科普 | 了解区块链挖矿的一切

挖矿这个词听起来让业内外人感到困惑。 与采矿类似，可能会混淆人们的词包括搬砖。

区块链领域的挖矿是指以一定的方式为系统做出贡献，获得系统奖励的行为。 不同的区块链有不同的挖矿方式，主流的有POW、POS和DPOS。

挖矿可以保护系统的安全，但是挖矿需要付出电费、时间、人力等各种成本，所以区块链系统会发放奖励来鼓励挖矿用户，这也是人们挖矿的主要动力。

下面对挖矿的一些知识点进行介绍。

▍采矿/采矿

挖矿是使用计算机硬件在称为区块链的数字记录中计算、记录和验证信息的过程。 矿工通过挖矿解决数学问题，获得创建新区块的记账权和区块的比特币奖励。 因其工作原理与矿产开采十分相似，故称为挖矿。 目前最常见的方式是通过 PoW 工作量证明共识机制。 第一个解决复杂数学问题的计算机将得到一个新的区块，可以在区块链上记录信息，同时获得新的比特币。

▍矿工/矿工

在区块链网络中，矿工是指网络节点通过连续的哈希运算解决数学问题并生成工作量证明，并利用算力来验证和确认交易，防止重复支付。

▍矿池/矿池

矿池是一个完整的节点。 矿池通过将少量算力合并为联合运行的方式，将分散在区块链网络中的算力整合起来，并在所有成员之间共享奖励。 当全网算力提升到一定程度后，单个设备很难在比特币网络上获得比特币网络提供的区块奖励，这就变成了一个纯粹的0和1概率事件。 算力占比远大于单独获得区块奖励的概率。

▍ 矿场/挖矿基地/矿场

矿场和矿池是两个不同的概念。 矿场是指矿机在地理上的集中分布。 基于整个比特币网络不断提升的算力水平，单个设备很难获得比特币区块奖励。 因此，通过大规模挖矿和商业化运营，将大量矿机集中在挖矿成本较低的地方。 大规模采矿。 矿场的主要成本来自于硬件成本和电力成本。

▍随机数/一次性随机数/Nonce

Nonce是指“只使用一次的随机数”，在挖矿中，它是一个自动生成的、无意义的随机数，用于挖掘加密货币，在解决数学难题时使用一次后，如果没有解决问题，则该随机数将被拒绝，并测试一个新的 Nonce，直到问题解决。 当问题解决后，矿工将获得加密货币作为奖励。 在区块结构中，Nonce是一个基于工作量证明设计的随机数，其计算时间通过难度调整增减； 在信息安全中，Nonce是一个在加密通信中只能使用一次的数字； 在认证协议中，Nonce是一个随机数或伪随机数，以避免重放攻击。

▍目标值/The Target

目标值是指数学谜题在挖矿时的哈希值的阈值。 矿工只有获得目标值范围内的正确随机数，才能获得对区块的记账权和区块奖励。 当全网算力增加时，目标值会根据难度调整降低，增加求数学解的难度。

▍ 即时挖矿 / Instamine

即时挖矿是指一种新的加密货币在发行后可以在短时间内轻松获得的过程。 即时挖矿的目的是前期积累大量的可用币量，后期卖出获取高额收益。

▍挖矿难度/挖矿​​难度

挖矿难度是衡量将信息记录到称为区块链的数字记录上的难度的指标。 在工作量证明中，为了保持出块速度（即解数学题的速度）在每十分钟出块左右，新出块的挖矿难度会定期调整，每2016个块（即即，两周），将重新计算挖矿难度，全网将通过调整变量“难度”来控制生成工作量证明所需的算力。

▍难度目标

使全网算力大约每10分钟出一个块所需的难度值就是难度目标。 未来两周的难度目标由区块链网络根据过去两周的计算结果自动重新计算。 难度目标由区块中的SHA 256 Hash值决定挖比特币的原理是什么，由区块头（Block Header）控制

