包。 每个节点的数据都是同步的，所以第一次安装比特币钱包需要下载大量的数据。

所以总的来说，区块链是一个公开的交易记录链，也就是一个公开的账本。

该分类帐由矿工维护。

挖矿，什么意思？

挖矿可以理解为记账，即在区块链中打包、提交、确认交易。 如果交易没有得到矿工的确认，则交易不完成。 如果矿工永远不确认，转移的比特币将凭空蒸发。 所以记账（即挖矿）是一个非常重要的过程。

安装了比特币客户端的用户可以自愿参与记账。 当然也可以用其他工具记账，不一定是比特币客户端。 记账（即挖矿）是有偿劳动。 补偿来自2个方面：

1）假设你是一个矿工，为了给网友记账，付出了很多电费和很多算力。 为了“报答”你，网友每笔交易都会给你一笔“手续费”。 最近交易太多，但矿工每天只能记录有限数量的账户，所以谁的手续费多就先到账。 收费少的可能会拖很久，不收费的话可能就是永远。 没有会计。 手续费因此上涨，平均每单超过20美元（手续费以比特币计算，所以也和比特币的价格有关）。

2）手续费其实很低，矿工收入的一大部分是记账过程中凭空产生的比特币。 人民币是中央政府用印刷机印的，比特币是矿工记账赚的。 这就是比特币的生成机制。 比特币的另一种机制是平均每 10 分钟产生一个新区块，这意味着无论矿工多么疲惫，也只能每 10 分钟完成一次记账。 目前，一笔记账奖励为 12.5 个比特币。 每月减少到6.25个比特币，有一天奖励减少到0，矿工只能赚取服务费。

挖矿就是记账，顺便赚点比特币。 记账的流程是什么？ 簿记是解决数学问题的过程。

我们先来看看一个block长什么样子：下图左边是一个block的整体结构。 可以看到所谓的block就是一串超长的，完全看不懂的字符！

嗯，所谓挖矿其实就是不断的改变区块中的值（当然有些值是不能改变的，比如上一个区块的hash值），可以改变时间，改变nonce，改变交易量等。尝试各种组合，打包成一个区块，然后计算这个区块的哈希值。

如果这个值（假设X）小于比特币系统设定的某个值（假设Y），那么恭喜！ 您已完成簿记！ 也就是说，这个区块成为合法区块，将成为比特币区块链的一员，你将获得12.5比特币（目前）的奖励，外加63笔交易手续费！ 如果X大于Y，对不起，这个区块不合格，你不能记这个账，你得重新分组，重新计算，直到X小于Y。这叫挖矿。

实际上，Y 也是一个 256 位的字符串。 Y通常以很多0开头，所以X开头也有很多0，如果X不以0开头，那肯定是不合格的。

SHA-256本身并不是什么复杂的加密算法，只是为了让X小于Y，计算量超超超超超超！ 如果块中的任何值发生变化，则哈希值可能会非常不同。 你必须碰巧找到一个前面有很多0的哈希值。 .

目前比特币全网算力已经达到12,000,000 TH/s左右，即每秒可以计算12,000,000,000,000,000,000,000个区块的哈希值。 速度已经很快了，即便如此，仍然需要10分钟的连续计算，才能找到一个合格的区块，完成一次记账。 采矿并不容易。

当然，再难，这也是机器的工作。 但是我告诉你，在2014年，一位名叫Ken Shirriff的专家试图用一张纸和一支笔来挖矿，可惜算力只有0.67哈希/天，也就是计算一个区块的哈希值，需要一天半的时间。 需要多少千万年才能找到一个合格的区块？

你可能会问，比特币的设计者是不是白找麻烦，为什么这么麻烦。 挖矿，也就是反复计算hash值，本身是没有意义的，耗电也很大。 其目的是保证记账难度。 区块链是一个公共账本。 如果有人想篡改账本（比如将比特币转入自己的比特币地址），就需要付出巨大的算力代价。

另外值得一提的是，让X小于Y，也就是挖比特币，是一个完全随机的事件。 这意味着你可能仅仅1秒就找到一个合格的区块，赚了十几个比特币，但是​​这个概率是无限接近0的，无限接近0其实就是0。为了降低随机性，很多人聚在一起我的，还有一个所谓的矿池。 我不会说太多。

比特币到底是什么？

先问大家一个问题，下面这个苹果是什么鬼？ 答：是图片。

那比特币是一张照片吗？ 不。 是一段文字吗？ 不。 是频率吗？ 不。 是音频吗？ 不。 那是什么？ 比特币没有物理形态，即使在计算机系统中，比特币也是一个虚无缥缈的东西。

比特币不是一种货币。 比特币交易的最小单位是0.00000001比特币。 你见过什么样的真实货币被拆分1亿次后还可以交易？ 比特币只是一个数字，一个数字对应着公共账本（即区块链）中的某个属性。 所谓账本，记录了一定的归属关系比特币到底是什么?挖矿又是什么，公共账本将这个号码与某个比特币地址相关联。

比特币地址是公开的，任何人都可以查看所有地址。 转账比特币其实就是改变账本中这个数字对应的地址，但是转账需要用私钥签名。 如果你同时持有这个地址对应的私钥，那么你就相当于拥有了这个地址对应的数字，也就是拥有了这些比特币。

如果非要从视觉上“看”比特币比特币到底是什么?挖矿又是什么，那么比特币长这个样子（也许你可以这样理解……）：

总结：