比特币是如何开采的（挖矿原理）——工作量证明

在区块链记账的原理中，我们了解到，记账是对交易记录、交易时间、账本序号、最后一个Hash值等信息进行Hash包装计算的过程。我们知道所有的计算和存储都需要消耗计算机资源。既然有成本，节点为什么要参与记账呢？在中本聪（比特币之父）的设计中，完成记账的节点可以获得系统给予的一定数量的比特币奖励。这个奖励的过程，也是发行比特币的过程，所以大家都直观的记住了。账本被称为“挖矿”，本文将详细讨论这个过程。

簿记工作

因为记账有奖励，每次预定一本书，可以给自己加一定数量的比特币（目前12.5比特币，在写博文时每个比特币4万多元，你可以算出多少钱），所以有很多人争着记账，大家一起记账会产生问题：存在记账不一致的问题，比特币系统引入了Proof of Work来解决这个问题。规则如下：

但是，在工作量证明之前，记账节点会做以下准备工作：

如果节点竞争记账权成功，可以获得12.5个比特币的奖励。

工作证明

{% post_link whatbc区块链记账原理%}我们知道每次记账都会取上一个区块和当前区块的Hash值。帐户页面信息作为原始信息一起散列。如果只是这样，显然每个人都可以轻松完成簿记​​。为了保证10分钟左右只有一个人能记账，需要增加记账的难度，使得Hash结果必须以几个0开头。同时为了满足这个条件，在进行Hash的时候引入了一个随机数变量。

用伪代码表示：

Hash(上一个Hash值，交易记录集) = 456635BCD

Hash(上一个Hash值，交易记录集，随机数) = 0000aFD635BCD

我们知道改变Hash的原始方法对于信息的任何部分，Hash值也会不断变化，所以在计算Hash的时候，随机数的值是不断变化的，一个随机数总是可以发现导致Hash结果以几个0开头（这个过程在下面介绍）。称为猜测），最先找到随机数的节点将获得本次记账的唯一记账权。

计算分析

（这部分是可选的）我们简单分析记账有多难。 Hash值是一个由数字和大小写字母组成的字符串。该位有62种可能性（可能是26个大写字母，26个小写字母，10个数字中的任意一个），假设任何一个字符出现的概率相等，那么第一位为0的概率是1/62（它不'不管其他位出现什么字符。）理论上，尝试0的第一位需要62次Hash操作。如果前两位为0，则必须尝试62次方Hash操作，以n开头一个0，需要尝试62的n次幂运算。我们来看看当前实际区块#493050信息：

注意：数据来自我们可以看到Hash值以18个0开头。理论上你需要尝试 62 的 18 次方。这个数字非常非常庞大。我想不通。应该超过十亿。这么大的计算量需要大量的计算设备、电力等，目前应该没有单个矿工独立参与挖矿。基本上，矿工联合起来形成一个矿池进行挖矿（矿池中的矿工按算力百分比计算。分享收益）。

从经济学的角度来看，只有挖矿才有利润（比特币价格上涨也增加了利润），新矿工的加入，会加剧竞争比特币挖矿原理，增加算力难度，增加挖矿难度矿场需要消耗更多的算力和算力，最终成本会因交互作用而接近收益。

题外话：由于中国的电费成本较低，相对收入较高，中国算力占全网一半以上

验证

成功在节点找到满意的Hash值后，立即将打包的区块广播到全网，全网的节点收到广播的打包区块后立即进行验证。

如果验证通过，则表示某个节点已经成功挖出该区块，不再竞争当前区块打包，而是选择接受该区块，记录在自己的账本中，然后进行下一步。一个块竞争猜测难题。只有网络中最快的区块才会加入账本，其他节点会复制，从而保证了整个账本的唯一性。

如果节点有作弊行为，将导致网络的节点验证失败，打包的区块将被直接丢弃。该区块无法记录在总账中，作弊节点的成本将付诸东流，因此在巨大的挖矿成本下比特币挖矿原理，矿工自愿遵守比特币系统的共识协议，保证了整个系统的安全。

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解释

矿工的收入其实不仅包括新发行的12.5比特币奖励，还包括交易手续费收入（为了让主干更清晰，本文省略了一些细节）。

有兴趣的同学可以看一下图中方块所包含的信息。红色箭头表示本文所涉及的信息。

本文提到了共识协议。比特币共识协议主要由工作量证明和最长链机制两部分组成。请阅读比特币如何达成共识——最长链的选择。

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