挖矿的原理是什么？如何利用挖矿产生比特币？

说起比特币和区块链，很多人都觉得眼熟，但不知道为什么。比特币是区块链的前身实现，区块链是比特币的后期提炼；如果你是第一次接触比特币，当你想和别人交流时，你面临的第一个概念可能就是挖矿。那么，挖矿的原理是什么？如何使用挖矿产生比特币？本文将为您一一讲解。

首先我们想一想，为什么每个区块链系统都要发行自己的数字货币？也就是前段时间的 ICO 热潮。这就涉及到区块链的根本作用，就是实现社会价值在区块链上的自由流通（类似于互联网的根本作用：实现信息的自由流通）。

例如，我可以开发用于汽车的汽车链、用于房屋的房屋链、用于母猪的母猪链等。如果一个组织或个人有足够的能量，它也可以为整个行业发布一条链，那么汽车、房屋、母猪……想在各自的链上自由流动，从A的名字到B的名字，或者从A的名字到B的名字。 C 对 D 的名称，必须有一个度量衡。这个规模是通过花费相应的数字货币来实现的。换言之，每条链发行的数字货币作为该链上价值流通的一般等价物。打个现实的比喻：就是我们生活中用于交易的人民币、美元、泰铢、英镑等中央货币，在我们的购物中发挥着作用。每个链条都可以比作一个国家。每个国家都有自己的货币体系吗？这么一想，大概就清楚了，为每条链发行数字货币的目的，是为了方便资产在链上的顺畅流通。就数字货币而言，对于那些想做事情的人来说，它充当了价值流通的一般等价物；对于那些积累金钱的人来说，它是一种赚钱的工具。

数字货币在区块链上的发行方式是什么？

区块链发行链上的数字货币主要有两种形式。一是第一枚比特币怎么产生，以国产NEO为例，NEO的分发模型是：系统创建时，一次性将1亿个NEO写入创世区块。在ICO的帮助下，用户可以直接以人民币认购和持有。这种模式更类似于央行发行人民币。

另一个类似于淘金，即比特币，通过挖矿节点，不断消耗自己的算力来换取比特币。由于比特币系统是完全开源的，所以这套开源代码包含了挖矿的功能。只要一个人看懂代码，就可以编译部署代码，加入比特币网络，挖矿。开启挖矿功能，然后你的主机开始挖矿。

在比特币系统中，全网节点的挖矿难度可以通过自身算法动态调整，保证每10分钟比特币网络中就有一个节点挖矿成功；如果挖矿成功，比特币系统会奖励给这个人一定数量的比特币，这也是由算法控制的。具体来说：前四年，每个成功挖矿的人将获得25比特币的奖励，每四年减半；即未来四年挖矿成功奖励为 12.5 ，接下来四年奖励为 6.25 ，以此类推。 2140年左右，区块链发行的时候，大概有2100万比特币，这是比特币的总量，所以不会无限增加。

通过上面的讲解，大家应该明白挖矿和比特币的关系了。这种关系是：挖矿是比特币系统发行自己的数字货币即比特币的唯一途径。比特币系统利用挖矿来完成自己的数字货币的发行。发行数字货币的过程是各个矿工竞相挖矿的过程。每10分钟，谁先挖到矿，就会获得一定数量的比特币奖励。这个奖励的过程就是比特币发行的过程；每个挖矿节点在利益的驱动下，都在不断地寻找更快挖矿的方法，从而催生了市场上各种各样的矿池节点。

挖矿是比特币系统中的一种视觉表达。其背后真正的名字是POW算法，或者工作量证明算法。工作量证明来自经济学。 1993 年，两位经济学家提出的策略是一种有效的阻止经济策略，以防止滥用服务或资源。

POW算法在比特币之前就已经被广泛使用，其中最著名的就是谷歌邮件的反垃圾邮件系统。这就是谷歌的做法：他要求向谷歌邮件服务器发送邮件的对方服务器完成一定的计算工作，对方的服务线程可能需要2到3秒的时间。 2~3秒，如果是人发邮件，完全可以忍受；如果对方是一个发送垃圾邮件的脚本程序，他完全无法忍受，电子邮件脚本要做的就是每秒几十万。密封寄出。

POW算法在比特币系统中是如何应用的？中本聪在设计和实现比特币系统时，希望每 10 分钟完成一次比特币发行，因为比特币网络中有成千上万的比特币。如果有 10,000 个节点，币应该发给谁？根据工作量证明的策略，也就是POW算法的思想，中本聪为比特币系统中的每个节点制造了一个问题。每个区块头的数据结构中都有一个 Nonce 字段。中本聪解决的问题是：在其他字段值不变的前提下，通过不断调整Nonce的值，将BlockHeader结构的值计算为一个Hash。需要找到一个Nonce值第一枚比特币怎么产生，使得计算出来的hash值小于或大于某个固定值。这个固定值由 BlockHeader 结构中的 Bits 表示。

由于哈希算法是不可逆算法，无法通过具体的哈希值推导出原文。这样，每个节点只能使用穷举法，即从 1, 2 3 4 5...开始，不断向后尝试。在这个过程中，测试了每个节点的 CPU 计算速度。如果计算快，很快就能得到Nonce值。然后他将 Nonce 值放入结构中，并通过 P2P 网络进行广播。各系统节点收到后，发现Nonce值合法且符合要求后，即认为挖矿成功。对于那些计算一半的节点，如果发现有人已经计算过了，就放弃这种穷举法，然后开始通过穷举法寻找下一个区块头的Nonce值。

因此，所谓挖矿，就是计算机不断寻找Nonce值，通过穷举的方法计算出Hash值的过程。谁先找到它，谁就会成功。

挖矿本身需要高昂的电费。但如今，随着比特币升值速度越来越快，越来越多的人选择挖矿。明白这点后，你心动了吗？