挖矿：一个“解决问题”的过程

比特币的来源很简单：要么你自己挖，要么别人转让给你。 当然，别人转给你的最早来源也是挖矿收益。

那么，让我们先谈谈挖矿，这是比特币的初始分配。 在这部分挖矿中，我们主要涉及到两个知识点：哈希和工作量证明。

最早的50个比特币是中本聪通过挖矿获得的。 我们现在也常说：比特币是挖矿产生的。 挖矿其实是一个形象的比喻，它的意思可以理解为解决一道超级难、复杂的数学题。

因为这个解题过程有点像开采矿产资源一样困难，同时还要消耗大量电力，所以这个解题过程就叫做“挖矿”。 称为“矿工”。

第一个比特币区块是由中本聪创建的。 根据比特币系统的设定，他创造了第一个区块，他可以获得50个比特币作为奖励。 可以说，中本聪是比特币的第一个矿工。

根据比特币系统的设定，比特币的数量恒定为2100万枚，每四年减半。 2009年，中本聪的挖矿奖励是50个比特币。 将近10年过去了，比特币经历了两次减半，从50到25再到12.5。 因此，现在挖矿 Mining如何搞到比特币，即创建一个区块的奖励是 12.5 个比特币。

有人会问，如果比特币每四年减半，矿工赚取的比特币奖励是不是会越来越少？ 是什么促使他们继续挖矿？ 事实上，矿工获得的奖励不仅仅是挖矿收益，还有手续费。

当你与他人之间转移比特币时，你必须向矿工支付一定的费用。 当然，手续费是自愿的，你想付多少就付多少。 不给可以吗？ 是的，但是矿工会选择手续费高的交易优先处理。 如果您不支付手续费，您的交易可能会被遗忘。

现在无论是通过交易平台还是钱包软件，手续费的比例都是交易平台和钱包根据你的账户情况自动生成的比较合理的手续费，这一步不需要你自己做. 什么额外的操作，所以你可能感觉不到支付给矿工的费用的存在。

矿工是否容易获得丰厚的挖矿奖励和交易手续费？ 这并不容易，而且他们的劳动力成本很高。 不要低估他们的成本。 成本非常高，最大的成本就是电费。

刚才我们说挖矿其实就是在解决一道超级难、复杂的数学题。 解决这个问题的方法是通过“哈希运算”。 问题的解决方案是“哈希值”。

什么是哈希运算？ 简单来说，“哈希运算”就是将交易信息（包括时间戳在内的所有信息）打包如何搞到比特币，并将所有这些信息“编码”起来，进行复杂的计算，得到哈希值。

虽然“哈希”是一个密码学概念，但我们可以把它理解为一个数学函数问题。 不过与数学函数问题略有不同：数学函数问题中的x和y是双向的，已知x可以求y，已知y也可以求x； 但是，hash函数是单向的，一直是知道x就可以找到y，知道y就找不到x。

为什么要使用“哈希函数”？ 这关系到比特币系统的安全性。 比特币系统是一个巨大的、不断更新的账本。 这个“账本”是全网公开的，这就涉及到个人信息的泄露。 哈希函数的“单向”可以保证账户主体信息的隐私和安全：你知道我的交易信息，但你不知道我是谁，你也查不到我的信息。 哈希函数的“单向”赋予了比特币很好的匿名性，这也是暗网喜欢用比特币进行交易的原因。

使用“哈希函数”来保护隐私是一个很好的方法，但是计算哈希值的过程实际上非常非常困难。 而且，对于比特币来说，随着比特币每四年产量减半，难度会越来越大。 有多难？ 这个哈希值没有固定的算法，只能靠计算机随机进行哈希碰撞。

因此，挖矿对计算机的计算能力，即算力有非常高的要求。 挖矿争的其实是算力。 可能有人会问：我想挖矿，但是我不知道怎么算hash，我应该怎么挖？ 可能有人会疑惑：计算hash明明是脑力劳动？ 为什么说最大的成本是电费呢？

最早的“挖矿”确实需要计算和脑力劳动，但是现在，不是用电脑（也就是我们家里的电脑）来挖矿，而是用专业的矿机来挖矿。 专业矿机的出现和发展，弥补了家用电脑计算能力低的缺点，省去了我们的脑力劳动，让挖矿变得更简单。

对于专业的矿机，我们只需要非常简单的安装即可挖矿。 至于计算哈希的过程，专业的矿机芯片会帮你完成。 现在主流的芯片是ASIC，市面上的蚂蚁矿机和阿瓦隆矿机都是用的ASIC芯片。 所以挖矿，你要付出的成本就是矿机费和电费。 连矿机都不用买，因为现在矿场很多，都是专门维护矿机的地方。 您可以租用矿场中矿机的算力进行挖矿。

目前主流矿机的计算量级在13.5T左右，也就是说每秒可以进行13.5万亿次计算，也就是每秒可以进行13.5万亿次哈希碰撞。 这个数额很惊人吧？ 你可以想象它消耗的电量有多高。 这些电费构成了矿工挖矿的主要成本。 刚查了一下，现在的市场，买一台矿机挖一年的成本是很难回本的。 由于电费太高，现在很多矿场都建在电费很便宜的地方。 我国的矿山主要分布在四川和内蒙古。

按照比特币系统的规定，每10分钟增加一个区块。 区块的内容是过去10分钟内系统中发生的一些交易。 因此，矿工的挖矿时间约为10分钟。

在早期，没有矿机的时候，矿工需要时刻监控网络。 一旦交易在网络上广播，他们需要在 10 分钟内使用计算机进行大量哈希运算。 直到有人第一个计算出正确的哈希值，他才有权记录交易，即有权创建区块、获得比特币奖励、交易手续费奖励，宣告挖矿成功。 现在有了专业的矿机，矿机可以代替矿工达到“时刻监控网络，做大量哈希计算”的效果。

我们上面提到的一整套哈希计算工作称为“工作量证明”，也就是传说中的 PoW。 在工作量证明机制下，全网达成共识，这是大家都同意的规则。 这个规则（共识）是：通过求解“哈希函数”来证明他已经完成了一定数量的工作，谁能快速准确地完成工作并回答正确的哈希值，谁就可以获得记录交易的权利（bookkeeping )，然后获得比特币奖励。 所以我们说“工作量证明机制”（PoW）就是多劳多得，少劳多得，你投入的工作越多，得到比特币奖励的概率就越大。 从这个角度来看，“工作量证明”（PoW）可以看作是比特币系统的激励机制。

先说挖矿部分，总结一下这部分的内容：

比特币是由挖矿产生的，挖矿是比特币区块系统建设和维护的过程，比特币是比特币区块系统建设和维护的奖励；

挖矿的过程其实就是求解问题的过程，即用“哈希函数”算法求解“哈希值”的过程。 哈希值的求解难度很大，对计算机的计算能力要求非常高。 高算力意味着巨大的功耗，电费构成了矿工的挖矿成本；

哈希值的优势在于以其单向性实现“交易”，在“全网公开、去中心化”的前提下保证交易者的隐私和安全；

“工作量证明”（POW）是比特币的共识机制，也可以看作是比特币的激励机制：矿工付出的工作越多，算力越高，找到矿工的概率就越高。正散列值。 数值越大，获得记账权的概率越大，获得比特币奖励的概率也越大。