我們談過比特幣的誕生背景，知道了幣為何而來，那它底層的區塊鏈技術又是如何將一個個區塊創造出來並形成鏈的？所謂的挖礦又是怎麼一回事呢？讓我們帶著問題來一場追根溯源。
1、為什麼要挖礦？
比特幣的誕生使交易信息可以被全網記錄驗證成為可能，無論是小到你跟你好朋友借了5元錢，還是大到商業貿易中動輒幾十萬的交易，都可以被記錄在鏈。你可能會有疑惑，這些交易信息誰負責記錄下來的呢？別人又為什麼肯心甘情願去做記賬人呢？記下的帳如果不對怎麼辦？
這就是挖礦的原因。所謂挖礦，其實就是將一段時間內網上所有交易信息進行打包，然後把這些交易信息存在區塊中，當然，這些負責記錄的人不會白白記錄，會得到一些獎勵----比特幣和實際交易過程中的手續費，這也是挖礦的意義。
可以說，有交易產生，就需要人來記錄交易，要想有人來記錄交易，就要給這批人一些獎勵，俗話說，有錢能使鬼推磨，也是這個道理。
2、如何挖礦？
1）挖礦過程
我們先用一個簡單的記賬場景來理解下挖礦的過程：
假如從現在開始，10分鐘過去了，在這段時間內網絡上出現了很多交易信息，想要記賬的很多人都虎視眈眈盯著這筆交易出來，因為記下這筆賬就能得到比特幣的獎勵。但每個人記賬前還需要算一道數學題，誰先解出答案才能獲得記賬權。於是，第一個最快解出答案的人，向其他人大喊一聲：“我已經解出答案了！”然後把記賬的結果發給其他人，其他還在計算的人便停下來，開始驗證記的結果，驗證通過，記賬的人就會得到錢的獎勵。
而真正的挖礦原理會更復雜些：
由上篇文章我們知道比特幣底層技術是區塊鏈，區塊鏈又是由區塊組成，而每個區塊中又由區塊頭+區塊體構成。
區塊頭中通常包含前一個區塊的哈希散列值、Merkle根、時間戳、難度目標、以及一個填充的隨機值。區塊體中常有近400多個交易信息。
比特幣挖礦的過程就是一個包含著交易信息的區塊產生的過程，一個區塊的產生包含著它區塊頭中哈希值被解出的隨機值的過程。
具體的過程是這樣的：
每隔10分鐘，網上一些交易信息產生，礦工們先將交易信息打包成一個區塊，然後開始算它的哈希值。算出來的話，通過全網傳播給別的礦工，別的礦工停止計算，開始驗證，驗證正確的話，選擇接受這個區塊，記錄到自己的賬本中，然後進行下一個區塊的競爭猜謎，而這個包含著新交易信息的新區塊，掛到上個區塊後面。同時，礦工獲得一定的比特幣獎勵，後期還會有交易費。
如果驗證未通過，或者礦工有作弊行為，都會導致網絡的節點驗證不通過，直接丟棄其打包的區塊，作弊的節點耗費的成本就白費了，因此巨大的挖礦成本，也使得礦工自覺遵守共識協議，從而保證安全。
2）挖礦工具
傳統挖礦中，煤礦工人需要揮動鐵鍬、戴著探照燈進行，而比特幣挖礦中，這種工具叫挖礦機，其實就是計算的電腦。這類電腦一般有專業的挖礦芯片，多采用燒顯卡的方式工作，耗電量較大。
一開始，參與挖礦的人少，需要算力小，很多人用一臺普通電腦就可以計算出哈希值解的結果。
後來隨著比特幣價格暴漲，礦工人數增加，挖礦過程中需要的算力增大，挖礦難度上升，開始出現專業礦機，當把很多礦機集合在一起，就成了專門挖礦的礦場。
而礦池的概念是，建一個平臺，所有有計算能力的人都可以參與進來，當得到獎勵，按每個人的計算力高低分配獎金。
3、挖礦相關概念
a：工作量證明
工作量證明(Proof Of Work，簡稱POW)，簡單理解就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作。在做一份工作中，記錄整個過程的工作量效率很低，而通過對工作結果考量證明你的工作量，就會更高效。如現在招聘方通過你的學歷證書作為你能力的考量等。
在比特幣挖礦中，工作量的證明常指算力。什麼是算力？就是我們上面提到的解出哈希隨機值的計算能力，算的越快，最先解出答案，我們就稱之為算力越大，算力越大，才能在挖礦中更大概率獲得獎勵。例如求2的n次方等於多少，越快得出結果的算力就越強。
b：哈希函數（Hash Function）
在挖礦過程中，我們說礦工需要解一些題才能通關，這個計算題指的就是哈希函數。
哈希函數，也稱為散列函數，給定一個輸入x，它會算出相應的輸出H(x)。
對於比特幣這種加密系統所使用的哈希函數，它有如下特點：把變長轉換為定長；計算容易倒推難；哈希值對細節敏感（輸入值稍微改變輸出值大不一樣）。
scalers老師用了一個很通俗易懂的類比：哈希函數就像一個有特異功能的榨汁機，無論你丟進去多少種水果，榨出來的果汁總是一杯；一旦換了一種水果，榨出來的果汁口感和顏色完全不一樣。
這些特點使得區塊鏈中的交易信息不易篡改、具有匿名性成為可能。
c：通貨緊縮的比特幣
比特幣之所以被人們成為通貨緊縮幣，是因為它總量只有2100萬枚，大概到2140年後區塊不再產生新幣；每四年產量減少一半。
從第一塊比特幣問世後的初始四年，礦工創建一個區塊獎勵其50枚，另外還有交易費。比特幣每四年減半後，到現在礦工一次獎勵減少到12.5枚。當全部的比特幣被髮行出來後，礦工礦工就只剩交易費作為獎勵了。
因為總量有限，也是其價格奇高的原因之一，因此被稱為通貨緊縮的數字貨幣。
d：UTXO
有人說現實世界中沒有比特幣，只有UTXO。
什麼是UTXO呢？官方釋義為：未花費的交易輸出，它是比特幣交易的最基本單元。比特幣的交易由交易輸入和交易輸出組成，每一筆交易都要花費一筆輸入，產生一筆輸出，而其所產生的輸出，就是"未花費過的交易輸出"，也就是 UTXO。
簡單解釋下：小張給小李要轉5個比特幣，那怎樣這個交易才算有效的呢？就是小張手裡存在這5個比特幣，也就是說這5個比特幣還沒有被小張花出去過，還沒有交易過。這時這5個比特幣轉移的過程才能叫做未花費過的交易輸出。
假如在之前小張已經把這5個比特幣用私鑰轉給別人了，這個交易信息就會被記錄驗證，此時，小張要再想給小李轉這5個比特幣，就轉不成了，因為屬於花費過的交易額了。這樣就有效防止了多重支付的問題。
所以你也可以把UTXO簡單理解為你口袋裡有效的那些零錢，這些零錢可以作交易使用。
END：寫在最後
概括說，比特幣挖礦就是人們參與維護比特幣數據庫，從而得到比特幣獎勵。比特幣一開始作為虛擬貨幣，本沒有價值，但當越來越多人參與一項有意義的工作時，獲得報酬，這個報酬載體也就被賦予了價值，其實也正是人們的共識才賦予了它的價值。
就像我們工作，獲得鈔票一樣，只不過，鈔票是被國家強制規定的一種價值載體，而比特幣是人們自發承認有價值的載體。至於是否持續具有價值，還需要更強大的共識力量~
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