提起比特幣和區(qū)塊鏈，很多人都覺(jué)得如數(shù)家珍，實(shí)則知其然不知所以然。比特幣是區(qū)塊鏈的前身實(shí)現(xiàn)，區(qū)塊鏈?zhǔn)潜忍貛诺暮笃谔釤?如果初次接觸比特幣，當(dāng)你想和別人交流的時(shí)候，面對(duì)的第一個(gè)概念可能就是挖礦。那么，挖礦的原理是什么？怎樣利用挖礦產(chǎn)生比特幣呢？本文將為你一一闡釋。

首先，我們來(lái)思考一下為什么每個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)都要發(fā)行自己的數(shù)字貨幣?也就是前段時(shí)間的ICO熱。這里面就涉及到區(qū)塊鏈的根本作用，這個(gè)作用就是：實(shí)現(xiàn)社會(huì)價(jià)值在區(qū)塊鏈上的自由流通(類比互聯(lián)網(wǎng)的根本作用：實(shí)現(xiàn)信息的自由流通)。

比如我可以針對(duì)汽車開(kāi)發(fā)一個(gè)汽車鏈，針對(duì)房子開(kāi)發(fā)一個(gè)房子鏈，針對(duì)母豬開(kāi)發(fā)一個(gè)母豬鏈等等。如果一個(gè)組織或個(gè)人的能量足夠大，也可以發(fā)布一個(gè)面向全行業(yè)的鏈，那汽車、房子、母豬……想在各自的鏈上自由流轉(zhuǎn)，從A的名下流轉(zhuǎn)到B的名下，或者從C的名下流轉(zhuǎn)到D的名下，一定需要個(gè)度量的尺度。這個(gè)尺度就是靠支出相應(yīng)的數(shù)字貨幣來(lái)完成的。換句話說(shuō)，每條鏈發(fā)布的數(shù)字貨幣，充當(dāng)?shù)氖窃撴溕蟽r(jià)值流通的一般等價(jià)物。做個(gè)現(xiàn)實(shí)的類比：也就是我們生活中用于交易的人民幣、美元、泰銖、英鎊等中央貨幣，在我們購(gòu)物時(shí)充當(dāng)?shù)淖饔谩Ｃ織l鏈可以類比成一個(gè)國(guó)家，每個(gè)國(guó)家是不是都有自己的貨幣系統(tǒng)?這樣一想，大概就清楚每條鏈發(fā)行數(shù)字貨幣的目的就是促使鏈上的資產(chǎn)順利流通了。就數(shù)字貨幣而言，對(duì)于想做事的人，它充當(dāng)?shù)氖莾r(jià)值流通的一般等價(jià)物;對(duì)于斂財(cái)?shù)娜耍褪莻€(gè)圈錢的工具。

在區(qū)塊鏈上，數(shù)字貨幣的發(fā)布模式是怎樣的呢？

區(qū)塊鏈發(fā)布鏈上的數(shù)字貨幣有兩種主要形式。一種是，以國(guó)內(nèi)的NEO為例，NEO的發(fā)行模式是：在系統(tǒng)創(chuàng)建的時(shí)候，一次性的在創(chuàng)世塊里，寫入1億個(gè)NEO。借助ICO，用戶可以直接用人民幣認(rèn)購(gòu)持有。這種模式比較類似于央行發(fā)行人民幣。

另一種就是類似于淘金，就是比特幣這樣的，通過(guò)挖礦節(jié)點(diǎn)，不斷消耗自身的算力，來(lái)?yè)Q取比特幣。由于比特幣系統(tǒng)是完全開(kāi)源的，在這套開(kāi)源的代碼里，包含了挖礦的功能，只要一個(gè)人懂代碼，就可以把這套代碼進(jìn)行編譯部署，加入到比特幣網(wǎng)絡(luò)里面去，把挖礦功能開(kāi)啟，那你的宿主機(jī)開(kāi)始挖礦了。

在比特幣系統(tǒng)，通過(guò)自身的算法可以動(dòng)態(tài)調(diào)整全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的挖礦難度，保證每過(guò)大約10分鐘，比特幣網(wǎng)絡(luò)中，就會(huì)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)挖礦成功；一旦有人挖礦成功，比特幣系統(tǒng)就會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)此人一定數(shù)量的比特幣，這個(gè)數(shù)量也是通過(guò)算法控制的。具體說(shuō)來(lái)：最開(kāi)始的四年，每個(gè)挖礦成功的人會(huì)得到25個(gè)比特幣的獎(jiǎng)勵(lì)，每過(guò)四年衰減一半；也就是下一個(gè)四年挖礦成功獎(jiǎng)勵(lì)12.5個(gè)，再下一個(gè)四年獎(jiǎng)勵(lì)6.25個(gè)，以此類推。大約到2140年的時(shí)候，區(qū)塊鏈發(fā)行完畢，大約2100萬(wàn)個(gè)比特幣，這就是比特幣的總量，所以不會(huì)無(wú)限增加下去。

