什么是挖矿

挖矿是维持比特币货币供应的一个过程。同时,挖矿也保护着比特币系统的安全,防止欺诈交易或者在不同交易里使用同一笔比特币资金,即双重支付。矿工向比特币网络提供处理能力,以交换获取比特币奖励的机会。

矿工验证新的交易,并把它们记录到全局账本上。每隔10分钟左右,一个包含上个区块产生以来发生的所有交易的新区块就会被矿工“挖”出,经过挖矿,这些新交易记录成为区块链的一部分。成为区块一部分并被加入区块链中的交易是“已确认的”交易,比特币的新所有者可以花费在这些交易中收到的比特币。

矿工们获得两种类型的挖矿奖赏:一种是每个新区块中产生的新比特币;另一种是新区块中包含的所有交易的交易费用。为了赢得这些报酬,矿工通过竞争的方式基于加密哈希算法解决一个极为复杂的数学问题。问题的解被称为工作量证明,包含在新区块中,作为矿工所付出的计算工作量的证明。竞争解决工作量证明算法、赢取奖励,以及在区块链上记录交易的权利,构成了比特币安全模型的基础。

新比特币产生的过程之所以叫作挖矿,是因为其奖励机制是模拟收益递减的,就像贵金属矿产的挖掘工作,越挖越少。比特币的货币供应通过挖矿来实现,类似中央银行通过印钞来发行货币。矿工可以加入区块的新比特币数量大概4年(精确地说是每210000个区块)就会减少一次。2009年1月,比特币网络刚开始运行的时候,每挖出一个区块有50比特币产生;到2012年11月,这个数额就减少一半,降到25比特币。到2016年7月(译者:原书为2016年某个时候所写),已降至12.5比特币。基于这个公式,比特币挖矿奖励以指数级下降,大约到2140年,所有比特币(2099.999998万)都将被发行完毕。2140年后将不会再发行新比特币。

比特币矿工也可以从交易中赚取交易费。每个交易都可能包含有交易费用,交易费用以交易输入与交易输出之间的差值的形式存在。赢得竞争的比特币矿工获得区块中所有交易的“小费”。目前,交易费用仅占到矿工收入的0.5%甚至更少,矿工主要的收入来源还是新挖出的比特币。但随着时间推移,挖矿的奖励金额不断减少,而每个区块中所包含的交易却在增加,交易费用在矿工收入中的占比必将逐步增加。2140年后,由于新比特币枯竭,比特币矿工的收入将全部来自交易费用。

“挖矿”这个词很容易让人联想到贵金属挖掘,它将我们的注意力集中到挖矿的奖励,也就是每个区块产生的新比特币上。虽然挖矿的动作是被这些新比特币激励产生的,挖矿最主要的目的却不是获得报酬或者产生新比特币。如果仅仅将挖矿看作一个创建比特币的过程,你就把手段(激励)当成了此过程的目的。挖矿是虚拟的去中心化清算机构的主要工作过程,通过这个虚拟清算机构,交易得以验证和清算。挖矿保护了比特币系统的安全,使得在没有中心机构的情况下,全网能够形成共识。

挖矿的发明使比特币成为一种特别的货币,而去中心化的安全机制则构成了点对点数字货币的基础。铸币奖励以及交易费用作为一种激励方案,不仅规范了矿工的行为,使其符合网络安全的要求,同时也实现了货币的供应。

在本章中,我们首先研究作为货币供应机制的挖矿过程,然后将目光聚焦到其最重要的功能,即支撑了比特币安全的去中心化共识机制(区块链的共识机制)。

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