一、比特币矿池的协议stratum

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getblocktemplate协议诞生于2012年中叶，此时矿池已经出现。矿池采用getblocktemplate协议与节点客户端交互，采用stratum协议与矿工交互，这是最典型的矿池搭建模式。

与getwork相比，getblocktemplate协议最大的不同点是：getblocktemplate协议让矿工自行构造区块。如此一来，节点和挖矿完全分离。对于getwork来说，区块链是黑暗的，getwork对区块链一无所知，他只知道修改data字段的4个字节。对于getblocktemplate来说，整个区块链是透明的，getblocktemplate掌握区块链上与挖矿有关的所有信息，包括待确认交易池，getblocktemplate可以自己选择包含进区块的交易。

挖矿有两种方式，一种叫SOLO挖矿，另一种是去矿池挖矿。前文所述的在节点客户端直接启动CPU挖矿，以及依靠getwork+cgminer驱动显卡直接连接节点客户端挖矿，都是SOLO挖矿，SOLO好比自己独资买彩票，不轻易中奖，中奖则收益全部归自己所有。去矿池挖矿好比合买彩票，大家一起出钱，能买一堆彩票，中奖后按出资比率分配收益。理论上，矿机可以借助getblocktemplate协议链接节点客户端SOLO挖矿，但其实早已没有矿工会那么做，在写这篇文章时，比特币全网算力1600P+，而当前最先进的矿机算力10T左右，如此算来，单台矿机SOLO挖到一个块的概率不到16万分之一，矿工（人）投入真金白银购买矿机、交付电费，不会做风险那么高的投资，显然投入矿池抱团挖矿以降低风险，获得稳定收益更加适合。因此矿池的出现是必然，也不可消除，无论是否破坏系统的去中心化原则。

矿池的核心工作是给矿工分配任务，统计工作量并分发收益。矿池将区块难度分成很多难度更小的任务下发给矿工计算，矿工完成一个任务后将工作量提交给矿池，叫提交一个share。假如全网区块难度要求Hash运算结果的前70个比特位都是0，那么矿池给矿工分配的任务可能只要求前30位是0（根据矿工算力调节），矿工完成指定难度任务后上交share，矿池再检测在满足前30位为0的基础上，看看是否碰巧前70位都是0。

矿池会根据每个矿工的算力情况分配不同难度的任务，矿池是如何判断矿工算力大小以分配合适的任务难度呢？调节思路和比特币区块难度一样，矿池需要借助矿工的share率，矿池希望给每个矿工分配的任务都足够让矿工运算一定时间，比如说1秒，如果矿工在一秒之内完成了几次任务，说明矿池当前给到的难度低了，需要调高，反之。如此下来，经过一段时间调节，矿池能给矿工分配合理难度，并计算出矿工的算力。

矿池通过getblocktemplate协议与网络节点交互，以获得区块链的最新信息，通过stratum协议与矿工交互。此外，为了让之前用getwork协议挖矿的软件也可以连接到矿池挖矿，矿池一般也支持getwork协议，通过阶层挖矿代理机制实现（Stratum mining proxy）。须知在矿池刚出现时，显卡挖矿还是主力，getwork用起来非常方便，另外早期的FPGA矿机有些是用getwork实现的，stratum与矿池采用TCP方式通信，数据使用JSON封装格式。

先来说一下getblocktemplate遗留下来的几个问题：

矿工驱动：在getblocktemplate协议里，依然是由矿工主动通过HTTP方式调用RPC接口向节点申请挖矿数据，这就意味着，网络最新区块的变动无法及时告知矿工，造成算力损失。

数据负载：如上所述，如今正常的一次getblocktemplate调用节点都会反馈回1.5M左右的数据，其中主要数据是交易列表，矿工与矿池需频繁交互数据，显然不能每次分配工作都要给矿工附带那么多信息。再者巨大的内存需求将大大影响矿机性能，增加成本。

Stratum协议彻底解决了以上问题。

Stratum协议采用主动分配任务的方式，也就是说，矿池任何时候都可以给矿工指派新任务，对于矿工来说，如果收到矿池指派的新任务，应立即无条件转向新任务；矿工也可以主动跟矿池申请新任务。

