比特币挖矿的过程

比特币挖矿科普专辑到此结束。在前两篇文章铺垫之后，相信读者朋友对比特币交易和出块的过程有了一定的了解。那么它们和“挖矿”有什么关系呢？

我们知道，在比特币网络中，有很多挖矿节点和矿工参与创建新的比特币区块。如果多个挖矿节点创建了相同高度的区块，应该判断哪个区块更合法？比特币引入了PoW（Proof of Work）共识机制，通过挖矿来争夺新区块的记账权。谁获得了新区块的记账权，它创建的新区块就是合法的。挖矿的目的是为了赢得记账权，并确认新的区块和交易。那么挖矿节点和矿工如何协同完成挖矿呢？

矿工破解挖矿任务

挖矿节点创建预备区块后，将预备区块的区块头数据发送给矿工。矿工收到挖矿任务后，会增加区块头中的随机数。每次调整时，根据比特币协议，使用 SHA256 算法计算区块头的哈希值。如果区块头的哈希值大于目标哈希，则继续改变随机数，直到区块头的哈希值小于或等于目标哈希（或挖矿节点发现新区块已被其他节点挖出，则放弃原来的挖矿任务，构建新的储备块，重新开始挖矿）。

挖矿节点验证区块并扩展本地区块链

当矿工想办法使准备好的区块头的哈希值小于目标哈希的随机数时，会立即将挖矿结果上报给挖矿节点。挖矿节点收到信息后，立即根据矿工上报的信息对区块进行重组，并对区块进行验证。验证后，挖矿节点将新区块保存到节点本地数据库，并添加到节点本地区块链中。

区块的验证信息包括：

区块头是否合法（区块头哈希≤TargetHash）；区块头的MerkleRoot哈希与区块内交易数据的MerkleRoot哈希是否一致（验证交易是否被篡改）；交易数据中的第一笔交易是否为 Coinbase 交易；区块中的每笔交易是否合法等

将新区块广播到全网

挖矿节点在本地保存新区块后比特币矿机噪音怎么降低，将挖矿结果同步广播到比特币网络。由于整个块的块大小较大，一般先广播新块的块头。其他节点收到广播后，首先会验证区块头信息。验证通过后，节点会首先在其本地区块索引库中创建新区块的索引。节点收到新区块的所有信息后，验证交易信息和区块头的 MerkleRoot 哈希。验证通过后，节点将交易信息记录到新区块中，并扩展本地区块链。至此，新区块的广播和验证完成，挖矿节点开始下一个区块的挖矿。

当前挖矿的一些特点

集群挖矿-矿池：

比特币挖矿这件事，理论上任何人都可以自己搭建比特币挖矿节点，参与挖矿，甚至可以手动验证区块头哈希，破解挖矿任务，争夺记账权。

但博主在上一篇文章中提到，按照目前的挖矿难度，即使使用目前主流的矿机，理论上也需要42年才能找到一个符合比特币网络要求的新区块。 ，而如果使用普通PC或人工计算，则需要数万年甚至数百万年。

因此，普通矿工单次挖矿的经济效益太低，机器可能一分钱都报废。矿池就是在这种情况下应运而生的。大量矿工将自己的矿机接入矿池，从矿池的挖矿节点获取挖矿任务，集体挖矿。这样就可以在比较短的时间内挖出新的区块，获得区块奖励。矿池根据每个矿工在挖矿过程中的贡献分配挖矿收益。所有矿工都可以实时获得挖矿收益并收回成本。或二次投资。

矿工实际收到的挖矿任务中，TargetHash远大于比特币网络所需的TargetHash：

矿池和矿工的挖矿过程同上。矿机通过网络与矿池通信，请求挖矿任务。矿池将挖矿任务（包括区块头数据）发送给矿机。矿机改变区块头的随机数，验证区块哈希。满足挖矿任务TargetHash要求的随机数会按照挖矿协议的格式提交给矿池，矿池根据矿机提交的挖矿结果计算收益。

需要注意的是，如果在发给矿工的挖矿任务中TargetHash是此时比特币网络的TargetHash，那么TargetHash太小，矿工几乎不可能随机找到符合要求的号码。如果提交挖矿结果，是无法获得挖矿收益的。

因此，矿池下发给矿机的挖矿任务中有一条单独的信息：初始挖矿难度。这是一个远低于全网挖矿难度的值，对应的 TargetHash 更大。在这个难度下，矿工可以在较短的时间内找到满足要求的随机数，向矿池提交更多的挖矿结果。

矿池算力与矿机本地算力不同：

说到挖矿，总有一个词绕不开：算力。算力究竟是什么？

哈希率实际上是矿工验证区块头哈希值的速度。矿工获得挖矿任务后，会根据挖矿任务的信息递增区块头的随机数。每次调整随机数时，都会验证区块头的哈希值。可以看出，限制矿工挖矿速度的唯一因素是它验证区块头哈希值的速度，所以有一个“算力”的指标。

目前常规比特币矿机的算力单位是TH/s，也就是说每秒可以验证1T个哈希，1T=1×10^3G=1×10^6M =1×10^9K =1×10^12 次。

有挖矿经验的朋友会发现，矿机本地显示的算力和矿池显示的算力总是存在差异的。这是因为矿机本地显示的算力是矿机验证哈希的速度。只与矿机性能有关。无论是否找到满足挖矿任务要求的随机数，矿机的本地算力始终存在。矿池中的矿机显示的算力不同。由矿池根据矿机提交的实际挖矿结果计算得出。如果无法向矿池提交所需的随机数比特币矿机噪音怎么降低，则会降低矿池中的矿机算力。

但时间延长后，运气对矿机破解挖矿任务的影响会降低。