挖礦是驗證用戶之間的加密貨幣交易並將其添加到區塊鏈公共分類賬的過程。採礦業務還負責將新硬幣引入現有的流通供應。它是允許比特幣區塊鏈作為分佈式賬本工作的關鍵要素之一。
那麼挖礦是如何工作的呢？所有交易都記錄在對等網絡中，無需中央授權。在本文中，我們將討論比特幣網絡上發生的挖礦，但採用相同挖礦機制的山寨幣的過程是相似的。
加密貨幣挖礦是什麼？
加密貨幣挖礦是指驗證和驗證區塊鏈交易的過程。這也是創建新的加密貨幣單位的過程。礦工完成的工作需要大量的計算資源，但這正是確保區塊鍊網絡安全的原因。誠實和成功的礦工因其工作而獲得新創建的加密貨幣和交易費用的獎勵。
挖礦如何工作？
隨著新的區塊鏈交易的進行，它們被發送到稱為內存池的池中。礦工的工作是驗證這些待處理交易的有效性並將它們組織成塊。您可以將區塊視為區塊鏈賬本的一頁，其中記錄了幾筆交易（以及其他數據）。
更具體地說，挖礦節點負責從內存池中收集未確認的交易並將它們組裝成候選塊。之後，礦工將嘗試將此候選塊轉換為有效的、已確認的塊。但要做到這一點，他們需要為複雜的數學問題找到解決方案。這需要大量的計算資源，但是每個成功挖出的區塊都會給礦工一個區塊獎勵，包括新創建的加密貨幣和交易費用。讓我們仔細看看挖礦過程。
第 1 步 - 哈希交易
挖掘區塊的第一步是從內存池中取出待處理的交易並提交，一個通過一個哈希函數。每次我們通過哈希函數提交一條數據時，我們都會生成一個固定大小的輸出，稱為哈希。在挖礦的上下文中，每筆交易的散列由一串數字和字母組成，用作標識符。交易哈希表示該交易中包含的所有信息。
除了單獨散列和列出每個交易之外，礦工還添加了一個自定義交易，他們在其中向自己發送塊獎勵。該交易被稱為 coinbase 交易，它創造了全新的硬幣。在大多數情況下，coinbase 交易最先被記錄在新區塊中，然後是他們想要驗證的所有待處理交易。
第 2 步 - 創建 Merkle 樹
在對每筆交易進行哈希處理後，這些哈希會被組織成一個稱為 Merkle 樹的東西。也稱為哈希樹，默克爾樹是通過將交易哈希組織成對然後對它們進行哈希處理而形成的。然後將新的散列輸出組織成對並再次散列，並重複該過程直到創建單個散列。最後一個散列也稱為根散列（或 Merkle 根），基本上是代表所有先前用於生成它的散列的散列。
第 3 步 - 找到有效的塊頭（塊散列） )
塊頭作為每個單獨塊的標識符，這意味著每個塊都有一個唯一的哈希值。當創建一個新塊時，礦工將前一個塊的哈希與其候選塊的根哈希結合起來，生成一個新的塊哈希。但除了這兩個元素之外，他們還需要添加一個稱為 nonce 的任意數字。
因此，當嘗試驗證他們的候選區塊時，礦工需要結合根哈希、前一個區塊的哈希和一個隨機數並通過哈希函數將它們全部提交。他們的目標是創建一個被認為有效的散列。
根散列和前一個塊的散列無法更改，因此礦工需要多次更改隨機值，直到找到有效散列。為了被認為是有效的，輸出（塊哈希）必須小於某個目標值，該目標值由協議確定。在比特幣挖礦中，區塊哈希必須以一定數量的零開頭。這就是我們所說的挖礦難度。
第 4 步 - 廣播挖出的區塊
正如我們剛剛看到的，礦工需要一遍又一遍地對區塊頭進行哈希處理，使用不同的隨機值。他們重複這項工作，直到他們找到一個有效的區塊哈希。找到它的礦工隨後會將他的區塊廣播到網絡。所有其他節點將檢查該塊及其哈希是否有效，如果有效，則將新塊添加到他們的區塊鏈副本中。
此時，候選塊成為確認塊，並且所有礦工繼續挖掘下一個。所有無法按時找到有效哈希的礦工都會丟棄他們的候選區塊，挖礦競賽重新開始。
