挖矿是验证用户之间的加密货币交易并将其添加到区块链公共分类账的过程。采矿业务还负责将新硬币引入现有的流通供应。它是允许比特币区块链作为分布式账本工作的关键要素之一。
那么挖矿是如何工作的呢？所有交易都记录在对等网络中，无需中央授权。在本文中，我们将讨论比特币网络上发生的挖矿，但采用相同挖矿机制的山寨币的过程是相似的。
加密货币挖矿是什么？
加密货币挖矿是指验证和验证区块链交易的过程。这也是创建新的加密货币单位的过程。矿工完成的工作需要大量的计算资源，但这正是确保区块链网络安全的原因。诚实和成功的矿工因其工作而获得新创建的加密货币和交易费用的奖励。
挖矿如何工作？
随着新的区块链交易的进行，它们被发送到称为内存池的池中。矿工的工作是验证这些待处理交易的有效性并将它们组织成块。您可以将区块视为区块链账本的一页，其中记录了几笔交易（以及其他数据）。
更具体地说，挖矿节点负责从内存池中收集未确认的交易并将它们组装成候选块。之后，矿工将尝试将此候选块转换为有效的、已确认的块。但要做到这一点，他们需要为复杂的数学问题找到解决方案。这需要大量的计算资源，但是每个成功挖出的区块都会给矿工一个区块奖励，包括新创建的加密货币和交易费用。让我们仔细看看挖矿过程。
第 1 步 - 哈希交易
挖掘区块的第一步是从内存池中取出待处理的交易并提交，一个通过一个哈希函数。每次我们通过哈希函数提交一条数据时，我们都会生成一个固定大小的输出，称为哈希。在挖矿的上下文中，每笔交易的散列由一串数字和字母组成，用作标识符。交易哈希表示该交易中包含的所有信息。
除了单独散列和列出每个交易之外，矿工还添加了一个自定义交易，他们在其中向自己发送块奖励。该交易被称为 coinbase 交易，它创造了全新的硬币。在大多数情况下，coinbase 交易最先被记录在新区块中，然后是他们想要验证的所有待处理交易。
第 2 步 - 创建 Merkle 树
在对每笔交易进行哈希处理后，这些哈希会被组织成一个称为 Merkle 树的东西。也称为哈希树，默克尔树是通过将交易哈希组织成对然后对它们进行哈希处理而形成的。然后将新的散列输出组织成对并再次散列，并重复该过程直到创建单个散列。最后一个散列也称为根散列（或 Merkle 根），基本上是代表所有先前用于生成它的散列的散列。
第 3 步 - 找到有效的块头（块散列） )
块头作为每个单独块的标识符，这意味着每个块都有一个唯一的哈希值。当创建一个新块时，矿工将前一个块的哈希与其候选块的根哈希结合起来，生成一个新的块哈希。但除了这两个元素之外，他们还需要添加一个称为 nonce 的任意数字。
因此，当尝试验证他们的候选区块时，矿工需要结合根哈希、前一个区块的哈希和一个随机数并通过哈希函数将它们全部提交。他们的目标是创建一个被认为有效的散列。
根散列和前一个块的散列无法更改，因此矿工需要多次更改随机值，直到找到有效散列。为了被认为是有效的，输出（块哈希）必须小于某个目标值，该目标值由协议确定。在比特币挖矿中，区块哈希必须以一定数量的零开头。这就是我们所说的挖矿难度。
第 4 步 - 广播挖出的区块
正如我们刚刚看到的，矿工需要一遍又一遍地对区块头进行哈希处理，使用不同的随机值。他们重复这项工作，直到他们找到一个有效的区块哈希。找到它的矿工随后会将他的区块广播到网络。所有其他节点将检查该块及其哈希是否有效，如果有效，则将新块添加到他们的区块链副本中。
此时，候选块成为确认块，并且所有矿工继续挖掘下一个。所有无法按时找到有效哈希的矿工都会丢弃他们的候选区块，挖矿竞赛重新开始。
