什么是加密货币挖矿，它是如何工作的？

什么是加密挖矿？

加密货币挖矿确保了比特币等加密货币的安全性和去中心化，这些加密货币基于工作量证明（PoW）共识机制。这是验证用户交易并将其添加到区块链公共账簿的过程。因此，挖矿是一个关键因素，它使比特币能够在不需要中央机构的情况下运作。

采矿作业还负责将硬币添加到现有供应中。然而，加密货币挖矿遵循一套硬编码规则，这些规则管理着挖矿过程，并防止任何人任意创建新硬币。这些规则内置于底层加密货币协议中，并由数千个节点的整个网络执行。

为了创建新的加密货币单位，矿工使用他们的计算能力来解决复杂的加密难题。第一个解开难题的矿工有权向区块链添加一个新的交易块  ，并将其广播到网络上。

加密挖矿如何运作？

当进行新的区块链交易时，它们被发送到一个称为内存池的池中。矿工的工作是验证这些待处理交易的有效性，并将它们组织成区块。

您可以将区块视为区块链账本的一页，其中记录了几笔交易（以及其他数据）。更具体地说，挖矿节点负责从内存池中收集未确认的交易，并将它们组装到一个候选区块中。

然后，矿工尝试将此候选区块转换为有效的、已确认的区块。为此，矿工必须解决一个需要大量计算资源的复杂数学问题。但是，对于每个成功开采的区块，矿工都会获得一个区块奖励，其中包括新创建的加密货币和交易费用。让我们仔细看看它是如何工作的。

第 1 步：哈希事务
挖掘区块的第一步是从内存池中取出待处理的交易，并通过哈希函数逐个提交。每次通过哈希函数运行一段数据时，都会生成一个固定大小的输出，称为哈希。

在挖矿的背景下，每笔交易的哈希值由一串数字和字母组成，这些数字和字母充当标识符。事务哈希表示该事务中包含的所有信息。

除了单独散列和列出每笔交易外，矿工还添加了一个自定义交易，在该交易中，他们向自己发送区块奖励。该交易称为coinbase交易，是创建全新硬币的原因。在大多数情况下，此交易是第一个记录在新区块中的交易，其次是所有等待验证的待处理交易。

第 2 步：创建 Merkle 树
在对每笔交易进行哈希处理后，这些哈希值被组织成所谓的默克尔树（也称为哈希树）。默克尔树是通过将交易哈希组织成对，然后对它们进行哈希来生成的。

然后，将新的哈希输出组织成对并再次进行哈希处理，然后重复该过程，直到创建单个哈希值。最后一个哈希也称为根哈希（或默克尔根），基本上是表示用于生成它的所有先前哈希的哈希。

第 3 步：查找有效的区块头（区块哈希）
区块头充当每个单独区块的标识符，这意味着每个区块都有一个唯一的哈希值。在创建新区块时，矿工将前一个区块的哈希值与其候选区块的根哈希值相结合，以生成新的区块哈希值。他们还必须添加一个称为 nonce 的任意数字。

因此，当试图验证他们的候选区块时，矿工需要将根哈希、前一个区块的哈希和一个随机数结合起来，并将它们全部通过一个哈希函数。他们的目标是重复执行此操作，直到他们可以创建有效的哈希。

根哈希和前一个区块的哈希值不能改变，所以矿工必须多次改变随机数值，直到找到有效的哈希值。为了被认为是有效的，输出（块哈希）必须小于协议确定的某个目标值。在比特币挖矿中，区块哈希必须从一定数量的零开始——这被称为挖矿难度。

第 4 步：广播开采的区块
正如我们现在所看到的，矿工必须使用不同的随机数值反复对区块头进行哈希处理。他们一直这样做，直到找到一个有效的区块哈希，然后找到它的矿工将把这个区块广播到网络。所有其他节点将检查区块及其哈希值是否有效，如果有效，则将新区块添加到其区块链副本中。

此时，候选区块成为已确认的区块，所有矿工继续开采下一个区块。无法按时找到有效哈希值的矿工放弃了他们的候选区块，挖矿竞赛又重新开始了。

如果同时开采两个区块怎么办？

有时，两个矿工同时广播一个有效的区块，网络最终会出现两个相互竞争的区块。然后，矿工根据他们首先收到的区块开始挖掘下一个区块，导致网络暂时分裂成两个不同版本的区块链。

这些区块之间的竞争一直持续到下一个区块在其中一个竞争区块的顶部被开采出来。当一个新区块被开采出来时，无论哪个区块在它之前出现，都被认为是赢家。然后被放弃的区块被称为孤立区块或陈旧区块，这会导致所有选择该区块的矿工切换回开采获胜区块的链。

挖矿难度是多少？

协议会定期调整挖矿难度，以确保新区块创建率恒定，进而确保新币的稳定和可预测发行。难度与专用于网络的计算能力（哈希率）成正比。

因此，每当新矿工加入网络并且竞争加剧时，哈希难度就会增加，从而阻止平均区块时间减少。相反，如果许多矿工离开网络，哈希难度就会降低，从而更容易挖掘出新的区块。这些调整使区块时间保持不变，而不管网络的总哈希能力如何。

加密货币挖矿的类型

有几种方法可以挖掘加密货币。随着新硬件和共识算法的出现，设备和流程会发生变化。通常，矿工使用专门的计算单元来解决复杂的加密方程。现在，我们将来看看一些最常见的采矿方法。

CPU挖矿
中央处理器 （CPU） 挖矿涉及使用计算机的 CPU 来执行 PoW 模型所需的哈希函数。在比特币的早期，挖矿的成本和进入门槛都很低，它的难度可以由普通的CPU处理，所以任何人都可以尝试挖矿BTC和其他加密货币。

然而，随着越来越多的人开始开采BTC并且网络的哈希率提高，有利可图的采矿变得越来越困难。此外，具有更强处理能力的专用挖矿硬件的出现最终使得CPU挖矿几乎不可能。如今，CPU挖矿可能不再是一个可行的选择，因为所有矿工都使用专门的硬件。

GPU挖矿
图形处理单元 （GPU） 旨在同时处理各种应用程序。虽然它们通常用于视频游戏或图形渲染，但它们也可用于采矿。

GPU 比流行的 ASIC 挖矿硬件相对便宜且更灵活。它们可以用来开采一些山寨币，但它们的效率取决于开采难度和算法。

ASIC挖矿
 专用集成电路 （ASIC） 旨在服务于单一特定目的。在加密中，该术语是指为采矿而设计的专用硬件。ASIC挖矿以效率高但同时成本高昂而闻名。由于ASIC矿机处于挖矿技术的最前沿，因此一个单元的成本远高于CPU或GPU。

此外，ASIC 技术的不断进步会迅速使旧的 ASIC 模型无利可图，因此需要定期更换。即使不包括电力成本，这使得ASIC挖矿成为最昂贵的挖矿方式之一。

矿池
由于第一个成功的矿工获得了区块奖励，因此找到正确哈希值的概率极低。拥有一小部分采矿能力的矿工自己发现下一个区块的机会非常小。矿池为这个问题提供了解决方案。

矿池是一群矿工，他们汇集他们的资源（哈希算力）以增加赢得区块奖励的机会。当矿池成功找到一个区块时，矿池中的矿工根据他们各自贡献的工作量分享奖励。

矿池可以在硬件和电力成本方面使个人矿工受益，但它们在采矿中的主导地位引发了人们对网络可能遭受 51% 攻击的担忧。