網路挖礦是什麼原理

所謂「挖礦」就是，將一段時間內比特幣系統中發生的交易進行確認，並記錄在區塊鏈上，形成新的區塊，挖礦的人叫作礦工。簡單來說，挖礦就是記帳的過程，礦工是記帳員，區塊鏈就是版本。

本教學操作環境：windows7系統、Dell G3電腦。

一、「挖礦」究竟是什麼

所謂「挖礦」就是，將一段時間內比特幣系統中發生的交易進行確認，並記錄在區塊鏈上，形成新的區塊，挖礦的人叫作礦工。簡單來說，挖礦就是記帳的過程，礦工是記帳員，區塊鏈就是版本。

比特幣系統的記帳權利是去中心化的，也就是每個礦工都有記帳的權利，只要成功搶到記帳權，礦工就能獲得系統新產生的比特幣獎勵。從這個意義上來說，挖礦就是生產比特幣的過程。

中本聰最初設計比特幣時規定沒生產210000個區塊，比特幣獎勵減半一次，直至比特幣不能再被細分，因為比特幣的總量是有限的，比特幣也被稱為數字黃金。比特幣生產也俗稱挖礦。

二、挖礦必備工具

比特幣透過挖礦生產，每10分鐘全網礦工一起計算一道算術題，只要先算出答案，就相當於挖到了這個區塊，該礦工就能獲得系統新生的比特幣獎勵。

在比特幣剛誕生的時候，透過電腦的CPU便可以挖礦，隨著挖礦的礦工越來越多，目前用CPU已經不能挖出比特幣了，大家開始用礦機挖礦。

挖礦必備工具：1.挖礦機；2.比特幣地址；3.挖礦軟體。

目前，比特幣網路算力太大，個人購置少量礦機，是很難挖出區塊的，很多礦工只能加入礦池一起挖；礦場只負責計算，礦池負責資訊打包。挖到比特幣後，根據礦場的算力佔分配收益，此保證更穩定的投入產出。

三、礦工是怎麼挖礦的

區塊鏈誕生後，礦工不再只是煤礦工人的簡稱，而是一種全新的意義。從事虛擬貨幣挖礦的人和傳統的「礦工」不同，區塊鏈領域的礦工具有更多的科技色彩。礦工的主要工作是交易確認和資料打包。

礦工需要購買一台專用的電腦設備，下載挖礦軟體。挖礦不需要礦工親自動手，完全由電腦在執行特定的運算。對於礦工來說，只要確保礦機電力供應和網路連接就可以。

以比特幣為例，比特幣礦機就是透過運行大量計算，爭奪記帳權從而獲得新生比特幣獎勵的專業設備。

礦機的組成包括：挖礦晶片。散熱片和風扇。只執行單一的電腦程式、耗電量更大，挖礦實際上是礦工之間算力的比拼，擁有較多算力的礦工，挖到比特幣的機率更大。

隨著全網算力上漲，用傳統的設備挖到比特幣的難度越來越大，人們開發出專門用來挖礦的晶片。晶片是礦機最核心的零件，運作過程中會產生大量的熱。為了散熱降溫，比特幣礦機一般配有散熱片和風扇。

用戶在電腦下載比特幣挖礦軟體，用該軟體分配好每台礦機的任務就可開始挖礦。每種幣的演算法不同，所需的礦機也各不相同。

四、中本聰與「挖礦」

對區塊鏈來說，挖礦是必要的嗎？為了解答這個問題，我們先來說下究竟什麼是「挖礦」？以比特幣為例，沒產生一比交易，不算完成，只有將交易資料寫入資料庫，才算成立，對方才能真正收到錢。首先，所有的交易資料都會傳送到礦工，礦工負責把這些交易寫入區塊鏈。

計算哈希的過程叫挖礦，計算哈希的機器就叫礦機，操作礦機的人就叫礦工。根據比特幣協議，一個區塊的大小最大是1MB，而一筆交易大概是500字節，因此一個區塊最多可以包括2000多筆交易。礦工負責把這2000多筆交易打包在一起，組成一個區塊，然後計算這個區塊的哈希（Hash）。

中本聰故意讓增加新區塊變得困難，他的設計是：平均每10分鐘，全網才能產生一個新區塊，一小時只能生成六個。人為設定大量的計算及難度係數，需要大量算力才能得到目前區塊的有效哈希，進而將新區塊加入區塊鏈。為了讓自己第一個添加新區塊進入區塊鏈，礦工之間充滿了競爭，誰先算出來了，就能享受這個區塊的全部收益；而其他礦工只能將那一頁抄寫一份，貼在自己帳本的最後面，然後又開始新的記帳流程。周而復始，生生不息，帳本一頁一頁地增加，帳本越來越厚。由此看來，挖礦其實是一種安全機制，利用密碼學雜湊函數和非對稱加密，確保區塊鏈網路的挖礦節點在廣播區塊前投入大量的計算，提高作假和作惡的成本，保證已有數據不可能被竄改，確保全網達成共識。

筆者認為，中本聰設計這種機制的出發點是為了避免系統受到攻擊。如果攻擊者想用搞亂帳本的方式來進行攻擊，就需要足夠的運算能力。當收益不足以抵銷成本時，攻擊者就沒有了攻擊系統的動力。所以對區塊鏈來說，建立挖礦機制還是有必要的，但未來一定會產生更合理且有效率的解決方案。

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