比特幣挖礦如何運作

本質上,比特幣挖礦是網路在沒有任何中央機構的情況下,就『哪些交易發生過、以何種順序』達成一致的方式。大約每十分鐘,待處理的交易被打包成一個『區塊』,礦工競爭成為把這個區塊加到鏈上的那一個。勝者獲得獎勵,其餘人則轉向競爭下一個區塊。這就是既發行新比特幣、又讓帳本保持誠實的引擎。

競爭本身是一個建立在雜湊之上的猜數遊戲。雜湊函數接受任意資料、產出一個固定的、看似隨機的輸出;哪怕輸入只變一點點,輸出也會完全不同。礦工反覆地把區塊資料連同一個變化的數字一起雜湊,直到找到一個低於某個目標的輸出。沒有捷徑——你只能嘗試海量次猜測,這正是礦工運行每秒能嘗試數萬億次的硬體的原因。

這就是『工作量證明』的含義:找到一個有效雜湊很難、需要真實的能量,但對其他所有人來說驗證它卻是瞬間的。由於每個區塊還引用它前面的那個,改動一筆舊交易就意味著要重做那個區塊以及其後每個區塊的工作,而且要比網路其餘部分加起來還快。在比特幣的規模下這實際上不可能,這正是工作量證明保護鏈不被竄改的方式。

為了無論有多少算力在線都讓區塊大約每十分鐘出一個,網路大約每兩週調整一次難度。如果更多礦工加入、區塊出得太快,難度就上升;如果礦工離開,難度就下降。另外,區塊獎勵——支付給勝出礦工的新比特幣——大約每四年在一次叫『減半』的事件中減半,穩步減少新供應、趨向 2100 萬枚的固定上限。

合起來看,挖礦同時做三件事:確認交易、按可預期的節奏釋放新比特幣,以及透過讓攻擊在經濟上不理性來保護網路。隨著區塊獎勵在一次次減半中縮小,交易手續費被設計為在礦工收入中占越來越大的比重,這樣在大多數新幣發行完畢之後很久,系統仍能為安全性買單。