一、如何利用区块链赚钱

从目前区块链行业盈利方式来看，可以分为三个大方向：矿圈、币圈、链圈。

一、矿圈

1、矿工

矿工，是矿圈中最大的群体，他们通过购买算力设备，也就是“矿机”进行“挖矿”。

目前已发行的数字货币中，多是采用POW共识机制的币种，以BTC、ETH、BCH等为代表，此类币种都是用矿机进行记账，并在记账成功的时候产生新生币的奖励，矿工就是通过这种方式产生盈利。

最早比特币诞生的时候，使用家用电脑的CPU就可以进行挖矿。后来由于参与挖矿的矿工越来越多，挖矿的设备也慢慢的不能满足矿工的需求了，于是诸多的矿机生产商，或者说是芯片研发企业开始响应市场需求，不断升级迭代芯片。

2、芯片

由于矿机的市场需求不断增大，越来越多诸如比特大陆的芯片研发企业开始专门研发用于挖矿的算力设备，并且不断迭代升级。

芯片研发企业通过加大芯片研发的投入，研发算力更高、能耗更低的矿机。这种不断竞争性价比的过程犹如短兵相接，十分激烈。

二、币圈

1、炒币

炒币是区块链行业门槛最低，参与人数最多的一种方式。简单来说，炒币就是低买高卖，赚取差价。

炒币分为一级市场和二级市场。

一级市场就是相当于公司的种子轮投资，在代币正式上线交易所公开交易之前，以低价获取代币。

二级市场就是代币正式公开交易，在交易所发布，人人可以参与交易。通过低买高卖的方式赚取利润。

2、量化

简单地说，就是通过自动化交易程序自动按照预先设定好的交易策略进行自动交易。量化交易极大程度上能够避免人为的情绪影响，避免“追涨杀跌”，是一种科学的交易方式。

三、链圈

1、交易所

交易所分为中心化交易所和去中心化交易所两种。

中心化交易所即是通过注册账户设置密码，做到只需要一个账号就可以保存你所有的数字货币账户私钥。中心化交易所方便交易，但数字货币全都保存在交易所的热钱包中。例如火币、OKCoin都属于中心化交易所。中心化交易所的盈利方式较为复杂，例如手续费、上币费等等。

去中心化交易所与中心化交易所不同，其不需要注册账户，而是让你自己保管账户私钥，可极大程度上使用户避免承担交易所的道德风险。

2、钱包

钱包是保存数字货币密钥的方式。钱包按照私钥的保存方式不同，同样分为两种——冷钱包、热钱包。

热钱包是以联网的方式保存用户私钥。并通过注册账号统一保存不同币种的私钥。热钱包的优点在于方便交易，避免私钥遗忘风险。中心化交易所中的个人钱包就属于热钱包。

冷钱包则是不允许私钥联网，用户通过离线的方式保存私钥。冷钱包的优势在于被盗风险极低，但交易麻烦。imtoken就是冷钱包中的佼佼者。

3、项目

所谓区块链项目，含义较广。例如发行数字货币、开发区块链应用、发布公链都属于区块链项目。

区块链项目的盈利方式也比较负责，发币的可以通过代币的升值获利，发行项目的也可以通过项目落地后的商业应用进行盈利。

二、浅谈比特币的发展

行情如一个大舞台，并非所有故事都能一一陈述。人是需要某种信念来激励和约束的，只有静心之后才能安宁，安宁之后才能稳定。过去，在无憾中微笑，才显得美丽；博弈，在眼泪中微笑，才显得多姿；成败，在坚强中微笑，才显得精彩！

我相信有很多刚进入币圈的朋友仅仅知道比特币是一种货币，对于它的发展过程一无所知。其实，这样并不是一个好的现象。了解一个币种产生的过程是有必要的，这对于你在币圈来说，会有更深刻的见解和认知。那么现在，就给朋友们科普一下比特币的由来。

一、萌芽期：（2008~2010）

2008年，美国雷曼兄弟公司破产，引发金融危机，蔓延至全球。

2008年10月31日，一个化名为中本聪（Satoshi Nakamoto）的极客发布了一篇论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System），“比特币”这个概念第一次出现在世人面前。在这篇论文中，中本聪描述了一种分布式账本，以及比特币的点对点流通模式。