可以开采所有加密货币吗？
比特币是可开采的加密货币最流行和最成熟的例子，但并非所有的加密货币都是可开采的。比特币挖矿基于称为工作量证明 (PoW) 的共识算法。
工作量证明 (PoW)
工作量证明 (PoW) 是中本聪创建的原始区块链共识机制。它是在 2008 年的比特币白皮书中引入的。简而言之，PoW 决定了区块链网络如何在没有第三方中介的情况下在所有分布式参与者之间达成共识。为此，它需要强大的计算能力来抑制不良行为者。
正如我们所见，PoW 网络上的交易由矿工验证。为了赢得下一个区块的开采权，矿工们通过使用专门的采矿硬件解决复杂的密码难题来竞争。第一个找到有效解决方案的矿工可以将他们的交易区块广播到区块链，并获得区块奖励。
区块奖励中的加密货币数量因不同的区块链而异。例如，在比特币区块链上，矿工可以在 2021 年 12 月获得 6.25 BTC 的区块奖励。由于其减半机制，区块奖励中的 BTC 数量每 210,000 个区块（大约每四年）减少一半。
加密货币挖掘方法
没有单一的加密货币挖掘方法。随着新硬件和共识算法的出现，设备和流程也会发生变化。通常，矿工使用专门的计算机单元来解决复杂的密码方程。让我们来看看一些最常见的挖掘方法是如何工作的。
CPU 挖掘
中央处理单元（CPU）挖掘涉及使用计算机的 CPU 来执行所需的哈希函数战俘。在比特币的早期，采矿的成本和准入门槛很低。挖矿的难度可以通过普通的 CPU 来解决，所以任何人都可以尝试挖 BTC 和其他加密货币。
但是，随着越来越多的人开始挖矿并且网络的哈希率增加，盈利的挖矿变得越来越多难的。最重要的是，具有更大计算能力的专业挖矿硬件的兴起最终使 CPU 挖矿几乎不可能。今天，CPU 挖掘不再是一个可行的选择，因为所有矿工都使用专用硬件。
GPU 挖掘
图形处理单元 (GPU) 旨在处理广泛的应用程序平行。虽然它们通常用于视频游戏或渲染图形，但它们也可用于采矿。
GPU 比流行的 ASIC 采矿硬件相对便宜且更灵活。一些山寨币可以使用 GPU 进行挖掘，但效率取决于挖掘难度和算法。
ASIC 挖掘
专用集成电路 (ASIC) 旨在服务于单个特殊目的。在加密货币中，它是指为挖矿而开发的专用硬件。 ASIC 挖矿效率高但成本高。
挖矿是一场竞争。为了盈利，你需要有竞争力的挖矿硬件。由于 ASIC 矿机处于采矿技术的最前沿，因此单位成本远高于 CPU 或 GPU。此外，ASIC 技术的不断进步很快使旧的 ASIC 模型无利可图，这意味着它们经常需要更换。这使得 ASIC 挖矿成为最昂贵的挖矿方式之一，即使不包括电费。
矿池
由于向第一个成功的矿工授予区块奖励，因此找到正确的哈希非常小。拥有一小部分算力的矿工自己发现下一个区块的机会很小。矿池为这个问题提供了解决方案。
矿池是一组矿工，他们汇集他们的资源（哈希算力）以增加赢得区块奖励的概率。当矿池成功找到一个区块后，矿工将根据贡献的工作量将奖励平均分配给矿池中的每个人。
矿池可以在硬件和电力成本方面使单个矿工受益，但他们在挖矿领域的统治地位引发了对网络 51% 攻击的担忧。
结语
加密货币挖矿是比特币和其他 PoW 区块链的重要组成部分.这是保持网络安全和新币发行稳定的因素之一。挖矿有一定的好处和缺点，最明显的是你从区块奖励中获得的潜在收益。
但是，挖矿利润可能会受到许多因素的影响，包括电力成本和市场价格。尽管了解了采矿的工作原理，但不能保证您一定会获利。因此，在您进入加密货币挖矿之前，您应该 DYOR 并评估所有潜在风险。
