人人都说的比特币挖矿,到底是在挖什么?

简介:对于不同的矿工,比特币的开采是一种合作的计费行为,它在竞争的框架下竞争计费权和有序竞争。

Leifeng.com AI Finance评论:本文作者是中国信息通信技术研究院(工业和信息化部电信研究院)专家敖孟博士, Leifeng.com,并由Leifeng.com和信息与通信技术研究所首次联合发表。将来,敖蒙博士的原始区块链文章系列将继续出版,并且Leifeng.com将与信息和通信技术研究所的相关平台同时进行更新。

人人都说的比特币挖矿,到底是在挖什么?

比特币最吸引人的部分是采矿。为什么采矿如此吸引人?因为挖掘可以得到比特币。在我撰写本文时,比特币的价格为3,900美元。如果我能挖一个街区,我可以获得48,750美元的采矿收入和大约6,000美元的交易费收入。这不是很吸引人吗?

那么采矿到底是什么?矿工如何通过采矿获得比特币?这需要从比特币区块链系统采用的PoW(工作量证明)共识机制开始。

PoW(工作量证明)共识机制

首先讲一个故事:

有一个村庄。这个村庄的许多事情都需要您共同做出决定。例如,有一天,村长需要所有居民决定今天中午村里的大食堂是做饺子还是做炒面。通常,我们可以想到的方式是投票-每个居民都有一票,少数派服从多数。但是,有些居民不想在食堂喝水,因此他们也可以将门票交给其他人。这可能会导致不公平。大多数在食堂喝水的人可能没有实现自己的愿望。

因此市长改变了他的做法。在10:50,他用扬声器向所有居民广播:“每个人都选择早上在饭厅里做make头还是拉面。那些想在饭厅里喝水的人,我去了饭厅。大厅里推着那块巨大的石头11点钟,石头被推到门的北边,中午我会喝包子;当我推到门的北边,我会喝油炸的面条在中午。”

人人都说的比特币挖矿,到底是在挖什么?

因此,想要去饭厅喝水的人跑来推石头。做出了很多贡献的人们终于实现了自己的愿望,而做出更少贡献的人们也很愿意,因为村庄仍然有这样的规定。

这个故事讲述了一种达成群众共识的形式。我们可以称其为“工作量证明机制”。用大量的努力证明您的选择意愿。

在本系列的第一篇文章中,我们讨论了区块链系统,以使每个人的书籍保持一致。这种使所有节点的数据保持一致的机制,我们称之为共识机制。使用不同的共识算法可以达到不同性能的共识疗效,最终目的是保持数据的一致性。

记录工作量证明,不可篡改

我们已经知道,在比特币系统中,记录交易是系统工作的基本方法。在比特币区块链系统中,区块是记录交易的最基本容器。在比特币(BTC)中,当前块大小限制为1MB((几天前诞生了一种新的虚拟货币,称为比特币 Cash-BCC,当前块大小限制为8MB)。由于块的大小受到限制,因此每个块可以容纳的事务数也受到限制。目前,比特币系统规定平均每10分钟形成一个块。因此,矿工的工作方法实质上是在10分钟内收集Internet上形成的所有交易,然后将这些交易填充到一个块中。该块大致如下表所示:

人人都说的比特币挖矿,到底是在挖什么?

注意第一个。在任何块中,第一个都没有转移地址,即所谓的CoinBase(采矿交易)。没有人将钱付给矿工。矿工刚刚说他已经获得了预期的12.5 比特币。所有节点都认识到矿工是以这种方式编写的,因此矿工可以获得采矿收益。

当不同的矿工填写该区块时,数据必须不同,因为每个矿工的第一个条目肯定不同,并且该矿工只会将采矿收入转移到自己的地址。因此,矿工Michael的CoinBase为“迈克尔得到12.5 比特币”,矿工Nancy的CoinBase为“南希得到12.5 比特币”。

每个矿工填写他收集的交易和应得的收入。那么,谁的记录会被您认可? 比特币使用工作量证明机制允许矿工相互竞争以解决物理问题。谁先解决它,每个人都会认识到一个障碍。就像开幕故事中的村庄一样,每个矿工都在努力推开这种巨石。一旦石头挡住了他记录的帐户页面,他便大喊:“我的工作量证明成功了,快来看吧!”所有矿工都过来了,并复制了该页面的帐户,将其粘贴到帐户的顶部,然后开始一个新的会计流程。它来回往复,层出不穷,账本逐页降低,账本越来越厚。

人人都说的比特币挖矿,到底是在挖什么?

当“中本聪”决定采用工作量证明机制时,其出发点是防止系统受到攻击。中本聪认为,如果攻击者想使用弄乱账簿的方法进行攻击,那么他就需要足够的估计能力。换句话说,他比大多数推石头的人更有力量。这样,他必须付出巨大的代价,但是交换的利润不足以抵消成本,因此攻击者没有经济动力来攻击比特币系统。

与推动石头形式的不同之处在于,在比特币中,您可以通过穷举结果来解决物理问题。并不是说拥有强大计算能力的人会每次都赢,因为有人可能非常幸运,我一次发现了所有答案。具有强大计算能力的人这次可能不会那么幸运,并且在筋疲力尽之后还没有遇到解决方案。但是从概率角度来看,找到答案的次数与他自己在整个比特币网络中计算能力的比率相同。换句话说,如果一个矿工拥有整个网络的30%的计算能力什么是比特币矿工,那么基本上在1000分钟内(生成了100个区块),他找到的答案就是30个区块,他获得了采矿利润的30%。

但是,现在比特币的价格越来越高,推石头的人不再对自己推石头感到满意。相反,他们派遣了家中所有的大驴去工作。在“中本聪”的原始设计中,一枚CPU一票通过计算能力确定该矿工的帐户成为最终帐户。随着比特币价格的上涨,GPU挖矿开始出现。后来,人们对GPU的速度不满意,并开始制造用于采矿的专用芯片。专用芯片估计比特币问题的能力是普通CPU的数万倍,因此比特币不再是“一个CPU一票”,这也偏离了“中本聪”的设计。那时比特币长期以来,该网络基本上已被几个主要的采矿池所垄断,这与去中心化货币的初衷背道而驰。