2009年1月3日，中本聪在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上挖出了第一批比特币，创始区块诞生，比特币横空出世。

然而，在最初的那段时间，这个奇思妙想成真后却并没有吸引很多人前来尝试，因为比特币的价值何在、比特币背后的技术是否值得信赖，这些问题人们仍然感到十分疑惑。所以，当时在比特币网络上挖矿的人非常少。

一个关键的时间点在2010年5月到来，一个名叫Laszlo Hanyecz的程序员用1万个比特币买了价值25美元的两份披萨。披萨事件在今天看来不可思议，人们会震惊于那1万个比特币竟然就只换来两份吃食。但是，其意义却无比深远，因为这次交易，意味着比特币第一次拥有了价格和汇率，而且，这也是首个用虚拟货币支付现实商品的案例。7月，比特币首次被科技媒体Slashdot报道，吸引了大批用户。

自此，比特币才真正为人们所正视，进入了大众的视野。

中本聪等社区元老，并非如同之后那些将比特币视为利益工具的人，他们凭借的是对比特币的信任和自由主义的理想主义情怀，没有他们比特币或将明珠蒙尘。所以，说比特币是自由主义信仰的产物也不为过。

二、生长期：（2011~2014）

2011年，数字货币市场上开始出现其他币种，比如后来与比特币分庭抗礼的莱特币。由于比特币的技术代码都是开源的，所以很多币种的建立都是在比特币的代码基础上加以改制，这样诞生的币种后来就被称作为山寨币。大部分的山寨币也像比特币一样，只能用于挖矿和转账，没有其他的具体用例，所以在后来都纷纷没落了。

其中一些存活至今的山寨币，因为有具体的应用场景或者亮眼的技术，才没有被抛弃，如狗狗币、莱特币等，但随着区块链技术的不断发展和各类新兴项目的出现，也逐渐式微，变得边缘化了。

在这一年，还有另外两件大事发生，首先是Mark Karpeles接手比特币交易所门头沟（Mt.Gox），开始了它罪恶的一生；同年，暗网“丝绸之路”（Silk Road）建立，开始了比特币的黑暗轨迹。

由于市场上的比特币越来越多，交易量也随之增大，建立于2010的比特币交易所门头沟，一下子占据全球70%交易量份额，成为当时最大的交易所。但由于经营不善，门头沟的交易系统显得格外脆弱，几次三番维护优化依然无济于事，经常发生暂停提现与服务的事件。

2011年6月，门头沟受到第一次黑客攻击，但此后门头沟的经营者始终没能解决其交易系统的漏洞，多次轮友被盗却隐瞒事实，不断用暂停服务和冻结交易以文过饰非。其平台上的比特币价格涨跌幅夸张，浮动区间腊宽槐非常大，而往往在这种时候门头沟就很容易出现问题，导致用户很难对自己的账户进行管理和操作。

2014年2月，门头沟上的比特币价格暴跌80%，用户却再一次很难将其提现；不久，门头沟一如既往地暂停了交易业务和提现功能。用户们蓄积已久的怒火终于爆发，但已无济于事，因为门头沟早已油尽灯枯，25日披露出其被盗85万个比特币的事实。

门头沟被盗85万个比特币，成为当时震惊全球的最大币圈新闻，也成为了比特币发展历史上难以抹去的一笔。门头沟破产之后，比特币价格骤降，而受到巨大损失的用户们也开始了艰难的维权之路。此事件一出，比特币市场受到了严重震荡，人们对于比特币和交易所的信任直降冰点，对比特币和区块链所宣扬的去中心化概念产生了严重质疑，整个行业开始笼罩在一片阴云当中。

比特币经历门头沟事件后元气大损，币价因之低迷了很久一段时间。两年后随着整个加密货币市场的回暖，比特币又焕发了勃勃生机；暗网也迎来了长达两年时间的稳定，其中流通的比特币，依然占据着整个比特币交易市场的最大份额。

