1kkkk(啊，挖矿！啊，比特币！)-全球百事通

12 月初开始，比特币等各种虚拟货币价格猛涨，大批散户涌入币圈，结果 12 月还没结束，币市全线大跌。其中比特币从17号的1.96万美金跌到22号1.19万美金，现在回升至1.35万左右，这时候大家才冷静了一点。

【资料图】

当然这篇文章的主题不是炒币，而是尝试回答两个问题：

比特币，到底是什么鬼？是“币”吗？

挖矿，挖的到底是啥？怎么挖？

一些基础概念

比特币背后的技术叫 blockchain，即区块链。区块链顾名思义，就是一条链，当然“链”只是一种形象说法，它表达的是区块之间的联接关系。

那区块又是什么东西呢？在电脑随便安装一个比特币钱包（例如 Bitcoin Core），它会把所有区块数据（目前高达 145GB）下载到你的电脑。同步区块的过程，其实就是同步历史交易记录的过程（如下图），所以区块，大概可以理解为交易记录的集合。

比特币一个重要的特性是：去中心化。它没有中央服务器，所有数据存储在分散式的节点，就像一张网络。安装了比特币客户端的用户都会自动成为一个节点，如果你不想成为节点，可以使用在线比特币钱包。每一个节点的数据都是同步的，于是第一次安装比特币钱包，都要下载大量数据。

所以总的来说，区块链，就是一个公共的交易记录链，也就是一个公共账簿。

这个账簿由矿工维护。

挖矿，是什么意思？

挖矿，可理解为记帐，即把交易打包、提交、确认在区块链当中。如果交易没有经过矿工确认，交易就算没有完成，如果矿工永远不确认，转出去的比特币就会凭空蒸发。所以记账（即挖矿）是一个很重要的过程。

安装了比特币客户端的用户就可以自愿参与记账，当然记账可以用其他工具，不一定用比特币客户端。记账（即挖矿）是有酬劳动。酬劳来自 2 方面：

1）假设你是矿工，你为了帮网友记账，交了很多电费，付出了大量运算能力，网友为了“报答”你，每次交易都会向你交“手续费”。最近交易次数太多啦，但是矿工每天只能记录有限数量的账，所以谁手续费多，就先记谁的账，手续费少的可能会有很长延迟，不交手续费还有可能永远不记账。于是手续费水涨船高，平均已经超过 20 美金一单（手续费以比特币核算，所以和比特币价格也有关系）。

2）手续费其实很低，矿工收入的大头，是记账过程中凭空产生的比特币。人民币是中央政府用印刷机印出来的，比特币则是矿工记账挣出来的，这是比特币的生成机制。比特币另一条机制是平均每 10 分钟生成一个新区块，这意味着矿工再怎么累死累活，每 10 分钟只能完成一次记账，目前一次记账奖励 12.5 个比特币，预计 2020 年 6 月降低至 6.25 个比特币，总有一天奖励会降低至 0，到时矿工只能赚手续费。

挖矿就是记帐，顺便赚点比特币。那记账是一个什么样的过程呢？记账就是解决数学问题的过程。

先看一下区块长什么样：下图左边就是区块的整体结构，你可以看到，所谓的区块就是一串超级长的、完全看不懂的字符！

图片来自Ken Shirriff

版本即 block version，02000000 表示 version 2；

接着是上一个区块的哈希值，比特币采用 SHA-256 哈希算法，其他虚拟货币可能采用其他加密算法，SHA-256 能够把任何字符加密转换为一段固定长度的字符串，例如数字1可以加密为：

6b86b273ff34fce19d6b804eff5a3f5747ada4eaa22f1d49c01e52ddb7875b4b

上图的 17975b97... 就是上一个区块通过 SHA-256 转换之后的值，然后再反转显示，所以每一个区块都包含上一个区块的信息，这样就组成一条“链”啦；

接下来的 merkle 中文叫默克尔，这是一种特殊的 SHA 加密算法，这里的字符串是根据打包的所有交易记录计算出来的 SHA-256 值；

timestamp 是指区块生成的时间，不一定准确；

bits 可以理解为挖矿的难度，我前面说过，比特币其中一条机制是：平均每 10 分钟才能诞生一个区块；如果矿工的运算速度不断提高，挖矿的难度也会随之提高，总之要稳定在 10 分钟左右；

nonce 是一个随机数值；

交易数量就是这个区块打包了多少交易记录，一个区块最多只能打包确认两千多条交易，上图所示的区块诞生于 2014 年，只记录了 63 个交易；

灰色部分就是一条一条的交易，第一条交易是凭空产生的、奖励给矿工的比特币，其他交易就是普通交易啦；

好了，所谓的挖矿，其实就是不断改变区块中的值（当然有些值是不能改的，例如上一个区块的哈希值），可以改变时间，改变 nonce，改变交易量等等，尝试各种组合，把它们打包成一个区块，然后运算出这个区块的哈希值。

