【科普 |第4期】比特币交易是什么样的？ （上）：采矿

比特币从何而来？很简单：要么是你自己挖的，要么是别人给你的。当然，别人转给你的最早来源也是挖矿收入。

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。挖掘其实是一种形象隐喻，其含义可以理解为解决一个超难超复杂的数学题。

因为这个解决问题的过程有点像开采矿产资源，同时又要消耗大量的电力，所以这个解决问题的过程叫做“挖矿”，那么参与解决问题的人被称为“矿工”。

比特币的第一个区块由中本聪创建。根据比特币系统的设置，他创建了第一个区块，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置，比特币恒定为2100万，每四年减半。 2009 年，中本聪因挖矿获得了 50 个比特币。将近 10 年后，比特币经历了两次减半，从 50 减到 25，再到 12. 5。所以，现在挖矿的奖励，也就是创建一个区块，是 12. 5 个比特币。

可能有人会问，比特币每四年减半，矿工赚的比特币奖励会不会越来越少？是什么促使他们继续挖矿？

其实矿工得到的不仅仅是挖矿收益，还有手续费。

当你在你和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，费用是自愿的，你想给多少就给多少。可以不给吗？是的，但矿工会选择先处理费用高的交易。如果您不支付费用，您的交易可能会排在后面。

现在，无论是通过交易平台还是钱包软件，对于比特币交易来说，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相对合理的手续费。 ，这一步不需要自己进行任何额外的操作，所以大家可能感觉不到支付给矿工的这笔费用的存在。

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。成本非常大，最大的成本就是电费了。

正如我们刚才所说，挖矿其实就是解决一个超难超复杂的数学问题。这种解决问题的方法是通过“哈希运算”。 .

什么是哈希运算？简单来说，“哈希运算”就是对交易信息（包括时间戳在内的所有信息）进行打包，并将所有这些信息“编码”，进行复杂的计算，得到一个哈希值。

虽然“哈希”是一个密码学概念，但我们可以将其理解为一个数学函数问题。但是，它与数学函数问题略有不同：数学函数问题的 x 和 y 是双向的。知道x可以找到y，知道y可以找到x；但是hash函数是单向的，一直知道x能找到y，知道y找不到x。

为什么要使用“散列函数”？这与比特币系统的安全性有关。比特币系统是一个庞大且不断更新的账本。这个“账本”是全网公开的，涉及到个人信息的泄露。哈希函数的“单向”可以保证账户主体的信息隐私和安全：你知道我的交易信息，但你不知道我是谁，你也找不到我的信息。

哈希函数的“单向”让比特币具有良好的匿名性，这就是为什么比特币更适合在暗网上进行交易的原因。

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是非常非常困难的。而且，对于比特币来说，随着比特币的产量每四年减半，它变得越来越难。有多难？这个hash值没有固定的算法，只能靠电脑随机进行hash冲突。

所以，挖矿对计算机的计算能力要求非常高，也就是算力，而挖矿其实就是算力。有人会问：我想挖，不知道什么hash，怎么挖？其他人可能会想：计算哈希显然是脑力劳动，对吧？为什么说最大的成本是电费？

最早的“挖矿”确实需要计算和脑力劳动，但现在，挖矿早就不用电脑（也就是我们家的电脑），而是用专业的矿机。 专业矿机的出现和发展，弥补了家用电脑计算能力低的问题，为我们节省了脑力劳动，让挖矿变得更容易。

对于专业的矿机，我们只需要非常简单的安装即可挖矿。至于哈希计算过程，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使用ASIC芯片。

所以，对于挖矿来说，你​​要付出的成本就是矿机和电费。你甚至不需要买矿机，因为有很多矿场，都是专门维护矿机的地方。你可以租用矿机的算力来挖矿。

目前主流矿机的计算量级约为13.5T比特币矿场长什么样，也就是说每秒可以进行13.5万亿次计算，也就是可以进行13. 每秒 5 万亿次计算。做 13.5 万亿次哈希冲突。这个数量是惊人的，对吧？可想而知用电量有多高。这些电费构成了矿工挖矿的主要成本。因此，现在很多矿山都建在电费非常便宜的地方。我们的矿山主要分布在四川和内蒙古。

在比特币系统的规定中，每10分钟增加一个块，块的内容是系统在过去10分钟内发生的一些交易，所以矿工的挖矿时间约为10分钟。

早期，在没有矿机的时代比特币矿场长什么样，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 分钟内使用自己的计算机进行大量的哈希运算。 直到有人第一次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，并宣布挖矿成功。现在有了专业的矿工，矿工就可以代替矿工，达到“时刻监控网络，做大量hash计算”的效果。

我们上面提到的整套哈希计算工作叫做“Proof of Work”，也就是传说中的PoW。在工作量证明机制下，全网达成共识，即每个人都同意的规则。这个规则（共识）是：通过回答“哈希函数”来证明自己已经完成了一定的工作量，谁能快速准确地完成工作并解出正确的哈希值，谁就获得了记录交易的权力（记账），然后获得比特币奖励。

所以我们说，“工作量证明”（PoW）就是更多的工作，更少的工作，更少的工作，你投入的工作越多，你获得比特币奖励的可能性就越大。从这个角度来看，“工作量证明”（PoW）可以看作是比特币系统的一种激励机制。

先说这部分挖矿，总结一下这部分的内容：

比特币是通过挖矿产生的，而挖矿是比特币区块系统的构建和维护的过程，比特币是构建和维护比特币区块系统的奖励；

挖掘的过程其实就是解决问题的过程，即：用“散列函数”算法求解“散列函数”算法。值”过程。哈希值很难理解，需要很高的算力。算力高意味着耗电量巨大，电费构成矿工的挖矿成本；

哈希值的优势在于，以其“交易”的单向实现，在“全网开放、去中心化”的前提下，保证了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：矿工付出的工作量和算力越多，他找到正解哈希值的概率就越大，获得记账权的概率越大。获得比特币奖励的概率也更大。