三、扩容、分叉期：（2014~2017）

山寨币潮流之后，很多项目开始着眼于数字货币在点对点交易之外的应用，区块链对于应用领域的拓展开始了。比如受之前门头沟这种中心化交易所影响而诞生的第一所去中心化交易所比特股，采用全新的加密代码和共识机制，分发机制采用的也是当时新兴的ICO（Initial Coin Offering，首次币发行），类似股市中的公开招股，将代币当做股票进行融资。

ICO最早出现在2013年，Mastercoin（万事达币OMNI）是最早进行ICO的区块链的项目之一，起初的ICO募集的正是市值最高的比特币。这种分发方式引起了后来无数项目效仿，但进行ICO的项目中，也普遍存在着良莠不齐的状况，很多项目都是骗局。

2014年，以太坊建立，开启了区块链2.0的里程，公链技术的发展和运用使得区块链和数字货币可以应用到更广阔的场景当中。以太坊虽然使用PoW共识机制，但代币“以太坊”的分发也是以ICO的形式，并取得了巨大的成功，成为市值仅次于比特币的第二大数字货币。

比特币的拓展问题迟迟没有得到解决，损害了很多矿工的利益。比特币社区的中坚技术力量core开发组提出隔离见证（SegWit）的建议，经过当时开发人员和矿工的一致协商，最终达成了“香港共识”：先对一部分区块进行隔离见证，将非隔离部分扩容至2M在进行隔离。

ICO、分叉币的繁荣是整个区块链市场繁荣的一种表象，其中的乱象亦是层出不穷，空气项目、空气币的产生令投机者眼花缭乱辨别不清。同时，缺乏监管也加剧了这些乱象的产生和猖獗。

2017年年末，比特币的价格出现了暴涨，在12月18日达到了19299美元的峰值。作为数字货币之首的比特币，反映了整个加密货币市场的风向，故各种代币也随着大行情暴涨了一波。整个冬天，加密币市场都是一派春意盎然。

四、迷茫期：区块链3.0时代（2018）

2018年新年之后，高涨的行情开始回落，但回落了将近大半年也一直未见底，市场开始进入寒冬。在这一年里，比特币的市值也大幅度缩水，但比特币的网络依然在正常运行。

币圈很多人又开始了迷茫，很多项目也开始惶恐不安，但区块链技术始终未停下脚步，区块链3.0时代到来。除去金融和商业公链领域，区块链的触手开始向非商业领域延伸，进入向版权、数据、医疗、食品、租房等深入社会生活的各个领域。

虽然总体而言区块链行业仍属于初级阶段，但对于比特币来说，似乎已经垂垂老矣。比特币依然会平稳运行下去，但其应用场景的限制将会令比特币逐渐成为一种保值手段。

然而比特币自身的发展是否会停滞不前或者到此为止？总体而言，有人完全不担心，认为这就是比特币的最好归宿，它不仅仅是市值第一的流通币种，更是一种象征和信仰；而有人认为，随着区块链技术的不断发展和应用范围的不断拓宽，比特币会逐渐失去现在的地位，被后来的币种取代。

比特币的未来如何，难以断言。

五、十年：追捧与质疑并存

比特币经过将近十年的发展，也获得了全球范围的众多认可，有些国家已经接纳了比特币，将其视为与法币同等地位的一种支付方式。

即使受到了很多认可，但在不同的国家，对于比特币这样的数字货币依然采取着观望甚至抵制的态度。很多人认为比特币虽然有区块链技术作为支撑，但和目前乃至以后的技术相比，它在技术这一方面的价值正在逐渐降低；比特币并没有具体的应用场景作为支撑，终究是一场泡沫，有很多商业大佬，如巴菲特、马云等，都表现出了不看好的态度。

比特币这十年，追捧与质疑并存，有很多人后来改变了看法，认为它并不是一场骗局，

三、区块链如何形成共识(区块链共识机制是什么)

区块链常见的三大共识机制

区块链是建立在P2P网络，由节点参与的分布式账本系统，最大的特点是“去中心化”。也就是说在区块链系统中，用户与用户之间、用户与机构之间、机构与机构之间，无需建立彼此之间的信任，只需依靠区块链协议系统就能实现交易。

