比特币应该怎样来挖矿

当你听说比特币“挖矿”（mining）的时候，你设想币是从地里挖出。但比特币并没有实体，为什么我们称之为挖矿呢？

因为它类似于金矿开采，因为比特币存在于协议的设计中（正如黄金存在于地下），却尚未见光（就像黄金还没有被挖出来一样）。比特币协议规定某个时间点将会有 2100 万枚比特币存在。“矿工”所做的就是让它们一个个见到天日。

矿工们因创建经过验证的区块，并将它们打包进区块链而获得奖励。

回溯一下，让我们来谈谈“节点”。节点是运行比特币软件，并通过参与信息传递保持比特币运行的强大计算机。任何人都可以运行一个节点，你只需下载一个比特币软件（免费的）并让某个端口打开（缺点是它消耗电和存储空间 ——写入网络时占用大约 145 GB 的存储空间）。节点会在网络上散播比特币的交易信息。一个节点会将信息发送到它所知道的节点，后者继续将信息传送至其所知道的节点，以此类推。以此在全网快速完成信息的散播。

有些节点是挖矿节点（通常被称作“矿工”）。这些节点将未结算交易组为区块，并将其添加入区块链中。它们是如何做到的？通过解决作为比特币项目一部分的复杂数学难题，并将答案打包入区块。而要解决的难题是要找出一个数字，这一数字与区块中的数据结合并通过哈希函数运算后，能够产生一个落在特定范围内的结果。但实际过程远比本文描述得更为复杂。

对于追求细节的人而言，该数字被称为“随机数”（nonce），它是“不重复数字”的串联。在比特币來說，随机数是落在 0 到 4，294，967，296 间的整数。

矿工们如何发现该数字？通过随机猜测。哈希函数使得预测输出值变得几乎不可能。所以，矿工会猜测数字并将哈希函数应用于猜测数字与数据的组合。生成的哈希值必须以预先设置的 0 的个数开始。没有办法知道哪个数是正确的，因为两个连续整数能给出的多种结果。此外，可能有几个随机数能生成期望的结果（desired result），也可能一个也没有（在这种情况下，矿工会继续尝试，但使用不同的区块配置）。

第一个得出期望范围（the desired range）内哈希值的矿工会向全网宣布其胜利。而后所有其他矿工立刻停止对该区块的计算，并开始计算下一个区块的哈希值。作为对相应工作的奖励，成功算出正确哈希值的矿工将获得一些新的比特币。

在写作本文时，单个区块的奖励是 12.5 个比特币，这些比特币在写作本文时的价值几乎达到 200，000 美元。

尽管听起来这并非一笔轻松的交易。有许多的挖矿节点都在为区块奖励而争抢，能否胜出视运气与计算力（后者越多，能够得出正确哈希值的概率越大，你也就越幸运）而定。

还有，成为挖矿节点的成本是十分可观的，不仅因为你需要强有力的硬件（如果你有比竞争者更快速的处理器，你有更大的机会赶在他们之前获得正确的数字），还因为运行处理器所要消耗的庞大电力。

此外，作为解决难题的奖励而授予的比特币的数量将减少。现在它是 12.5 枚，但每四年左右它会减半一次（下一次减半预计会发生在 2020 - 2021 年左右）。比特币的价值，相对于电力和硬件成本可能会在未来几年内上升，以部分弥补数量减少的问题，但目前尚不确定。

计算难度（哈希字符串开头所需的 0 的个数）经常调整，所以通常平均花费 10 分钟来处理一个区块。

为什么是 10 分钟？这是比特币开发者认为，要稳定逐渐减少新比特币数量，直到最大总量达到 2100 万枚（预计在 2140 年的某个时间）所必需的时间。

如果截至目前你比较明白我们的讲解，那要恭喜你！关于这个系统仍然有很多东西要去解释，但至少现在你对这个天才的程序与概念有一个大体的认知。我们第一次拥有了这样的一个系统，它允许以去中心化、免信任、防篡改的方式进行电子化转账。它的反响可能是巨大的。