人人都能读懂的比特币挖矿原理

为了更好的理解比特币挖矿原理，笔者先带大家了解一个名词哈希算法。

哈希算法是指一种用于加密的数学运算，也叫“杂凑算法”或“散列算法”，可以说成是计算机一些列算法的统称。

哈希算法的特点是等长性、无序性、单向性、一一对应性。

怎么理解呢，比如说一段论文通过哈希加密后（不管你的论文是长、是短），得到的哈希值是一段等长的、无序的毫无规律的字符，比如0000v5f03202…………。

通过得出的哈希值是没办法倒推出你论文的原文，这说的就是单向性。

并且，你这段论文如果改动哪怕一个字或者标点符号，对应的哈希值也会跟着改变，这就是所谓的一一对应性。

当然，在理论上，两段不同的明文有可能得出相同的哈希值（专业术语叫“哈希碰撞”），但是几率非常之小，不影响正常应用，可以忽略不计。

下面我们就开始介绍挖矿的过程：

比特币挖矿，本质上就是一个比拼算力，抢夺记账权的过程，谁先抢到记账权，谁就能获得比特币奖励，同时大家把这个区块（账本）同步到链上。

首先，我们来看看一个完整独立的“区块”上包括哪些基本要素：

当前区块的版本号

前一个区块整体哈希加密求得的哈希值A

打包系统广播池的交易记录（比特币用户转帐的记录）B

时间戳C

当前区块生成时的难度值（根据增加0的个数调节难度）D

Nonce（一个毫无实际意义的随机值）

了解到这些，笔者开始挖矿：

第一步：生成币基交易，同时把ABCD一起放在备选区块上。

第二步：根据备选区块生成的难度值D来猜测一个符合条件的Nonce。因为我们上面讲过哈希加密的单向性，是不能通过哈希值倒推的，所以这种猜测只能通过穷举Nonce并计算其对应的哈希值来进行。（也就是常说的工作量证明）

就像摇号一样，不停的尝试，直到摇出一个Nonce随机值哈希加密后小于或等于难度值D

（币基交易+A+B+C+D+Nonce）哈希加密=哈希值

难度值D取决于前面0的个数，比如难度值是000000jci65fdj.................，那么前面0的个数越多，符合条件的哈希值范围就越小，难度值就越大。这个难度值是根据全网计算能力来调整难度（全网算力越大，猜测出Nonce就越快，反之则越慢），使之在一个合理的范围内，保证每10分钟才能产生一个新的区块。而目前比特币挖矿的全网算力已经非常高，需要耗费巨大的计算能力才能产生新的区块，所以这是个极具耗电的过程！

第三步：假如笔者通过大量的”摇号“和哈希计算，终于找到一个符合条件的Nonce后（比如找到一个随机的Nonce使其整体哈希加密后得出的哈希值前面0的个数小于难度值“000000jci65fdj.................”），笔者必定特激动，“哈哈，我挖到了”，马上把这个区块广播到区块链网络中。（比方说我这个区块编号为W）

最后，网络中其他节点收到这个区块后，会对其进行验证，如果通过其他所有节点的检验，那么这个区块将被纳入区块链中。然后以我的区块W为前一个区块进行新一轮的挖矿。

同样的：

（生成币基交易

W区块哈希加密求得的哈希值

打包的交易记录

时间戳

当前区块生成时的难度值

Nonce）

放在新的备选区块上，继续需找符合条件的Nonce

.........

如此重复

以上就是比特币挖矿原理：简单说就是通过不断穷举找到符合条件的Nonce随机值，获得比特币奖励，当然，除此之外，还能获得比特币用户转账的“转账费”（打包交易记录的奖励）。

可以看出，生成一个新的区块里包含上一个区块的哈希值，上一个区块里包含上上一个区块的哈希值........，以此类推，数据是不是越埋越深，环环相扣，像链条一样？并且每个节点的矿工手里都有一份相同的账本，如果改动其中一个区块的数据，其他区块的哈希值就会跟着改变。也就是说你想要篡改数据的话，那么，至少要控制51%以上的节点，这几乎是不可能的，所以说区块链是去中心化（所有矿工参与记账）、不可篡改的共识账本。

比特币运行11年来，历史上没有出现过任何巨大的问题，可以想象，这套系统的安全性是毋庸置疑的。更重要的是，他向这个世界开启了区块链技术的启蒙应用。再次向比特币的神秘创始人中本聪大神致敬！

通过本篇文章的描述，你是否看懂比特币的挖矿原理？欢迎留言讨论

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（编辑：555手机网）

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