可是，要如何保证账本的准确性，权威性，以及可靠性？区块链网络上的节点为什么要参与记账？节点如果造假怎么办？如何防止账本被篡改？如何保证节点间的数据一致性？……这些都是区块链在建立“去中心化”交易时需要解决的问题，由此产生了共识机制。

所谓“共识机制”，就是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；当出现意见不一致时，在没有中心控制的情况下，若干个节点参与决策达成共识，即在互相没有信任基础的个体之间如何建立信任关系。

区块链技术正是运用一套基于共识的数学算法，在机器之间建立“信任”网络，从而通过技术背书而非中心化信用机构来进行全新的信用创造。

不同的区块链种类需要不同的共识算法来确保区块链上最后的区块能够在任何时候都反应出全网的状态。

目前为止，区块链共识机制主要有以下几种：POW工作量证明、POS股权证明、DPOS授权股权证明、Paxos、PBFT（实用拜占庭容错算法）、dBFT、DAG（有向无环图）

接下来我们主要说说常见的POW、POS、DPOS共识机制的原理及应用场景

概念：

工作量证明机制（Proofofwork），最早是一个经济学名词，指系统为达到某一目标而设置的度量方法。简单理解就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作，通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量。

工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出，并通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。

应用：

POW最著名的应用当属比特币。在比特币网络中，在Block的生成过程中，矿工需要解决复杂的密码数学难题，寻找到一个符合要求的BlockHash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。这期间需要经过大量尝试计算（工作量），计算时间取决于机器的哈希运算速度。

而寻找合理hash是一个概率事件，当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率找到BlockHash。在节点成功找到满足的Hash值之后，会马上对全网进行广播打包区块，网络的节点收到广播打包区块，会立刻对其进行验证。

如果验证通过，则表明已经有节点成功解迷，自己就不再竞争当前区块，而是选择接受这个区块，记录到自己的账本中，然后进行下一个区块的竞争猜谜。网络中只有最快解谜的区块，才会添加的账本中，其他的节点进行复制，以此保证了整个账本的唯一性。

假如节点有任何的作弊行为，都会导致网络的节点验证不通过，直接丢弃其打包的区块，这个区块就无法记录到总账本中，作弊的节点耗费的成本就白费了，因此在巨大的挖矿成本下，也使得矿工自觉自愿的遵守比特币系统的共识协议，也就确保了整个系统的安全。

优缺点

优点：结果能被快速验证，系统承担的节点量大，作恶成本高进而保证矿工的自觉遵守性。

缺点：需要消耗大量的算法，达成共识的周期较长

概念：

权益证明机制（ProofofStake），要求证明人提供一定数量加密货币的所有权。

权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。

应用：

2012年，化名SunnyKing的网友推出了Peercoin（点点币），是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。PPC最大创新是其采矿方式混合了POW及POS两种方式，采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全。

为了实现POS，SunnyKing借鉴于中本聪的Coinbase，专门设计了一种特殊类型交易，叫Coinstake。

上图为Coinstake工作原理，其中币龄指的是货币的持有时间段，假如你拥有10个币，并且持有10天，那你就收集到了100天的币龄。如果你使用了这10个币，币龄被消耗（销毁）了。

优缺点：

优点：缩短达成共识所需的时间，比工作量证明更加节约能源。

缺点：本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算，转账真实性较难保证

概念：

授权股权证明机制（DelegatedProofofStake），与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。

授权股权证明在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。

同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。

应用：

比特股（Bitshare）是一类采用DPOS机制的密码货币。通过引入了见证人这个概念，见证人可以生成区块，每一个持有比特股的人都可以投票选举见证人。得到总同意票数中的前N个（N通常定义为101）候选者可以当选为见证人，当选见证人的个数（N）需满足：至少一半的参与投票者相信N已经充分地去中心化。

见证人的候选名单每个维护周期（1天）更新一次。见证人然后随机排列，每个见证人按序有2秒的权限时间生成区块，若见证人在给定的时间片不能生成区块，区块生成权限交给下一个时间片对应的见证人。DPoS的这种设计使得区块的生成更为快速，也更加节能。

