數字貨幣的挖礦原理（技術篇）_DEF

區塊鏈記賬原理

區塊鏈(1.0)是一個基于密碼學安全的分布式賬本，是一個方便驗證，不可篡改的賬本。通常認為與智能合約相結合的區塊鏈為區塊鏈2.0,如以太坊是典型的區塊鏈2.0

很多人只了解過比特幣，不知道區塊鏈，比特幣實際是一個使用了區塊鏈技術的應用，只是比特幣當前太熱，把區塊鏈技術的光芒給掩蓋了。區塊鏈才是未來，期望各位開發人員少關心幣價，多關心技術。

哈希函數

在講區塊鏈記賬之前，先說明一下哈希函數。

哈希函數：Hash(原始信息)=摘要信息

原始信息可以是任意的信息,hash之后會得到一個簡短的摘要信息

哈希函數有幾個特點:

1.同樣的原始信息用同一個哈希函數總能得到相同的摘要信息

邯鄲邯山區：法院首次依法凍結“數字貨幣”:金色財經報道，近日，河北省邯鄲市邯山區人民法院在執行過程中依法凍結了一名被執行人賬戶內的數字人民幣，這在邯鄲法院尚屬首次。

該案是一起民間借貸案件，經邯山區法院判決生效后，被告郝某遲遲不履行判決義務，申請執行人向人民法院申請強制執行。邯山區法院在執行查控中也未發現被執行人名下有可供執行的財產，案件執行一時陷入僵局。近日，邯山法院接到線索：被執行人郝某名下可能有數字人民幣進賬。執行干警立即到銀行查詢，發現被執行人確實開通了新的銀行賬戶，并且卡內有3萬元的數字貨幣。

經向銀行確認屬于被執行人財產后，邯山區法院執行干警立即作出凍結裁定。由于數字貨幣屬于新的財產類型，對于銀行來說，凍結“數字貨幣”的業務也是首次發生，經辦銀行網點需要逐級向省行匯報和溝通。在執行干警與銀行工作人員的共同努力下，終于在一天之內圓滿辦結了首次“數字貨幣”凍結案件，保障了申請執行人的合法權益。[2023/4/7 13:49:58]

2.原始信息任何微小的變化都會哈希出面目全非的摘要信息

動態 | 多數受訪者并不認為Facebook會成為“世界數字貨幣”的控制者:區塊鏈分析公司Chainalysis近日對350位金融專業人士進行了一項調查，以了解他們如何看待加密貨幣及這個行業。Chainalysis主要提出了五個問題，其中一個有趣的問題是，“如果我們要在未來5到10年內使用全球數字貨幣，您認為‘誰’將擁有該貨幣的控制權？大多數的受訪者都選擇了美國（37.2%），但值得注意的是中國（21.2%）僅次于美國。僅5.8%的人選擇了Facebook。[2019/11/7]

3.從摘要信息無法逆向推算出原始信息

舉例說明：

Hash(張三借給李四100萬，利息1%，1年后還本息…..)=AC4635D34DEF

賬本上記錄了AC4635D34DEF這樣一條記錄。

Factom CEO：數字貨幣能促進消費者與生產者直接交易:據Coinpost消息，在一個與數字貨幣相關的采訪中，數字貨幣Factom首席執行官Paul Snow表示，現在個人實體錢包中都有很多張卡片，如駕駛證、購物卡，使用區塊鏈技術則可以建立一個錢包，內置數字簽名證明自己的身份來使用相關服務，不再使用實體錢包與卡片。

除此之外，數字貨幣能避免20世紀美國大蕭條中的悲劇。在大蕭條中，物價下跌嚴重，農民沒有錢將作物帶到市中心交易，作物腐爛，市民因無法購買到食物而餓死，數字貨幣通過促進消費者與生產者直接交易來避免這一問題。[2018/6/13]

可以看出哈希函數有4個作用：

①簡化信息

很好理解，哈希后的信息變短了。

②標識信息

可以使用AC4635D34DEF來標識原始信息，摘要信息也稱為原始信息的id。

印度央行成立專門小組 探討研究自己的數字貨幣:據livemint報道，印度央行(Reserve Bank of India)已采取措施遏制加密貨幣與盧比之間的交易，并成立了一個專門小組，以探索擁有自己的數字貨幣。[2018/5/8]

