第一章：简单明了的区块链原理

第一章：简单明了的区块链原理

由于2017年比特币价格的飙升，数字货币挖矿也受到了极大的关注。虽然任何游戏玩家都可以使用个人 GPU 进行挖矿，但专业矿工已经通过操作大容量挖矿设备赚钱。这样的事实对我们非常有吸引力。

但新接触者往往会有很多疑惑，比如：挖矿是干什么的？为什么会爆出消息：采矿可能比一个国家的居民消耗更多的电力？采矿背后的经济原理是什么？虚拟货币生态系统中的角色是什么？

Bminer 团队将发布一系列深入挖掘挖矿的博客。通过这种方式，我们希望帮助用户建立对整个生态系统和未来发展的深刻理解。

开创性的发明

比特币白皮书开创了去中心化的电子支付系统。换句话说，该系统允许交易双方安全地转移代币。例如：当爱丽丝在网络中成功向鲍勃转账时，系统保证：

图 1：有效交易和可能的攻击案例。攻击包括重复支付、拒绝交易、修改交易金额和透支。比特币网络旨在防止上述所有类型的攻击。

整个网络最终形成一个分布式不可修改的账本。所有参与者都能够以相同的顺序查看网络中发生的所有交易。

自然，这项技术是用来实现分布式账本和支付网络的——当每个参与者都可以看到所有的交易信息，并且有能力计算自己和其他参与者的账户余额时，我们就可以非常直接地实现像比特币这样的支付网络。

分布式不可修改的分类帐非常强大。它的底层技术被称为区块链。区块链技术可以使我们的食品更安全、打击人口贩运、改变医学研究等等。下面以支付网络为例，介绍区块链如何解决支付问题。

传统方式：中心化

最简单的方法是让权威机构发布分类账。网络中的每个组织都信任这个权威。

这个模型类似于现实世界的模型。基本流程是一个权威机构（如银行）负责验证和组织所有信息虚拟货币挖矿是什么原理，网络中的每个参与者都可以从该机构检索和验证所有交易。

图 2 描述了支付系统和权威机构之间的交互流程。

图 2：建立具有中心化权限的支付网络。用户向权威机构提交信息，权威机构负责对所有交易进行验证和排序。当局签署并公布已确认的交易。

上面的模型很简单，但是缺点是如果中心节点（中心化权限）失效，那么整个系统就会失效。中心节点的职责是保证账户的安全。由于整个网络非常有价值，我们并不奇怪整个系统需要大量资金来支付费用并防止别有用心的人入侵并窃取有价值的信息。

区块链：分布式不可变账本

不再需要权威，区块链赋予所有参与者权力。全网不再存在单点认证的问题，但也产生了2个新问题：

如何防止恶意行为者添加无效交易信息甚至篡改？如果网络中存在相互冲突的信息，如何协调？

区块链巧妙地使用密码哈希函数来解决上述问题。加密散列函数的工作原理类似于将信封封口盖在熔化的蜡上的邮票。如果您没有原始邮票，则很难伪造邮票，但很容易验证邮票及其保护的内容是否完好无损。特别是，加密哈希函数采用字节列表并输出确定性、固定长度的摘要。更改一个字节会使加密散列函数的结果大不相同。不再有像 SHA-256 这样的安全加密哈希函数，获得符合某些标准的摘要的唯一方法是枚举输入并使用该函数计算结果。

在高层次上，比特币网络是这样工作的：当一笔交易发起时，发起者（例如 Alice）首先将交易广播到网络，一些参与者（即“矿工”）不断收到这些交易，验证交易. 并将它们封装在一个块中。然后枚举下面公式中的随机数，使输出值具有一定数量的零：

其中“||” 表示连接两个字节序列。

一旦矿工找到满足公式的随机数，它就会将区块广播到网络。网络中的其他参与者将重新验证区块中的每笔交易，并决定是否接受新生成的区块。这个过程通常被称为“工作量证明”，它需要大量的工作来证明区块的合法所有权。一旦该区块被大部分网络接受，交易信息就会存储在区块链上。

图 3：这是区块链的前 3 个区块，这些区块通过虚拟签名串在一起。

值得注意的是，区块链是自然形成的，因为一个区块包含了前一个区块的序列。要篡改区块中的任何交易，篡改者需要计算其所在区块与所有后续区块的匹配序列。

区块链基本上是不可变的，因为它们非常昂贵。在撰写本文时，在美国挖一个区块（包含 12.5 BTC 的奖励）可能至少要花费 40,000 美元。假设网络中没有其他人在挖矿，篡改 1 小时前发生的交易将需要重新挖掘大约 6 个区块，这相当于 240,000 美元。

另一个问题是矿工会看到不同的交易被确认。如果矿工在相似的时间挖过不同的区块，为了协调处理，区块链采用“最长链获胜”的规则，即参与者总是支持最长的链，因为最长的规范被检查的次数更多。因为形成一个区块的时间（~10 分钟）比网络延迟（以毫秒为单位）要长得多，所以所有参与者都有足够的时间移动到新的区块，所以整个网络总是在收敛而不是发散。

下一期简介：

区块链巧妙地使用密码学来实现分布式、不可修改的分类账，为我们的生活带来变革性的机会。

这篇博文描述了区块链技术背后的机制，在本系列的下一篇博文中，我们将深入挖掘经济学以了解生态系统的激励结构。

矿机产品介绍：

Bminer是一款基于NVIDIA GPU深度优化的挖矿软件。Bminer 是目前最快的 Equihash 矿工——我们使用各种技术来释放我们硬件的潜力。

Bminer支持挖矿ZEC（Zero Coin）、ZCL、ZEN、HUSH、Bitcoin Private、KMD、Bitcoin Gold（比特币黄金）等哈希算法Equihash生成的虚拟币。

新版本即将发布，将带来更人性化的界面版本。想要第一次尝试或者想要收到新博客更新通知的用户虚拟货币挖矿是什么原理，请加入官方QQ群：231258565

更多信息：

官网：bminer.me/zh/

教程：blog.vvpool.com/tutorial/bm...