比特币如何挖矿最快（比特币如何挖矿最快最安全）
时间：2023-03-12
我们知道所有的计算和存贮是需要消耗计算机资源的，既然要付出成本，那节点为什么还要参与记账呢？在中本聪（比特币之父）的设计里，完成记账的节点可以获得系统给与的一定数量的比特币奖励，这个奖励的过程也就是比特币的发行过程，因此大家形象的把记账称为“挖矿”，本文将详细讨论这个过程。
记账工作
由于记账是有奖励的，每次记账都可以给自己凭空增加一定数量的个比特币（当前是12.5比特币，博文写作时每个比特币是4万人民币以上，大家可以算算多少钱），因此就出现大家争相记账，大家一起记账就会引起问题：出现记账不一致的问题，比特币系统引入工作量证明来解决这个问题，规则如下：
一段时间内（10分钟左右，具体时间会与密码学难题难度相互影响）只有一人可以记账成功通过解决密码学难题（即工作量证明）竞争获得唯一记账权其他节点复制记账结果不过在进行工作量证明之前，记账节点会做进行如下准备工作：
收集广播中还没有被记录账本的原始交易信息检查每个交易信息中付款地址有没有足够的余额验证交易是否有正确的签名把验证通过的交易信息进行打包记录添加一个奖励交易：给自己的地址增加12.5比特币如果节点争夺记账权成功的话，就可以得到12.5比特币的奖励。
工作量证明
从区块链记账原理我们了解到，每次记账的时候回把上一个块的Hash值和当前的账页信息一起作为原始信息进行Hash。
如果仅仅是这样，显然每个人都可以很轻松的完成记账。
为了保证10分钟左右只有一个人可以记账，就必须要提高记账的难度，使得Hash的结果必须以若干个0开头。同是为了满足这个条件，在进行Hash时引入一个随机数变量。
用伪代码表示一下：
# 没有难度时为：Hash(上一个Hash值，交易记录集) = 456635BCDHash(上一个Hash值，交易记录集，随机数) = 0000aFD635BCD
我们知道改变Hash的原始信息的任何一部分，Hash值也会随之不断的变化，因此在运算Hash时，不断的改变随机数的值，总可以找的一个随机数使的Hash的结果以若干个0开头（下文把这个过程称为猜谜），率先找到随机数的节点就获得此次记账的唯一记账权。
计算量分析
（这部分可选阅读）我们简单分析下记账难度有多大，
Hash值是由数字和大小写字母构成的字符串，每一位有62种可能性（可能为26个大写字母、26个小写字母，10个数字中任一个），假设任何一个字符出现的概率是均等的，那么第一位为0的概率是1/62（其他位出现什么字符先不管），理论上需要尝试62次Hash运算才会出现一次第一位为0的情况，如果前两2位为0，就得尝试62的平方次Hash运算，以n个0开头就需要尝试62的n次方次运算。我们结合当前实际区块#493050信息来看看：
注：数据来源于https://blockchain.info
我们可以看到Hash值以18个0开头，理论上需要尝试62的18次方次，这个数是非常非常巨大的，我已经算不清楚了，应该是亿亿级别以上了。如此大的计算量需要投入大量的计算设备、电力等，
目前应该没有单矿工独立参与挖矿了，基本都是由矿工联合起来组成矿池进行挖矿（矿池里的矿工按算力百分比来分收益）。
从经济的角度讲，只有挖矿还有收益（比特币价格不断上涨也让收益变大），就会有新的矿工加入，从而加剧竞争，提高算力难度，挖矿就需要耗费更多的运算和电力，相互作用引起最终成本会接近收益。
题外话：国内由于电力成本较低，相对收益更高，中国的算力占整个网络的一半以上
验证
在节点成功找到满足的Hash值之后，会马上对全网进行广播打包区块，网络的节点收到广播打包区块，会立刻对其进行验证。
如果验证通过，则表明已经有节点成功解迷，自己就不再竞争当前区块打包，而是选择接受这个区块，记录到自己的账本中，然后进行下一个区块的竞争猜谜。
网络中只有最快解谜的区块，才会添加的账本中，其他的节点进行复制，这样就保证了整个账本的唯一性。
假如节点有任何的作弊行为，都会导致网络的节点验证不通过，直接丢弃其打包的区块，这个区块就无法记录到总账本中，作弊的节点耗费的成本就白费了，因此在巨大的挖矿成本下，也使得矿工自觉自愿的遵守比特币系统的共识协议，也就确保了整个系统的安全。
说明
矿工的收益其实不仅仅包含新发行的12.5比特币奖励，同时还有交易费收益（本文忽略一些细节是为了让主干更清晰）。
有兴趣的同学可以看看图中区块都包含了那些信息，红箭头标示出的是本文涉及的信息。
本文中有提到共识协议，比特币共识协议主要是由工作量证明和最长链机制 两部分组成。之后会有文章详细讲解。
来源：https://www.liulanqiapk.com/file/zixun/20230312/20238459rfof1y1pwu0.html
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