DPOS充分利用了持股人的投票，以公平民主的方式达成共识，他们投票选出的N个见证人，可以视为N个矿池，而这N个矿池彼此的权利是完全相等的。持股人可以随时通过投票更换这些见证人（矿池），只要他们提供的算力不稳定，计算机宕机，或者试图利用手中的权力作恶。

优缺点：

优点：缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证

缺点：中心程度较弱，安全性相比POW较弱，同时节点代理是人为选出的，公平性相比POS较低，同时整个共识机制还是依赖于代币的增发来维持代理节点的稳定性。

深入了解区块链的共识机制及算法原理

所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。

要想整个区块链网络节点维持一份相同的数据，同时保证每个参与者的公平性，整个体系的所有参与者必须要有统一的协议，也就是我们这里要将的共识算法。比特币所有的节点都遵循统一的协议规范。协议规范（共识算法）由相关的共识规则组成，这些规则可以分为两个大的核心：工作量证明与最长链机制。所有规则（共识）的最终体现就是比特币的最长链。共识算法的目的就是保证比特币不停地在最长链条上运转，从而保证整个记账系统的一致性和可靠性。

区块链中的用户进行交易时不需要考虑对方的信用、不需要信任对方，也无需一个可信的中介机构或中央机构，只需要依据区块链协议即可实现交易。这种不需要可信第三方中介就可以顺利交易的前提是区块链的共识机制，即在互不了解、信任的市场环境中，参与交易的各节点出于对自身利益考虑，没有任何违规作弊的动机、行为，因此各节点会主动自觉遵守预先设定的规则，来判断每一笔交易的真实性和可靠性，并将检验通过的记录写入到区块链中。各节点的利益各不相同，逻辑上将它们没有合谋欺骗作弊的动机产生，而当网络中有的节点拥有公共信誉时，这一点尤为明显。区块链技术运用基于数学原理的共识算法，在节点之间建立“信任”网络，利用技术手段从而实现一种创新式的信用网络。

目前区款连行业内主流的共识算法机制包含：工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制和Pool验证池这四大类。

工作量证明机制即对于工作量的证明，是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出。大家所熟知的比特币网络就应用工作量证明机制来生产新的货币。然而，由于工作量证明机制在比特币网络中的应用已经吸引了全球计算机大部分的算力，其他想尝试使用该机制的区块链应用很难获得同样规模的算力来维持自身的安全。同时，基于工作量证明机制的挖矿行为还造成了大量的资源浪费，达成共识所需要的周期也较长，因此该机制并不适合商业应用。

2012年，化名SunnyKing的网友推出了Peercoin，该加密电子货币采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全，这是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。与要求证明人执行一定量的计算工作不同，权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。这种共识机制可以缩短达成共识所需的时间，但本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算。因此，PoS机制并没有从根本上解决PoW机制难以应用于商业领域的问题。

股份授权证明机制是一种新的保障网络安全的共识机制。它在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。

股份授权证明机制与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。

股份授权证明机制可以大大缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证。然而，该共识机制仍然不能完美解决区块链在商业中的应用问题，因为该共识机制无法摆脱对于代币的依赖，而在很多商业应用中并不需要代币的存在。

Pool验证池基于传统的分布式一致性技术建立，并辅之以数据验证机制，是目前区块链中广泛使用的一种共识机制。

Pool验证池不需要依赖代币就可以工作，在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础之上，可以实现秒级共识验证，更适合有多方参与的多中心商业模式。不过，Pool验证池也存在一些不足，例如该共识机制能够实现的分布式程度不如PoW机制等

这里主要讲解区块链工作量证明机制的一些算法原理以及比特币网络是如何证明自己的工作量的，希望大家能够对共识算法有一个基本的认识。

工作量证明系统的主要特征是客户端要做一定难度的工作来得到一个结果，验证方则很容易通过结果来检查客户端是不是做了相应的工作。这种方案的一个核心特征是不对称性：工作对于请求方是适中中的，对于验证方是易于验证的。它与验证码不同，验证码是易于被人类解决而不是易于被计算机解决。

