比特币挖矿如何运作

本质上,比特币挖矿是网络在没有任何中央机构的情况下,就『哪些交易发生过、以何种顺序』达成一致的方式。大约每十分钟,待处理的交易被打包成一个『区块』,矿工竞争成为把这个区块加到链上的那一个。胜者获得奖励,其余人则转向竞争下一个区块。这就是既发行新比特币、又让账本保持诚实的引擎。

竞争本身是一个建立在哈希之上的猜数游戏。哈希函数接受任意数据、产出一个固定的、看似随机的输出;哪怕输入只变一点点,输出也会完全不同。矿工反复地把区块数据连同一个变化的数字一起哈希,直到找到一个低于某个目标的输出。没有捷径——你只能尝试海量次猜测,这正是矿工运行每秒能尝试数万亿次的硬件的原因。

这就是『工作量证明』的含义:找到一个有效哈希很难、需要真实的能量,但对其他所有人来说验证它却是瞬间的。由于每个区块还引用它前面的那个,改动一笔旧交易就意味着要重做那个区块以及其后每个区块的工作,而且要比网络其余部分加起来还快。在比特币的规模下这实际上不可能,这正是工作量证明保护链不被篡改的方式。

为了无论有多少算力在线都让区块大约每十分钟出一个,网络大约每两周调整一次难度。如果更多矿工加入、区块出得太快,难度就上升;如果矿工离开,难度就下降。另外,区块奖励——支付给胜出矿工的新比特币——大约每四年在一次叫『减半』的事件中减半,稳步减少新供应、趋向 2100 万枚的固定上限。

合起来看,挖矿同时做三件事:确认交易、按可预期的节奏释放新比特币,以及通过让攻击在经济上不理性来保护网络。随着区块奖励在一次次减半中缩小,交易手续费被设计为在矿工收入中占越来越大的比重,这样在大多数新币发行完毕之后很久,系统仍能为安全性买单。