现在最核心的问题是如何让矿工获得更大的搜索空间，如果参照getwork协议，仅仅给矿工可以改变nNonce和nTime字段，则交互的数据量很少，但这点搜索空间肯定是不够的。想增加搜索空间，只能在hashMerkleroot下功夫，如果让矿工自己构造coinbase，那么搜索空间的问题将迎刃而解，但代价是必要要把区块包含的所有交易都交给矿工，矿工才能构造交易列表的Merkleroot，这对于矿工来说压力更大，对于矿池带宽要求也更高。

Stratum协议巧妙解决了这个问题，成功实现既可以给矿工增加足够的搜索空间，又只需要交互很少的数据量，这也是Stratum协议最具创新的地方。

再来回顾一下区块头的6个字段80字节，这个很关键，nVersion，nBits，hashPrevBlock这3个字段是固定的，nNonce，nTime这两个字段是矿工现在就可以改变的。增加搜索空间只能从hashMerkleroot下手，这个绕不过去。Stratum协议让矿工自己构造coinbase交易，coinbase的scriptSig字段有很多字节可以让矿工自由填充，而coinbase的改动意味着hashMerkleroot的改变。从coinbase构造hashMerkleroot无需全部交易，

如上图所示，假如区块将包含13笔交易，矿池先对这13笔交易进行处理，最后只要把图中的4个黑点（Hash值）交付给矿工，同时将构造coinbase需要的信息交付给矿工，矿工就可以自己构造hashMerkleroot（图中的绿点都是矿工自行计算获得，两两合并Hash时，规定下一个黑点代表的hash值总是放在右边）

。按照这种方式，假如区块包含N笔交易，矿池可以浓缩成log2(N)个hash值交付给矿工，这大大降低了矿池和矿工交互的数据量。

Stratum协议严格规定了矿工和矿池交互的接口数据结构和交互逻辑，具体如下：

1.矿工订阅任务

启动挖矿机器，使用mining.subscribe方法链接矿池

返回数据很重要，矿工需本地记录，在整个挖矿过程中都用到，其中：

Extranonce1，和 Extranonce2对于挖矿很重要，增加的搜索空间就在这里，现在，我们至少有了8个字节的搜索空间，即nNonce的4个字节，以及 Extranonce2的4个字节。

2.矿池授权

在矿池注册一个账号，添加矿工，矿池允许每个账号任意添加矿工数，并取不同名字以区分。矿工使用mining.authorize方法申请授权，只有被矿池授权的矿工才能收到矿池指派任务。

3.矿池分配任务

以上每个字段信息都是必不可少，其中：

有了以上信息，再加上之前拿到的Extranonce1和Extranonce2_size，就可以挖矿了。

4.挖矿

1)构造coinbase交易

用到的信息包括Coinb1, Extranonce1, Extranonce2_size以及Coinb2，构造很简单：

为啥可以这样，因为矿池帮矿工做了很多工作，矿池已经构建了coinbase交易，系列化后在指定位置分割成coinb1和coinb2，coinb1和coinb2包含指定信息，比如coinb1包含区块高度，coinb2包含了矿工的收益地址和收益额等信息，但是这些信息对于矿工来说无关紧要，矿工挖矿的地方只是Extranonce2的4个字节。另外Extranonce1是矿池写入区块的指定信息，一般来说，每个矿池会写入自己矿池的信息，比如矿池名字或者域名，我们就是根据这个信息统计每个矿池在全网的算力比重。

2)构建Merkleroot

利用coinbase和merkle_branch，按照上图方式构造hashMerkleroot字段。

3)构建区块头

填充余下的5个字段，现在，矿池可以在nNonce和Extranonce2里搜索进行挖矿，如果嫌搜索空间还不够，只要增加Extranonce2_size为多几个字节就可轻而易举解决。

5.矿工提交工作量

当矿工找到一个符合难度的shares时，提交给矿池，提交的信息量很少，都是必不可少的字段：

矿池拿到以上5个字段后，首先根据任务号ID找出之前分配任务前存储的信息（主要是构建的coinbase交易以及包含的交易列表等），然后重构区块，再验证shares难度，对于符合难度要求的shares，再检测是否符合全网难度。

6.矿池给矿工调节难度

矿池记录每个矿工的难度，并根据shares率不断调节以指定合适难度。矿池可以随时通过mining.set_difficulty方法给矿工发消息另其改变难度。

如上，Stratum协议核心理念基本解析清楚，在getblocktemplate协议和Stratum协议的配合下，矿池终于可以大声的对矿工说，让算力来的更猛烈些吧。