下图所示的为工作量证明流程。

举个例子，给个一个基本的字符创“hello，world！”，我们给出的工作量要求是，可以在这个字符创后面添加一个叫做nonce（随机数）的整数值，对变更后（添加nonce）的字符创进行SHA-256运算，如果得到的结果（一十六进制的形式表示）以“0000”开头的，则验证通过。为了达到这个工作量证明的目标，需要不停地递增nonce值，对得到的字符创进行SHA-256哈希运算。按照这个规则，需要经过4251次运算，才能找到前导为4个0的哈希散列。

通过这个示例我们对工作量证明机制有了一个初步的理解。有人或许认为如果工作量证明只是这样一个过程，那是不是只要记住nonce为4521使计算能通过验证就行了，当然不是了，这只是一个例子。

下面我们将输入简单的变更为”Hello,World!+整数值”，整数值取1~1000，也就是说将输入变成一个1~1000的数组：Hello,World!1；Hello,World!2；...；Hello,World!1000。然后对数组中的每一个输入依次进行上面的工作量证明—找到前导为4个0的哈希散列。

由于哈希值伪随机的特性，根据概率论的相关知识容易计算出，预计要进行2的16次方次数的尝试，才能得到前导为4个0的哈希散列。而统计一下刚刚进行的1000次计算的实际结果会发现，进行计算的平均次数为66958次，十分接近2的16次方（65536）。在这个例子中，数学期望的计算次数实际就是要求的“工作量”，重复进行多次的工作量证明会是一个符合统计学规律的概率事件。

统计输入的字符创与得到对应目标结果实际使用的计算次数如下：

对于比特币网络中的任何节点，如果想生成一个新的区块加入到区块链中，则必须解决出比特币网络出的这道谜题。这道题的关键要素是工作量证明函数、区块及难度值。工作量证明函数是这道题的计算方法，区块是这道题的输入数据，难度值决定了解这道题的所需要的计算量。

比特币网络中使用的工作量证明函数正是上文提及的SHA-256。区块其实就是在工作量证明环节产生的。旷工通过不停地构造区块数据，检验每次计算出的结果是否满足要求的工作量，从而判断该区块是不是符合网络难度。区块头即比特币工作量证明函数的输入数据。

难度值是矿工们挖掘的重要参考指标，它决定了旷工需要经过多少次哈希运算才能产生一个合法的区块。比特币网络大约每10分钟生成一个区块，如果在不同的全网算力条件下，新区块的产生基本都保持这个速度，难度值必须根据全网算力的变化进行调整。总的原则即为无论挖矿能力如何，使得网络始终保持10分钟产生一个新区块。

难度值的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每隔2016个区块，所有节点都会按照统一的格式自动调整难度值，这个公式是由最新产生的2016个区块的花费时长与期望时长（按每10分钟产生一个取款，则期望时长为20160分钟）比较得出来的，根据实际时长一期望时长的比值进行调整。也就是说，如果区块产生的速度比10分钟快，则增加难度值；反正，则降低难度值。用公式来表达如下：

新难度值=旧难度值*（20160分钟/过去2016个区块花费时长）。

工作量证明需要有一个目标值。比特币工作量证明的目标值（Target）的计算公式如下：

目标值=最大目标值/难度值，其中最大目标值为一个恒定值0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

目标值的大小与难度值成反比，比特币工作量证明的达成就是矿中计算出来的区块哈希值必须小于目标值。

我们也可以将比特币工作量的过程简单的理解成，通过不停变更区块头（即尝试不同nonce值）并将其作为输入，进行SHA-256哈希运算，找出一个有特定格式哈希值的过程（即要求有一定数量的前导0），而要求的前导0个数越多，难度越大。

可以把比特币将这道工作量证明谜题的步骤大致归纳如下：

该过程可以用下图表示：

比特币的工作量证明，就是我们俗称“挖矿”所做的主要工作。理解工作量证明机制，将为我们进一步理解比特币区块链的共识机制奠定基础。

区块链的共识机制

1.网络上的交易信息如何确认并达成共识？?

虽然经常提到共识机制，但是对于共识机制的含义和理解却并清楚。因此需要就共识机制的相关概念原理和实现方法有所理解。?

