在講解區(qū)塊鏈1.0技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的一篇，我們了解到記賬是把交易記錄、交易時(shí)間、賬本序號(hào)、上一個(gè)Hash值等信息計(jì)算Hash打包的過程。

　　我們知道所有的計(jì)算和存貯是需要消耗計(jì)算機(jī)資源的，既然要付出成本，那節(jié)點(diǎn)為什么還要參與記賬呢?在中本聰(比特幣之父)的設(shè)計(jì)里，完成記賬的節(jié)點(diǎn)可以獲得系統(tǒng)給與的一定數(shù)量的比特幣獎(jiǎng)勵(lì)，這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)的過程也就是比特幣的發(fā)行過程，因此大家形象的把記賬稱為“挖礦”，本文將詳細(xì)討論這個(gè)過程。

　　記賬工作

　　由于記賬是有獎(jiǎng)勵(lì)的，每次記賬都可以給自己憑空增加一定數(shù)量的個(gè)比特幣(當(dāng)前是12.5比特幣，博文寫作時(shí)每個(gè)比特幣是4萬人民幣以上，大家可以算算多少錢)，因此就出現(xiàn)大家爭相記賬，大家一起記賬就會(huì)引起問題：出現(xiàn)記賬不一致的問題，比特幣系統(tǒng)引入工作量證明來解決這個(gè)問題，規(guī)則如下：

　　·一段時(shí)間內(nèi)(10分鐘左右，具體時(shí)間會(huì)與密碼學(xué)難題難度相互影響)只有一人可以記賬成功

　　·通過解決密碼學(xué)難題(即工作量證明)競爭獲得唯一記賬權(quán)

　　·其他節(jié)點(diǎn)復(fù)制記賬結(jié)果

　　不過在進(jìn)行工作量證明之前，記賬節(jié)點(diǎn)會(huì)做進(jìn)行如下準(zhǔn)備工作：

　　·收集廣播中還沒有被記錄賬本的原始交易信息

　　·檢查每個(gè)交易信息中付款地址有沒有足夠的余額

　　·驗(yàn)證交易是否有正確的簽名

　　·把驗(yàn)證通過的交易信息進(jìn)行打包記錄

　　·添加一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)交易：給自己的地址增加12.5比特幣

　　如果節(jié)點(diǎn)爭奪記賬權(quán)成功的話，就可以得到12.5比特幣的獎(jiǎng)勵(lì)。

　　工作量證明

　　區(qū)塊鏈記賬原理我們了解到，每次記賬的時(shí)候回把上一個(gè)塊的Hash值和當(dāng)前的賬頁信息一起作為原始信息進(jìn)行Hash。

　　如果僅僅是這樣，顯然每個(gè)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(gè)人可以記賬，就必須要提高記賬的難度，使得Hash的結(jié)果必須以若干個(gè)0開頭。同是為了滿足這個(gè)條件，在進(jìn)行Hash時(shí)引入一個(gè)隨機(jī)數(shù)變量。

　　用偽代碼表示一下：

12

# 沒有難度時(shí)為：Hash(上一個(gè)Hash值，交易記錄集) = 456635BCDHash(上一個(gè)Hash值，交易記錄集，隨機(jī)數(shù)) = 0000aFD635BCD

　　我們知道改變Hash的原始信息的任何一部分，Hash值也會(huì)隨之不斷的變化，因此在運(yùn)算Hash時(shí)，不斷的改變隨機(jī)數(shù)的值，總可以找的一個(gè)隨機(jī)數(shù)使的Hash的結(jié)果以若干個(gè)0開頭(下文把這個(gè)過程稱為猜謎)，率先找到隨機(jī)數(shù)的節(jié)點(diǎn)就獲得此次記賬的唯一記賬權(quán)。

　　計(jì)算量分析

　　(這部分可選閱讀)我們簡單分析下記賬難度有多大，

　　Hash值是由數(shù)字和大小寫字母構(gòu)成的字符串，每一位有62種可能性(可能為26個(gè)大寫字母、26個(gè)小寫字母，10個(gè)數(shù)字中任一個(gè))，假設(shè)任何一個(gè)字符出現(xiàn)的概率是均等的，那么第一位為0的概率是1/62(其他位出現(xiàn)什么字符先不管)，理論上需要嘗試62次Hash運(yùn)算才會(huì)出現(xiàn)一次第一位為0的情況，如果前兩2位為0，就得嘗試62的平方次Hash運(yùn)算，以n個(gè)0開頭就需要嘗試62的n次方次運(yùn)算。我們結(jié)合當(dāng)前實(shí)際區(qū)塊#493050信息來看看：

　　我們可以看到Hash值以18個(gè)0開頭，理論上需要嘗試62的18次方次，這個(gè)數(shù)是非常非常巨大的，我已經(jīng)算不清楚了，應(yīng)該是億億級(jí)別以上了。如此大的計(jì)算量需要投入大量的計(jì)算設(shè)備、電力等，

　　目前應(yīng)該沒有單礦工獨(dú)立參與挖礦了，基本都是由礦工聯(lián)合起來組成礦池進(jìn)行挖礦(礦池里的礦工按算力百分比來分收益)。

　　從經(jīng)濟(jì)的角度講，只有挖礦還有收益(比特幣價(jià)格不斷上漲也讓收益變大)，就會(huì)有新的礦工加入，從而加劇競爭，提高算力難度，挖礦就需要耗費(fèi)更多的運(yùn)算和電力，相互作用引起最終成本會(huì)接近收益。

　　題外話：國內(nèi)由于電力成本較低，相對(duì)收益更高，中國的算力占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一半以上

　　驗(yàn)證

　　在節(jié)點(diǎn)成功找到滿足的Hash值之后，會(huì)馬上對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行廣播打包區(qū)塊，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)收到廣播打包區(qū)塊，會(huì)立刻對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

　　如果驗(yàn)證通過，則表明已經(jīng)有節(jié)點(diǎn)成功解迷，自己就不再競爭當(dāng)前區(qū)塊打包，而是選擇接受這個(gè)區(qū)塊，記錄到自己的賬本中，然后進(jìn)行下一個(gè)區(qū)塊的競爭猜謎。

　　網(wǎng)絡(luò)中只有最快解謎的區(qū)塊，才會(huì)添加的賬本中，其他的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制，這樣就保證了整個(gè)賬本的唯一性。

　　假如節(jié)點(diǎn)有任何的作弊行為，都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證不通過，直接丟棄其打包的區(qū)塊，這個(gè)區(qū)塊就無法記錄到總賬本中，作弊的節(jié)點(diǎn)耗費(fèi)的成本就白費(fèi)了，因此在巨大的挖礦成本下，也使得礦工自覺自愿的遵守比特幣系統(tǒng)的共識(shí)協(xié)議，也就確保了整個(gè)系統(tǒng)的安全。

　　進(jìn)階閱讀比特幣區(qū)塊結(jié)構(gòu)Merkle樹及簡單支付驗(yàn)證分析，可以詳細(xì)了解區(qū)塊結(jié)構(gòu)如何驗(yàn)證交易。

　　說明

　　礦工的收益其實(shí)不僅僅包含新發(fā)行的12.5比特幣獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)還有交易費(fèi)收益(本文忽略一些細(xì)節(jié)是為了讓主干更清晰)。

　　有興趣的同學(xué)可以看看圖中區(qū)塊都包含了那些信息，紅箭頭標(biāo)示出的是本文涉及的信息。