我們應(yīng)該怎樣去挖礦

對(duì)于剛剛接觸比特幣的用戶來(lái)說(shuō)，感覺(jué)最不可思議的術(shù)語(yǔ)就是“挖礦”了， 一個(gè)運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字大賬本，還需要?jiǎng)佑猛诰驒C(jī)嗎？實(shí)際上“挖礦”只是一種類比，與黃金的挖掘方式相類比，黃金的開(kāi)采費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且黃金資源有限。比特幣的挖取也是費(fèi)時(shí)（需要大量的計(jì)算）、費(fèi)電（專業(yè)礦機(jī)需要充足的電力），而且BTC資源也有限，總量2100萬(wàn)個(gè)，每四年新幣數(shù)量減半。

在第上一章介紹“交易”的概念時(shí)提到，BTC是通過(guò)交易鏈一層一層傳遞的，而最初的幣是從哪里來(lái)的？就是通過(guò)“挖礦”來(lái)的，而且所有的幣沒(méi)有其它來(lái)源，全部都是通過(guò)“挖礦”得來(lái)，沒(méi)有任何一家機(jī)構(gòu)可以無(wú)緣無(wú)故增發(fā)貨幣。

挖礦任務(wù)的實(shí)施者叫“礦工（Miner）”，不像挖黃金里的礦工，這里的礦工是一臺(tái)冰冷的計(jì)算機(jī)（通常配有專業(yè)的挖礦芯片，還有挖礦軟件），它們靠電力支撐其復(fù)雜的計(jì)算，單個(gè)礦工的力量畢竟有限，它們則采用集團(tuán)作戰(zhàn)的方式，組成“礦池（Pool）”，每個(gè)礦工按貢獻(xiàn)率分成。

挖礦的結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)新區(qū)塊，也就是在共享大賬本上增加一個(gè)賬本，想獲得這種記賬權(quán)并不容易，需要完成復(fù)雜的計(jì)算（專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫工作量證明PoW，下一節(jié)介紹），第一個(gè)完成計(jì)算的才有資格在區(qū)塊鏈上增加一個(gè)新塊，新區(qū)塊中含有新幣獎(jiǎng)勵(lì)（最早為50BTC，每四年減半，2017 年已經(jīng)是 12.5 BTC）；新區(qū)塊中還包含了網(wǎng)絡(luò)上廣播的數(shù)筆交易，這些交易中的手續(xù)費(fèi)也全由礦工拿走。在 2009 年比特幣剛誕生的時(shí)候，用一臺(tái)電腦就可以完成這些計(jì)算，當(dāng)時(shí)的Bitcoin Core 中還內(nèi)置了一個(gè)挖礦模塊。

從這里我們可以知道挖礦有兩個(gè)意義：一是驗(yàn)證交易的合法性，寫(xiě)入大賬本；二是發(fā)行新幣。由于這個(gè)行業(yè)的巨大經(jīng)濟(jì)誘惑，隨著時(shí)間推移，大量的計(jì)算機(jī)投入到這種計(jì)算中，通常的CPU被高性能的GPU顯卡取代，再后來(lái)，專用的挖礦芯片ASIC問(wèn)世，運(yùn)算效率是CPU計(jì)算的上萬(wàn)倍。如果你現(xiàn)在想用自己的臺(tái)式機(jī)挖礦，就相當(dāng)于你用一雙手挖黃金，而別人用專業(yè)團(tuán)隊(duì)+全副武裝的挖掘設(shè)備來(lái)挖，你忙活幾百年也別想挖到 1 個(gè)幣。

現(xiàn)在比特幣挖礦的入門(mén)裝備也得上百萬(wàn)的投入，需要購(gòu)進(jìn)專門(mén)的設(shè)備，在一個(gè)電費(fèi)低廉的地方找塊空地，配上技術(shù)人員，才可以玩得轉(zhuǎn)。所以說(shuō)，普通人就想通過(guò)挖礦來(lái)獲得你人生的第一枚比特幣幾乎是不可能的。

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區(qū)塊鏈中解決了數(shù)字貨幣中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，稱為“雙重支付”，即double-spend。即一筆數(shù)字資產(chǎn)既支付給了A，又支付給了B。有些書(shū)或網(wǎng)絡(luò)文章中也把double-spend直譯為“雙花”，讓人費(fèi)解，千萬(wàn)別理解為兩朵花。

在去中心化交易技術(shù)之前，這類問(wèn)題通過(guò)中心化的機(jī)構(gòu)來(lái)解決，比如：銀行。你給A支付了一筆錢(qián)，把余額變動(dòng)一下，想多花也不可能。當(dāng)然信用卡賬戶允許你余額還可以支付一定數(shù)量的資金，那都是銀行說(shuō)了算。

比特幣的創(chuàng)始人中本聰設(shè)計(jì)了一套完整的體系解決了這個(gè)問(wèn)題，共享大賬本（區(qū)塊鏈）、去中心化的網(wǎng)絡(luò)（比特幣協(xié)議）、交易驗(yàn)證系統(tǒng)（交易腳本）、貨幣發(fā)行（挖礦）等。

大家可能會(huì)想，又是挖礦、又是工作量證明，為什么把新區(qū)塊的產(chǎn)生搞得那么復(fù)雜？一個(gè)主要原因就是解決在沒(méi)有建立信任關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)中的雙重支付的問(wèn)題，當(dāng)然這種挖礦機(jī)制還能夠解決虛假交易、垃圾交易等問(wèn)題。

這種技術(shù)也可以解決“拜占庭將軍問(wèn)題”，即一支分散在多處的軍隊(duì)里混入少數(shù)叛徒，如何才能通過(guò)一致的行動(dòng)來(lái)保證戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，在進(jìn)階篇會(huì)作更詳細(xì)解釋。

假如你在兩臺(tái)安裝有Bitcoin Core的電腦上分別發(fā)出了2筆交易（同一筆BTC輸入，支付給A和B），這些交易都會(huì)向全網(wǎng)廣播，礦工在收到這些交易時(shí)，不會(huì)將兩個(gè)交易都打包。

萬(wàn)一不小心把A和B都打包了，還有許多其他節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行驗(yàn)證，仍會(huì)拒絕承認(rèn)這個(gè)區(qū)塊， 也就是說(shuō)這筆交易的確認(rèn)數(shù)會(huì)一直為。小額交易等待1次確認(rèn)就行，大額交易等待6次以上的確認(rèn)就足夠的安全。

整個(gè)比特幣系統(tǒng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以查詢每一筆交易的情況，且它們是有時(shí)間順序的（時(shí)間戳機(jī)制），有一個(gè)公認(rèn)的交易序列，只有當(dāng)大部分節(jié)點(diǎn)都認(rèn)同這筆交易時(shí)，這筆交易才是可信的。想破壞這種機(jī)制，需要擁有51%的算力。

在比特幣世界里想透支，是不可能的。除了創(chuàng)世區(qū)塊中的50個(gè)BTC是憑空出現(xiàn)的，以后的BTC都是挖礦獲得的。你是否擁有1個(gè)BTC？通過(guò)比特幣地址可以查個(gè)底朝天，一直追蹤到這筆資金的誕生記錄。這筆錢(qián)是不是你的？通過(guò)加密和簽名算法來(lái)保證，無(wú)法偽造。

解決雙重支付，必須對(duì)于每筆交易建立共識(shí)，就是大家都同意的機(jī)制，無(wú)法達(dá)成共識(shí)，就會(huì)分叉。