可以開採所有加密貨幣嗎？
比特幣是可開采的加密貨幣最流行和最成熟的例子，但並非所有的加密貨幣都是可開采的。比特幣挖礦基於稱為工作量證明 (PoW) 的共識算法。
工作量證明 (PoW)
工作量證明 (PoW) 是中本聰創建的原始區塊鏈共識機制。它是在 2008 年的比特幣白皮書中引入的。簡而言之，PoW 決定了區塊鍊網絡如何在沒有第三方中介的情況下在所有分佈式參與者之間達成共識。為此，它需要強大的計算能力來抑制不良行為者。
正如我們所見，PoW 網絡上的交易由礦工驗證。為了贏得下一個區塊的開採權，礦工們通過使用專門的採礦硬件解決複雜的密碼難題來競爭。第一個找到有效解決方案的礦工可以將他們的交易區塊廣播到區塊鏈，並獲得區塊獎勵。
區塊獎勵中的加密貨幣數量因不同的區塊鏈而異。例如，在比特幣區塊鏈上，礦工可以在 2021 年 12 月獲得 6.25 BTC 的區塊獎勵。由於其減半機制，區塊獎勵中的 BTC 數量每 210,000 個區塊（大約每四年）減少一半。
加密貨幣挖掘方法
沒有單一的加密貨幣挖掘方法。隨著新硬件和共識算法的出現，設備和流程也會發生變化。通常，礦工使用專門的計算機單元來解決複雜的密碼方程。讓我們來看看一些最常見的挖掘方法是如何工作的。
CPU 挖掘
中央處理單元（CPU）挖掘涉及使用計算機的 CPU 來執行所需的哈希函數戰俘。在比特幣的早期，採礦的成本和准入門檻很低。挖礦的難度可以通過普通的 CPU 來解決，所以任何人都可以嘗試挖 BTC 和其他加密貨幣。
但是，隨著越來越多的人開始挖礦並且網絡的哈希率增加，盈利的挖礦變得越來越多難的。最重要的是，具有更大計算能力的專業挖礦硬件的興起最終使 CPU 挖礦幾乎不可能。今天，CPU 挖掘不再是一個可行的選擇，因為所有礦工都使用專用硬件。
GPU 挖掘
圖形處理單元 (GPU) 旨在處理廣泛的應用程序平行。雖然它們通常用於視頻遊戲或渲染圖形，但它們也可用於採礦。
GPU 比流行的 ASIC 採礦硬件相對便宜且更靈活。一些山寨幣可以使用 GPU 進行挖掘，但效率取決於挖掘難度和算法。
ASIC 挖掘
專用集成電路 (ASIC) 旨在服務於單個特殊目的。在加密貨幣中，它是指為挖礦而開發的專用硬件。 ASIC 挖礦效率高但成本高。
挖礦是一場競爭。為了盈利，你需要有競爭力的挖礦硬件。由於 ASIC 礦機處於採礦技術的最前沿，因此單位成本遠高於 CPU 或 GPU。此外，ASIC 技術的不斷進步很快使舊的 ASIC 模型無利可圖，這意味著它們經常需要更換。這使得 ASIC 挖礦成為最昂貴的挖礦方式之一，即使不包括電費。
礦池
由於向第一個成功的礦工授予區塊獎勵，因此找到正確的哈希非常小。擁有一小部分算力的礦工自己發現下一個區塊的機會很小。礦池為這個問題提供了解決方案。
礦池是一組礦工，他們匯集他們的資源（哈希算力）以增加贏得區塊獎勵的概率。當礦池成功找到一個區塊後，礦工將根據貢獻的工作量將獎勵平均分配給礦池中的每個人。
礦池可以在硬件和電力成本方面使單個礦工受益，但他們在挖礦領域的統治地位引發了對網絡 51% 攻擊的擔憂。
結語
加密貨幣挖礦是比特幣和其他 PoW 區塊鏈的重要組成部分.這是保持網絡安全和新幣發行穩定的因素之一。挖礦有一定的好處和缺點，最明顯的是你從區塊獎勵中獲得的潛在收益。
但是，挖礦利潤可能會受到許多因素的影響，包括電力成本和市場價格。儘管了解了採礦的工作原理，但不能保證您一定會獲利。因此，在您進入加密貨幣挖礦之前，您應該 DYOR 並評估所有潛在風險。
