一、举例说明 比特币 干啥的,概念性文字就不要发了

秒懂比特币挖矿：

1.我手上现在有一张面值100元的人名币。（比特币）

2.谁关注公众号我就给谁。

3.但是需要在评论里面猜出这张钱的编号才行。（挖矿，随机填充数值求解）

自己想尽办法猜，猜中得100元全款——个人挖矿

出钱召集一些人来一起猜——矿场

召集认识不认识的人一起来猜，通过猜测的次数，按比例分配这100元——矿池

以上是一个简单的类比例子，当然，你们关注并猜出了我兜里100块钱的编号，我保证给你。那么，比特币挖矿到底是怎么回事呢？

回顾张三李四转账过程找出问题

在之前，我们用在一个偏僻的小村张三和李四转账的例子简单解释了什么是比特币。

没看过的可以看下：【白话币圈】什么是比特币？这可能是最通俗易懂的答案了

我们来简单回顾一下：

当张三想要通过A账号转账1000元给李四的B账号时：

①张三大吼一声：大家注意啦，我用A账号给李四的B账号转1000块钱。

②张三附近的村民听了确实是张三的声音，并且检查张三的A账号是否有足够余额。

③检查通过后，村民往自己的账本上写：A账号向B账号转账1000元，并修改余额：A账号余额=3000-1000=2000元，B账号余额=2000+1000=3000元。

④张三附近的村民把转账告诉较远村民，一传十十传百，直到所有人都知道这笔转账，以此保证所有人账本的一致性。

聪明如你一定发现了，在步骤②如果张三吼了一声，附近村民假装没听到，都不去核实记账，那么这个系统不就停止工作了吗？

为解决这个问题，村里商讨后决定，谁第一个确认是张三的声音的会获得500元。于是大家都竖起耳朵，时刻监听村里的每一个动静，真可谓草木皆兵。

在比特币的世界里，大约平均每10分钟会产生一个区块。所有的挖矿计算机都在尝试打包这个区块并提交，而第一个成功生成这个数据块的人，就可以得到一笔比特币报酬。最初，大约每10分钟就可以产生50个比特币的比特币报酬。但是该报酬每4年减半，现在每10分钟比特币网络就可以产生25个比特币。

好了，接着上面的故事讲，张三这一吼，惊动了全村的人，大家都纷纷表示自己是第一个听到张三声音的人。这500块钱该给谁呢？于是村里又商讨出新的规定，需要有证据证明这是张三的声音。张三在喊的这一声里带有特定的声波数据，谁先破解出来就给谁。

在比特币世界里，这是就是一个新的概念，共识机制。比特币是通过工作量证明的共识机制来决定记账权的，通俗来讲，谁证明了自己的工作量最大，谁就负责记账。

工作量大小是通过计算符合某一个标准的比特币区块头的哈希散列值来体现的。区块头通常包含前一个区块的哈希散列值、Merkle根、时间戳、难度目标、以及一个填充的随机值。试图争夺记账权的节点称为挖矿节点，挖矿过程就是求出一个能够填充本区块头的随机值，让区块头的哈希散列值符合某一个标准。

咱们接着故事讲，海归村民王二麻子凭借高超的计算能力，成功第一个匹配了张三的声波数据，然后他笑嘻嘻地向全村人广播自己破解成功。村民验证后，王二麻子如愿拿到了500元奖励金，李四也成功收到了张三的转账。

网络上的每一个矿机接收并验证了一批交易，然后就开始进行挖矿，矿机需要反复的试验随机填充值来进行求解，一般采用产生随机数，尝试把产生的随机数填充到区块头，然后计算哈希。如果计算成功，则挖矿成功，向全网广播挖矿所得，全网节点验证后，把这个区块连接到区块的最上端，并且在全网达成一致。

故事还在继续，王二麻子拿到这500元后就想：一个人的计算能力有限，我下次也非常可能不是第一个计算出来。若我改进算法，制造专门匹配这种声波数据的机器，然后卖机器岂不是能大赚一笔？于是就哼哧哼哧的专研去了，并在不久后面世。（专业矿机）

村民蜡笔小明买了一台专业机器，觉得不错。于是大量采购，并找到一个电费低廉的场地，也请了专人人员来维护。于是，蜡笔小明便每天便看着一笔笔的500元进账。（矿场）

村民张小凡也采购了一些机器，可是机器不多，能破解并拿到这500奖励的几率并不大。于是他创建了一个平台，所有有计算能力的人都可以参与进来。若得到奖励，则按每个人的计算力高低分配奖金。（矿池）

