搞懂比特币系列之——挖矿是什么

比特币中所谓的“挖矿”到底是什么?

你可能有过这样的疑问:比特币既然是货币,还是虚拟的,那它和“挖矿”又有什么关系?

其实,比特币里的“挖矿”并不是拿着铲子去挖土,而是一种形象的比喻。它的本质,是用计算机去进行大量运算,试图找到一个符合特定条件的数字。

为什么叫“挖矿”呢?因为它的过程和挖金矿有很多相似之处:金矿的资源是有限的,比特币的总量同样也是有限的;你挖金子需要工具和劳力,比特币挖矿也需要计算设备和电力;而当你成功挖到金子时会获得回报,比特币矿工成功“挖”到新区块时,也会得到比特币奖励。

在讲挖矿的过程之前,先补充几个关键概念

1. 区块

比特币是区块链技术的一个应用,本质上就是一个去中心化的记账系统。 可以把一个区块想象成账本上的一页,上面记录了比特币的交易信息,除此之外,还包含一些附加数据,比如版本号、时间戳、哈希值等。 这些信息共同构成了一个区块的“完整页面”。

2. 哈希函数

如果你注意到刚刚提到的区块内容,会发现里面有一个很重要的东西——哈希(Hash)。 哈希其实就是一个长度固定的“数字指纹”,在比特币中是 32 字节的二进制字符串。

这个指纹是通过一种叫“哈希函数”的工具生成的。哈希函数就像一个黑盒子——你输入任意长度的数据,它会输出一个长度固定的哈希值。

重要的是:

同样的输入,哈希值永远相同;

输入哪怕只改动一个字节,哈希值就会完全不同;

从哈希值反推出原始输入几乎不可能。

因此,每个区块都会基于自己的数据计算出一个独一无二的哈希值,作为它的指纹,任何改动都会被立刻识别出来。

挖矿过程

假设你是一名比特币矿工,你的“矿镐”就是一台能进行高速运算的计算设备。 你的任务是:帮比特币网络计算下一个区块的哈希值,而且这个哈希必须满足全网设定的“难度要求”,比如前 8 位必须是 0。

问题是,哈希函数是个黑盒子——你完全不知道输入某个数据会得到什么哈希值,也无法根据目标哈希值倒推回去。所以,你唯一能做的,就是不断尝试不同的输入。

在比特币挖矿里,矿工会不断修改一个叫 Nonce 的随机数,把它和区块数据一起输入哈希函数,计算结果并检查是否符合难度要求。 这个不断尝试、碰运气的过程,就是所谓的“挖矿”。

当你最终找到一个符合要求的哈希,就相当于“开采”出一个新区块。你会将它广播到全网,并获得区块奖励——一定数量的比特币。

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