③隱匿信息

賬本是AC4635D34DEF這樣一條記錄，原始信息被隱匿。

④驗證信息

假如李四在還款時欺騙說，張三只借給李四10萬，雙方可以用AC4635D34DEF來驗證原始信息

哈希函數的這4個作用在區塊鏈技術里有廣泛的運用。

區塊鏈記賬方法

假設有一個賬頁序號為0的賬頁交易記錄如下:

賬號入賬出賬余額備注說明

王二100190收到xxx貨款

張三10030xxxx

李四12090170xxxx

記賬時間為：2017-10-2210:22:02

區塊鏈在記賬是會把賬頁信息作為原始信息進行Hash,得到一個Hash值，如：787635ACD,用函數表示為：

1Hash(序號0、記賬時間、交易記錄)=787635ACD

賬頁信息和Hash值組合在一起就構成了第一個區塊。

比特幣系統里約10分鐘記一次賬，即每個區塊生成時間大概間隔10分鐘

在記第2個賬頁的時候，會把上一個塊的Hash值和當前的賬頁信息一起作為原始信息進行Hash,即：

1Hash(上一個Hash值、序號1、記賬時間、交易記錄)=456635BCD

這樣第2個區塊不僅包含了本賬頁信息，還間接的包含了第一個區塊的信息。依次按照此方法繼續記賬，則最新的區塊總是間接包含了所有之前的賬頁信息。

所有這些區塊組合起來就形成了區塊鏈，這樣的區塊鏈就構成了一個便于驗證，不可更改的總賬本。

如何挖礦-工作量證明(POW)

記賬是把交易記錄、交易時間、賬本序號、上一個Hash值等信息計算Hash打包的過程。所有的計算和存貯是需要消耗計算機資源的，既然要付出成本，那節點為什么還要參與記賬呢？在中本聰的設計里，完成記賬的節點可以獲得系統給與的一定數量的比特幣獎勵，這個獎勵的過程也就是比特幣的發行過程，因此大家形象的把記賬稱為“挖礦”。

由于記賬是有獎勵的，每次記賬都可以給自己憑空增加一定數量的個比特幣，因此就出現大家爭相記賬，大家一起記賬就會引起問題：出現記賬不一致的問題，比特幣系統引入工作量證明來解決這個問題。

規則如下：

一段時間內只有一人可以記賬成功通過解決密碼學難題競爭獲得唯一記賬權，其他節點復制記賬結果

不過在進行工作量證明之前，記賬節點會做進行如下準備工作：

①收集廣播中還沒有被記錄賬本的原始交易信息

②檢查每個交易信息中付款地址有沒有足夠的余額

③驗證交易是否有正確的簽名

④把驗證通過的交易信息進行打包記錄

⑤添加一個獎勵交易：給自己的地址增加比特幣

⑥如果節點爭奪記賬權成功的話，就可以得到比特幣的獎勵。

工作量證明（POW)

每次記賬的時候會把上一個塊的Hash值和當前的賬頁信息一起作為原始信息進行Hash。

如果僅僅是這樣，顯然每個人都可以很輕松的完成記賬。為了保證10分鐘左右只有一個人可以記賬，就必須要提高記賬的難度，使得Hash的結果必須以若干個0開頭。同是為了滿足這個條件，在進行Hash時引入一個隨機數變量。

用偽代碼表示一下：

#沒有難度時為：Hash(上一個Hash值，交易記錄集)=456635BCD

Hash(上一個Hash值，交易記錄集，隨機數)=0000aFD635BCD

改變Hash的原始信息的任何一部分，Hash值也會隨之不斷的變化，因此在運算Hash時，不斷的改變隨機數的值，總可以找的一個隨機數使的Hash的結果以若干個0開頭，率先找到隨機數的節點就獲得此次記賬的唯一記賬權。

TOC龍貓幣運用的就是這樣的工作量證明的挖礦原理，CPU越好越容易挖到礦，算力較低的處理器甚至可能會被搶礦，有興趣可以下載一個測試一下，只要擁有一個龍貓幣錢包就可以了。

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