好了，村民的故事差不多就到这里结束了，现在回过头来看文章开始的例子是不是特别形象？你们可以猜猜谁可能挖矿的最大算力。

风险与受益

其实，最初的时候，我们用电脑CPU就可以挖到比特币，比特币的创始人中本聪就是用他的电脑CPU挖出了世界上第一个创世区块。当然，现在也可以用家用电脑的CPU、GPU挖矿，只是收益非常低了。

CPU挖矿的时代早已过去，GPU挖矿也早已不是主流，现在的比特币挖矿是ASIC挖矿和大规模集群挖矿的时代。

回顾挖矿历史，比特币挖矿总共经历了以下五个时代：CPU挖矿→GPU挖矿→FPGA挖矿→ASIC挖矿→大规模集群挖矿

挖矿芯片更新换代的同时，带来的挖矿速度的变化是：CPU（20MHash/s）→GPU（400MHash/s）→FPGA（25GHash/s）→ASIC（3.5THash/s）→大规模集群挖矿（3.5THash/s*X）

算力就是计算机每秒产生哈希碰撞的能力，算力越高，挖到比特币的概率越大，挖得比特币也就越多，回报越高。

然而挖矿的受益并不是稳定且有保障的，电费将成为持续挖矿最大的成本之一，所以，有廉价电力的地方便成了旷工的最爱。

挖矿的风险不仅于此，16年7月开始，比特币网络发行比特币数量就减半了，即每10分钟，每个区块只包含12.5个比特币，意味着相同算力挖出的比特币也会相应减少。但另一方面，币价也有上升可能。同时还伴随着断电、机器维护折旧等风险。

二、比特币如何避免广播风暴

比特币几乎是即时接收付款的。然而，在网络开始将你的交易加入一个区块来确认该交易以及你可以使用接收到的比特币之前，有一个平均10分钟的延迟。确认的意思是在网络上达成了一个共识，即你收到的比特币没有用来支付给别人因此被认定是你的财产。一旦你的交易被包含进一个区块，则之后的所有区块都会包含它，这将极大地巩固这个共识并减小交易撤销的风险。每一个用户都可以自行判断交易被确认的时间点，但通常来说，收到6个确认就如同在信用卡交易后等待6个月那样安全。

只有像Bitcoin Core这样的完全节点型客户端才需要较长的同步时间。从技术上来说，同步是一个下载并核实网络上所有以往比特币交易的过程。某些比特币客户端需要知道所有以往的交易才能计算你比特币钱包的可用余额并完成新的交易。这一步骤非常消耗资源，需要有足够的带宽以及能存放整个块链的空间。为了保持比特币的安全性，需要有足够的用户使用完全节点型客户端，因为他们起着确认和中继交易的作用。

三、区块链如何广播全网

区块链的具体工作流程是怎样的？

对于区块链的工作流程金窝窝集团认为可以总结为以下几步：

1、发送节点将新的数据记录向全网进行广播

2、接受节点对收到的数据进行记录和检验

3、全网所有接受节点对区块执行共识算法

4、区块通过共识算法过程后被正式纳入区块链中储存

区块链共识算法——（四）PoA共识（ProofofActivity）

PoA共识（ProofofActivity）也称为活动证明，其结合了PoW工作量证明与PoS权益证明的特点并进行了相应扩展，PoA共识具有更为复杂的记账节点选取，同时有更为公平的奖励机制。

PoA活动证明，主要的优势是利用公平的激励措施保证节点保持在线状态，调动节点积极性，线上矿工即使不挖矿也有一定的概率获取收益。大大提高了全网维护质量。

step1：每个矿工先利用自身算力通过工作量证明机制后得出nonce并生成一个空区块头，这个区块头除了没有交易信息数据外其他数据与正常区块一致。

step2：最先生成空区块的节点广播全网节点，全网节点接收到消息后，将此区块的hash值与上一区块的hash值进行拼接，然后加上n个固定后缀值进行再hash，最后得出n个值作为输入，进入follow-the-satoshi程序，然后可输出n个随机权益持有者。