如果这个值（假设 X）小于比特币系统设定的某个值（假设 Y），那恭喜你！你完成了一次记账！也就是这个区块成为了合法区块，它将成为比特币区块链中的一员，你就获得了 12.5 个比特币（目前）、外加 63 笔交易费的奖励！如果 X 大于 Y，那很抱歉，这个区块不合格，这笔帐你还不能记，你要重新组合，重新计算，直到 X 小于 Y。这就是所谓的挖矿。

其实 Y 也是一个 256 比特的字符串，Y 通常以很多个 0 开头，所以 X 开头也要出现很多个 0。如果 X 开头没有 0，那肯定不合格。

SHA-256 本身不是一个复杂的加密算法，但是要让 X 小于 Y，这个运算量超级、超级、超级、超级、超级大！区块中任何一个值发生变化，哈希值可能大不相同，你要碰巧找到一个前面有很多个 0 的哈希值，这个概率非常非常低，需要进行超多次的运算才能“中彩票”。

目前整个网络的比特币算力已经达到 12,000,000 TH/s 左右，即每秒钟可以计算 12,000,000,000,000,000,000 个区块的哈希值。速度已经很快了，即使如此，仍然要连续运算 10 分钟才能找到一个合格的区块、才能完成一次记账。挖矿真不容易。

当然啦，再困难，这也是机器的工作。不过我跟你讲，2014 年有一位叫做 Ken Shirriff 的高人尝试用一张纸、一支笔挖矿，可惜算力只有 0.67 哈希/天，也就是计算一个区块的哈希值，要花一天半的时间。想找到一个合格的区块，要多少千万年？

你可能会问，比特币的设计者是不是没事找事啊，搞这么麻烦干嘛。挖矿，也即是反复计算哈希值，本身是没有任何意义的，还会消耗大量电力，它这样做的目的只是为了保证记账的难度。区块链是一个公共账簿，如果有人想篡改账簿（例如把比特币划到自己的比特币地址下），他就要付出巨大的运算能力。

另外值得一提的是，让 X 小于 Y，也就是挖到比特币，是一件完全随机的事件。这意味着你可能只用了 1 秒钟就找到一个合格的区块，赚了十几个比特币，但是这样的概率无限逼近 0，无限逼近 0 其实就是 0。为了降低随机性，很多人抱团挖矿，就有了所谓的矿池，具体不多说啦。

比特币，到底是什么鬼？

我先问你一个问题，下面这个苹果是什么鬼？答案：是一张图片。

那比特币是一张图片吗？不是。是一段文字吗？不是。是一段视频吗？不是。是一段音频吗？不是。那是什么？比特币没有实物形态，即使在计算机系统中，比特币也是虚无缥缈的东西。

比特币不是币。比特币交易的最小单位是 0.00000001 个比特币，你见过哪种真正的币，拆了一亿倍还能交易的吗？比特币只是一个数字，是公共账簿（即区块链）里某个属性所对应的一个数字。所谓账簿，它记录了某种归属关系，公共账簿把这个数字和某个比特币地址关联了起来。

比特币地址是公开的，所有人都可以查看所有地址。转移比特币，其实就是在账簿中改变这个数字所对应的地址，但转移时需要使用私钥签名。如果你同时持有这个地址所对应的私钥，那你相当于拥有了这个地址所对应的那个数字，也即拥有了这些比特币。

如果你一定要从视觉上“看一下”比特币，那比特币大概长这样（也许能这样理解吧...）：

地址：

1KKKK6N21XKo48zWKuQKXdvSsCf95ibHFa

私钥：

KxNYgpnyxukGKVv3emVmdyY8DiiikuogjAPYRK3Xbx9eReu45qEs

数量：对应 xx 个 BTC

总结：

1）挖矿就是通过生成哈希值寻找合法区块的过程，找到了就能记账，记了账就获得比特币奖励；

2）比特币不是币，只是区块链（账簿）中的一个数字。

关键词： 交易记录 加密算法