) SHA256 Hash值刚好落在可控范围内的目标范围内，以增加或减少难度目标。

▍ 难度重定向

比特币网络每产生2016个区块（两周）后，数学谜题的难度会根据之前2016个区块的计算时间和算力进行调整，通过提高或降低阈值来降低或提高难度的数学解决方案。 将每个区块的计算时间保持在 10 分钟左右的范围内。

▍ 矿机/矿机

矿机是用于加密货币挖掘的计算机。 它一般配备专业的挖矿芯片，因此功耗很大。 矿机是用来记录称为区块链的数字记录信息的计算机。 通过区块链网络上的共识机制（通称PoW），争夺区块链的记账权，获得用于解决区块的加密货币。 奖励，还有交易手续费，因为挖矿通常需要大量的算力，所以这种专用电脑就是为挖矿而设计的。 矿机一般可以分为：ASIC矿机、GPU矿机、CDN矿机、云矿机。

▍ Central Processing Unit/中央处理器/CPU

中央处理器是计算机的主要设备之一。 它的作用是解释计算机指令，处理计算机软件中的数据。 它与内存、输入输出设备一起成为现代计算机的三大组成部分； 作为通用的计算单元，CPU包含了分支预测单元、寄存器单元等对挖矿没有帮助的模块，而且CPU不擅长并行运算（即重复性工作），因此不适合挖矿。

▍ 图形处理单元/图形处理单元/GPU

图形处理单元，通常称为显卡，是个人计算机、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上专门从事图形运算的微处理器。 因为显卡包含更多的移位寄存器，支持更多的并行运算，所以比CPU更适合挖某些数字货币。

▍ 专用集成电路/ASIC

专用集成电路（ASIC）是为特殊用途而设计的集成电路，是指针对特定的用户要求和特定电子系统的需要而设计和制造的集成电路。 在加密货币应用中，ASIC通过牺牲通用计算能力来换取执行特定任务的高效率，帮助记录区块链上的交易，在挖矿能力上远优于GPU。

▍算力/算力/算力

计算能力是计算机完成数学程序的速度，例如它接收任意一组信息并将其转换成一定长度的字母和数字的速度称为计算能力。 在比特币“挖矿”中，数学问题的解需要找到对应的数学解，而对于给定范围内的任意一个Hash值，解只能通过自动生成的随机数来求解挖比特币的原理是什么，所以一台矿机每挖多少次第二个可以解决的进程是算力的代表，它的单位是Hash/s。

▍区块奖励/区块奖励

区块奖励是矿工通过算力解决相关数学问题并创建新区块后获得的奖励。 区块奖励根据不同的加密货币而有所不同。 以比特币为例，比特币以一定但递减的速度被挖出，大约每十分钟产生一个新区块，每个新区块都伴随着一定数量的新比特币从头开始； 210,000 个区块奖励减半，周期为四年。 从比特币发明最初的50个比特币/块到2016年后的12.5个比特币/块，到2040年将达到近2100万个比特币，之后新的区块将不再包含比特币奖励，矿工的收入全部来自交易费用。

▍ 奖励减半/减半

奖励减半是指在确定性但衰减的机制中，每开采 210,000 个区块，开采比特币的奖励就会减半。 在加密货币中，挖掘用于记录和验证称为块的数字记录中的信息。

每解决一个数学难题，就会创建一个新的区块并添加到区块链中，新的加密货币奖励在被区块链网络确认后给予解决数学难题的计算机。

以上介绍的知识点在挖矿过程中经常会遇到。

挖矿历史最长的比特币，采用POW机制挖矿。 比特币经历了CPU、GPU、ASIC挖矿等多个阶段，完成了多次奖励减半。

随着参与比特币挖矿的人越来越多，个人用户已经无法通过使用CPU、GPU等方式完成挖矿过程，也很难获得奖励，所以基本上所有的算力都进入了矿池。

很多很多矿机连接到矿池，形成一个整体。 矿池奖励后，用户将根据算力比例获得等比例的收益分成，是一种稳定的代币获取方式。