step3：前n-1个随机权益持有者对空区块进行签名，第n个随机权益持有者即为获取到记账权的节点，他将在空区块的基础上添加交易数据与签名。

step4：第n个随机权益持有者将打包好的区块广播全网，全网节点接收到区块后进行验证，验证成功后上链。

step5：产生空区块的矿工与第n个随机权益持有者以及前n-1个已签名的随机权益持有者共享交易费奖励。

比特币向全网广播是怎么实现的？

两个说法供参考，都是从巴比特找到的：

比特币采取一种数学竞赛的方式来决定交易到达节点的时间，并同时保护这种顺序，在比特币系统中是通过将交易按组分配来对交易进行排序的，这样的组被称作区块（同一时刻发生的交易会分在同一个区块内），然后将这些区块链接起来，被称作区块链。区块链是用来对交易排序，而交易链则是追踪记录比特币所有权变化的，这些区块是按照时间排列的就是一个链接，未在区块内的交易被成为未确认或者未排序的交易，任何节点都快要将一组未经确认的交易放入区块中，然后向网络中的其他节点广播他们对于下一个区块应该是什么的建议。

??????如果同一时刻有多人同时生成区块（这种概率基本很小），所以就会有当前的区块的下一个区块会有多个选择，为了保证区块链接的顺序性，比特币系统让每个有效的区块必须包括一个特殊数学问题的答案，计算机会计算整个区块的文本，再加上基于加密哈希进行的随机猜测，直到得出一个低于某个特定数值的输出，哈希函数能够从任意长度的文本中创建一段简短的摘要，这个固定输出值是非常复杂的找到他的唯一方法就是随机猜测，这就是所谓的挖矿。

King在去年发行PPC的时候引入了检查点机制，以在其发展初期保护避免攻击。这个机制使其能够抵御51%攻击。”开发者可以控制一个母节点并向全网广播“检查点”，这让其它节点在某些区块上达成一致。“他说，这其实是一个”（区块链）连续性警告信息“。

细说区块链共识机制之POA

POA全称是proofofactivity。他不是一种独立的共识算法，而是POW和POS混合的算法，目前有唯链，欧链等采用了POA共识机制。

POA的算法大致流程是这样的，每个活跃节点不断的进行哈希计算，寻找哈希值小于特定值的区块头，区块头中包括前区块哈希值，本地节点的地址，区块序号以及nonce值。当节点找到满足条件的区块头后，就会向全网广播这个区块头，所有的活跃节点收到广播进行验证。若验证通过，则以广播中的区块头作为数据源，导出N个随机的股权所有者，所有的活跃节点判断自己是否是哪个幸运的股权人。如果自己是前面N-1个幸运股权人中的一个，也一度用私钥对上述的区块头进行签名。并且将这个签名在全网广播。如果自己是第N个幸运股权持有者，则用这个区块头来构建一个新的区块，区块中包含了自己选出的尽可能多的交易，前N-1个幸运股权人的签名还有自己对完整区块链的哈希值的签名。然后将这个签名后的完整节点在全网广播。所有的活跃节点在收到完整节点之后进行验证。验证通过则认为该节点是一个合法的新区块。将其加入区块链当中去。

倘若这个区块属于最长链，则以他为前区块，转回到最初的步骤，否则就做丢弃处理。不难发现，POA算法要求N个幸运者全部在线，任意一个幸运股权人不在线都将导致该区块丢弃。

这也是活跃证明的由来，POA算法会周期性的统计被丢弃的区块数量。并且按照这个来调整N的数值。如果丢弃的区块数量比较多，那么就减少N，否则就增大N.

POA算法的区块丢失是一种算力损失。POA算法中。区块中的交易费由区块的发布者与n个幸运股权人共享。

POA算法最重要的是它可以防止非厉害攻击者。所谓的非厉害攻击是指具有强大的算法，但是仅仅持有少量的股权的攻击者。POA算法中POS部分使得非厉害者得到构建区块机会是非常少的。应该我们无法有效的进行攻击。

POA算法中，幸运股权人依靠资本获利，这个想当持有股篇而获得股息，这种机制会估计持股人长期持续这个股权有利于数字资产的保值以及减少波动。

POAstay大众的pow部分，通过哈希算法难度控制了新区块头生成的速度。起到稳定网络，避免分叉的作用。

然而上述优点的获得也是有代价的，pow部分带来的电力的损耗。而pos部分导致新区块头以及比较大的概率丢失，形成了算力的浪费。