【本文由赞我(zaneds.com)独家冠名】

文/鹤兰

上篇我们谈过比特币的诞生背景，知道了币为何而来，那它底层的区块链技术又是如何将一个个区块创造出来并形成链的？所谓的挖矿又是怎么一回事呢？让我们带着问题来一场追根溯源。

1、为什么要挖矿？

比特币的诞生使交易信息可以被全网记录验证成为可能，无论是小到你跟你好朋友借了5元钱，还是大到商业贸易中动辄几十万的交易，都可以被记录在链。你可能会有疑惑，这些交易信息谁负责记录下来的呢？别人又为什么肯心甘情愿去做记账人呢？记下的帐如果不对怎么办？

这就是挖矿的原因。所谓挖矿，其实就是将一段时间内网上所有交易信息进行打包，然后把这些交易信息存在区块中，当然，这些负责记录的人不会白白记录，会得到一些奖励----比特币和实际交易过程中的手续费，这也是挖矿的意义。

可以说，有交易产生，就需要人来记录交易，要想有人来记录交易，就要给这批人一些奖励，俗话说，有钱能使鬼推磨，也是这个道理。

2、如何挖矿？

1）挖矿过程

我们先用一个简单的记账场景来理解下挖矿的过程：

假如从现在开始，10分钟过去了，在这段时间内网络上出现了很多交易信息，想要记账的很多人都虎视眈眈盯着这笔交易出来，因为记下这笔账就能得到比特币的奖励。但每个人记账前还需要算一道数学题，谁先解出答案才能获得记账权。于是，第一个最快解出答案的人，向其他人大喊一声：“我已经解出答案了！”然后把记账的结果发给其他人，其他还在计算的人便停下来，开始验证记的结果，验证通过，记账的人就会得到钱的奖励。

而真正的挖矿原理会更复杂些：

由上篇文章我们知道比特币底层技术是区块链，区块链又是由区块组成，而每个区块中又由区块头+区块体构成。

区块头中通常包含前一个区块的哈希散列值、Merkle根、时间戳、难度目标、以及一个填充的随机值。区块体中常有近400多个交易信息。

比特币挖矿的过程就是一个包含着交易信息的区块产生的过程，一个区块的产生包含着它区块头中哈希值被解出的随机值的过程。

具体的过程是这样的：

每隔10分钟，网上一些交易信息产生，矿工们先将交易信息打包成一个区块，然后开始算它的哈希值。算出来的话，通过全网传播给别的矿工，别的矿工停止计算，开始验证，验证正确的话，选择接受这个区块，记录到自己的账本中，然后进行下一个区块的竞争猜谜，而这个包含着新交易信息的新区块，挂到上个区块后面。同时，矿工获得一定的比特币奖励，后期还会有交易费。

如果验证未通过，或者矿工有作弊行为，都会导致网络的节点验证不通过，直接丢弃其打包的区块，作弊的节点耗费的成本就白费了，因此巨大的挖矿成本，也使得矿工自觉遵守共识协议，从而保证安全。

2）挖矿工具

传统挖矿中，煤矿工人需要挥动铁锹、戴着探照灯进行，而比特币挖矿中，这种工具叫挖矿机，其实就是计算的电脑。这类电脑一般有专业的挖矿芯片，多采用烧显卡的方式工作，耗电量较大。

一开始，参与挖矿的人少，需要算力小，很多人用一台普通电脑就可以计算出哈希值解的结果。

后来随着比特币价格暴涨，矿工人数增加，挖矿过程中需要的算力增大，挖矿难度上升，开始出现专业矿机，当把很多矿机集合在一起，就成了专门挖矿的矿场。

而矿池的概念是，建一个平台，所有有计算能力的人都可以参与进来，当得到奖励，按每个人的计算力高低分配奖金。

3、挖矿相关概念

a：工作量证明

工作量证明(Proof Of Work，简称POW)，简单理解就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。在做一份工作中，记录整个过程的工作量效率很低，而通过对工作结果考量证明你的工作量，就会更高效。如现在招聘方通过你的学历证书作为你能力的考量等。

在比特币挖矿中，工作量的证明常指算力。什么是算力？就是我们上面提到的解出哈希随机值的计算能力，算的越快，最先解出答案，我们就称之为算力越大，算力越大，才能在挖矿中更大概率获得奖励。例如求2的n次方等于多少，越快得出结果的算力就越强。

b：哈希函数（Hash Function）

在挖矿过程中，我们说矿工需要解一些题才能通关，这个计算题指的就是哈希函数。

哈希函数，也称为散列函数，给定一个输入x，它会算出相应的输出H(x)。

对于比特币这种加密系统所使用的哈希函数，它有如下特点：把变长转换为定长；计算容易倒推难；哈希值对细节敏感（输入值稍微改变输出值大不一样）。

scalers老师用了一个很通俗易懂的类比：哈希函数就像一个有特异功能的榨汁机，无论你丢进去多少种水果，榨出来的果汁总是一杯；一旦换了一种水果，榨出来的果汁口感和颜色完全不一样。

这些特点使得区块链中的交易信息不易篡改、具有匿名性成为可能。

c：通货紧缩的比特币

比特币之所以被人们成为通货紧缩币，是因为它总量只有2100万枚，大概到2140年后区块不再产生新币；每四年产量减少一半。

从第一块比特币问世后的初始四年，矿工创建一个区块奖励其50枚，另外还有交易费。比特币每四年减半后，到现在矿工一次奖励减少到12.5枚。当全部的比特币被发行出来后，矿工矿工就只剩交易费作为奖励了。

因为总量有限，也是其价格奇高的原因之一，因此被称为通货紧缩的数字货币。

d：UTXO

有人说现实世界中没有比特币，只有UTXO。

什么是UTXO呢？官方释义为：未花费的交易输出，它是比特币交易的最基本单元。比特币的交易由交易输入和交易输出组成，每一笔交易都要花费一笔输入，产生一笔输出，而其所产生的输出，就是"未花费过的交易输出"，也就是 UTXO。

简单解释下：小张给小李要转5个比特币，那怎样这个交易才算有效的呢？就是小张手里存在这5个比特币，也就是说这5个比特币还没有被小张花出去过，还没有交易过。这时这5个比特币转移的过程才能叫做未花费过的交易输出。

假如在之前小张已经把这5个比特币用私钥转给别人了，这个交易信息就会被记录验证，此时，小张要再想给小李转这5个比特币，就转不成了，因为属于花费过的交易额了。这样就有效防止了多重支付的问题。

所以你也可以把UTXO简单理解为你口袋里有效的那些零钱，这些零钱可以作交易使用。

END：写在最后

概括说，比特币挖矿就是人们参与维护比特币数据库，从而得到比特币奖励。比特币一开始作为虚拟货币，本没有价值，但当越来越多人参与一项有意义的工作时，获得报酬，这个报酬载体也就被赋予了价值，其实也正是人们的共识才赋予了它的价值。

就像我们工作，获得钞票一样，只不过，钞票是被国家强制规定的一种价值载体，而比特币是人们自发承认有价值的载体。至于是否持续具有价值，还需要更强大的共识力量~