二、如何挖比特币

1、首先连接好网线，把网线插进矿机的网线接口，记得插紧一点哦。只有连接上网线矿机才能挖矿，宽带没有限制。

2、矿机电源的各个接口接入矿机，电源有10根接线，分别接入算力板和控制板，像这样就是把所有的电源线接口全都接好了，接好线之后记得检查一下有没有插得不够深的地方。接完所有的线就可以让电源通电了，这时候矿机的灯会开始亮，机器开始响。

3、打开IPReporter这个软件，点击“Start”，然后按住矿机的IPReporter这个按钮，按一秒之后松开。此时软件上会自动弹出这台矿机的IP地址，将IP地址复制到浏览器中。点击回车键，在弹出的身份验证中，用户名和密码都输入“root”，点击确定。

4、这个时候我们就进入管理矿机的后台啦，在miner configuration（矿机配置）这里，把蚂蚁矿池的挖矿服务地址复制过来，只复制//后面的内容即可。总共有三个地址，全部都要复制到矿机后台。这一步就是保证挖到币都能到你自己的账户里来。

Worker这一栏填上自己蚂蚁矿池的刚刚创建的矿工名就行，三个都填一样的，密码自己设置即可，点击右下角的Save&Apply，等待设置完成即可。

5、进入Miner Statu（矿机状态），多刷新几次，就可以出现蚂蚁矿机目前的运行情况啦！再打开自己的矿池，就可以看到矿机为你挖出了多少币。

扩展资料

用户可以买到比特币，同时还可以使用计算机依照算法进行大量的运算来“开采”比特币。在用户“开采”比特币时，需要用电脑搜寻64位的数字就行，然后通过反复解谜密与其他淘金者相互竞争，为比特币网络提供所需的数字，如果用户的电脑成功地创造出一组数字，那么就将会获得25个比特币。

由于比特币系统采用了分散化编程，所以在每10分钟内只能获得25个比特币，而到2140年，流通的比特币上限将会达到2100万。换句话说，比特币系统是能够实现自给自足的，通过编码来抵御通胀，并防止他人对这些代码进行破坏。

参考资料来源：百度百科：比特币的产生原理

三、如何赚取比特币百度经验

首先我们得拥有一个钱包：

我们可以选择在本地或者在线存储自己的钱包，当然从安全和隐私方面考虑，建议大家使用本地方式来存储自己的钱包。此时我们只需要在“比特币”官网上获取相关客户端软件。以下为该软件的运行界面。

一旦自己创建了一个钱包，就会获得类似于一串数字【1BEkUGADFbrEShQb9Xr4pKPtM8jAyiNQsJ】的一个钱包地址。这一地址可以直接用来接收比特币。

加入一个集体挖矿地：

随着“矿山”的不断减少，以及赚取比特币困难程度的不断增加，要想以更快的速度获取更多的比特币，就需要协作挖矿，就得加入一个已经有比特币矿山的集体挖矿地（Pool）。大家可以在网上搜索来寻找“集体挖矿地”，申请加入其中。当然，加入每个集体挖矿地是需要支持一定的手续费的，费用依集体挖矿地的不同而不等。

下载挖矿程序：

利用挖矿程序可实现自动“挖矿赚币”操作，通常情况下，用GPU（显卡）来计算要比用CPU更快。

以下是几个流行的挖矿程序：

GUIMiner和50Miner：最简单的Windows下的挖矿程序，可以使用显卡挖矿。

CGMiner：Linux用户可用的客户端

DiabloMiner：Mac下的客户端

如图所示为“GUIMiner”挖矿程序界面：

收取钱钱：

在下载好挖矿程序并通过在后台持续运行来进行挖矿操作，就可以得到来自集体挖矿地运营者分配的比特币了。

比特币兑换人民币的方法：首先登陆“比特币中国交易平台”，注册一个账户，登陆完成后，点击比特币中国交易平台的【比特币充值】功能，系统会为您提供一个一次性的比特币数字钱包地址，这个地址只能被充值一次（这是该平台出于安全性的考虑），充值成功后作废个

然后打开“GUIMiner”界面上的网站，输入账户和密码进行登陆后，申请支付比特币，同时提供在“比特币中国交易平台”上所生成的数字钱包地址，就可以完成比特币的支付操作。最后返回“比特币中国交易平台”界面，完成兑换人民币或其它相关理财活动。