通過(guò)上面的闡述，大家應(yīng)該明白挖礦和比特幣的關(guān)系了。這個(gè)關(guān)系就是：挖礦，是比特幣系統(tǒng)發(fā)行自身數(shù)字貨幣，也就是比特幣的必經(jīng)之路。比特幣系統(tǒng)，借助挖礦完成自身數(shù)字貨幣的發(fā)行。發(fā)行數(shù)字貨幣的過(guò)程，就是各個(gè)礦工競(jìng)爭(zhēng)挖礦的過(guò)程。在每一個(gè)10分鐘內(nèi)，看誰(shuí)先挖到礦，就獎(jiǎng)勵(lì)一定數(shù)量的比特幣，這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)的過(guò)程就是比特幣發(fā)行的過(guò)程;每個(gè)挖礦節(jié)點(diǎn)，受利益的驅(qū)使，也是不斷的想辦法能更快地挖礦，這也就催生了市面上的各種各樣的礦池節(jié)點(diǎn)。

挖礦是比特幣系統(tǒng)中一個(gè)形象化的表述。它背后真正的名稱是POW算法，也就是工作量證明算法。工作量證明，是從經(jīng)濟(jì)學(xué)中來(lái)的。1993年，由兩個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家提出來(lái)的一種策略，就是防止對(duì)服務(wù)濫用或者資源濫用，而采取的一種有效阻斷的經(jīng)濟(jì)策略。

POW算法在比特幣之前就已經(jīng)被廣泛使用了，其中比較有名的就是Google郵箱的反垃圾郵件系統(tǒng)。Google是這樣做的：他要求每一個(gè)給google郵件服務(wù)器發(fā)電郵的對(duì)方服務(wù)器，必須先完成一定量的計(jì)算工作，這個(gè)計(jì)算可能會(huì)耗時(shí)對(duì)方服務(wù)線程2到3秒。2到3秒的時(shí)間，如果是一個(gè)人在發(fā)郵件，是完全可以忍受的;如果對(duì)方是個(gè)發(fā)送垃圾郵件的腳本程序，他是根本無(wú)法忍受的，郵件腳本要做的是每秒成千上百封的往外發(fā)。

那POW算法在比特幣系統(tǒng)是怎樣應(yīng)用的?中本聰在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)比特幣系統(tǒng)的時(shí)候，希望每10分鐘完成一次比特幣發(fā)行，由于比特幣網(wǎng)絡(luò)中有成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，那該把幣發(fā)行給誰(shuí)呢?按照工作量證明的策略，也就是POW算法的思路，中本聰在比特幣系統(tǒng)中，給每一個(gè)節(jié)點(diǎn)出了一個(gè)難題。每個(gè)區(qū)塊頭的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里面都有個(gè)Nonce字段，中本聰?shù)慕鉀Q的難題就是：在其他字段值不變的前提下，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)Nonce的值，來(lái)對(duì)BlockHeader這個(gè)結(jié)構(gòu)體值算Hash，要求找到一個(gè)Nonce值，使得算出來(lái)的hash值小于或大于某個(gè)固定值，這個(gè)固定值，在BlockHeader結(jié)構(gòu)體中，由Bits來(lái)標(biāo)示。

由于hash算法是一個(gè)不可以逆的算法，沒(méi)法通過(guò)具體的hash值，倒推出原文。這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能采用窮舉的方法，也就是從1開(kāi)始，2 3 4 5…不斷的往后試。在這個(gè)過(guò)程就開(kāi)始考驗(yàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的CPU計(jì)算速度了，算的快的，很快就能得到Nonce值，然后他就把這個(gè)Nonce值放在結(jié)構(gòu)體里，通過(guò)P2P網(wǎng)絡(luò)廣播出去。每個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)收到后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)Nonce值是合法的，能滿足要求，就認(rèn)為挖礦成功。對(duì)于那些算到半截的節(jié)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有人已經(jīng)算出來(lái)了，就放棄本次窮舉了，然后開(kāi)始通過(guò)窮舉的辦法，去尋找下一個(gè)區(qū)塊頭的Nonce值。

因此說(shuō)，所謂挖礦，就是計(jì)算機(jī)通過(guò)窮舉的辦法，不斷去找Nonce值、算Hash值的過(guò)程。誰(shuí)先找到，誰(shuí)就挖成功了。

挖礦本身需要的電費(fèi)是很高的。但如今，隨著比特幣升值越來(lái)越快，選擇去挖礦的人也越來(lái)越多了，懂了這些后的你，有沒(méi)有動(dòng)心呢？