区块链的交易信息是通过网络广播传输到网络中各个节点的，在整个网络节点中如何对广播的信息进行确认并达成共识最终写入区块呢？?如果没有相应的可靠安全的实现机制，那么就难以实现其基本的功能，因此共识机制是整个网络运行下去的一个关键。

共识机制解决了区块链如何在分布式场景下达成一致性的问题。区块链能在众多节点达到一种较为平衡的状态也是因为共识机制。那么共识机制是如何在在去中心化的思想上解决了节点间互相信任的问题呢？?

当分布式的思想被提出来时，人们就开始根据FLP定理和CAP定理设计共识算法。规范的说，理想的分布式系统的一致性应该满足以下三点：

1.可终止性（Termination）：一致性的结果可在有限时间内完成。

2.共识性(Consensus)：不同节点最终完成决策的结果应该相同。

3.合法性(Validity)：决策的结果必须是其他进程提出的提案。

但是在实际的计算机集群中，可能会存在以下问题:

1.节点处理事务的能力不同，网络节点数据的吞吐量有差异

2.节点间通讯的信道可能不安全

3.可能会有作恶节点出现

4.当异步处理能力达到高度一致时，系统的可扩展性就会变差（容不下新节点的加入）。

科学家认为，在分布式场景下达成完全一致性是不可能的。但是工程学家可以牺牲一部分代价来换取分布式场景的一致性，上述的两大定理也是这种思想，所以基于区块链设计的各种公式机制都可以看作牺牲那一部分代价来换取多适合的一致性，我的想法是可以在这种思想上进行一个灵活的变换，即在适当的时间空间牺牲一部分代价换取适应于当时场景的一致性，可以实现灵活的区块链系统，即可插拔式的区块链系统。今天就介绍一下我对各种共识机制的看法和分析，分布式系统中有无作恶节点分为拜占庭容错和非拜占庭容错机制。

FLP定理即FLP不可能性，它证明了在分布式情景下，无论任何算法，即使是只有一个进程挂掉，对于其他非失败进程，都存在着无法达成一致的可能。

FLP基于如下几点假设：

仅可修改一次：?每个进程初始时都记录一个值（0或1）。进程可以接收消息、改动该值、并发送消息，当进程进入decidestate时，其值就不再变化。所有非失败进程都进入decidedstate时，协议成功结束。这里放宽到有一部分进程进入decidedstate就算协议成功。

异步通信：?与同步通信的最大区别是没有时钟、不能时间同步、不能使用超时、不能探测失败、消息可任意延迟、消息可乱序。

通信健壮：只要进程非失败，消息虽会被无限延迟，但最终会被送达；并且消息仅会被送达一次（无重复）。

Fail-Stop模型：进程失败如同宕机，不再处理任何消息。

失败进程数量：最多一个进程失败。

CAP是分布式系统、特别是分布式存储领域中被讨论最多的理论。CAP由EricBrewer在2000年PODC会议上提出，是EricBrewer在Inktomi期间研发搜索引擎、分布式web缓存时得出的关于数据一致性(consistency)、服务可用性(availability)、分区容错性(partition-tolerance)的猜想：

数据一致性(consistency)：如果系统对一个写操作返回成功，那么之后的读请求都必须读到这个新数据；如果返回失败，那么所有读操作都不能读到这个数据，对调用者而言数据具有强一致性(strongconsistency)(又叫原子性atomic、线性一致性linearizableconsistency)[5]

服务可用性(availability)：所有读写请求在一定时间内得到响应，可终止、不会一直等待

分区容错性(partition-tolerance)：在网络分区的情况下，被分隔的节点仍能正常对外服务

在某时刻如果满足AP，分隔的节点同时对外服务但不能相互通信，将导致状态不一致，即不能满足C；如果满足CP，网络分区的情况下为达成C，请求只能一直等待，即不满足A；如果要满足CA，在一定时间内要达到节点状态一致，要求不能出现网络分区，则不能满足P。

C、A、P三者最多只能满足其中两个，和FLP定理一样，CAP定理也指示了一个不可达的结果(impossibilityresult)。