一、算力是什么意思

算力是比特币网络处理能力的度量单位。即为计算机计算哈希函数输出的速度。比特币网络必须为了安全目的而进行密集的数学和加密相关操作。例如，当网络达到10Th/s的哈希率时，意味着它可以每秒进行10万亿次计算。

在通过“挖矿”得到比特币的过程中，我们需要找到其相应的解m，而对于任何一个六十四位的哈希值，要找到其解m，都没有固定算法，只能靠计算机随机的hash碰撞，而一个挖矿机每秒钟能做多少次hash碰撞，就是其“算力”的代表，单位写成hash/s,这就是所谓工作量证明机制POW。

算力为大数据的发展提供坚实的基础保障，大数据的爆发式增长，给现有算力提出了巨大挑战。互联网时代的大数据高速积累，全球数据总量几何式增长，现有的计算能力已经不能满足需求。据IDC报告，全球信息数据90%产生于最近几年。并且到2020年，40%左右的信息会被云计算服务商收存，其中1/3的数据具有价值。

因此算力的发展迫在眉睫，否则将会极大束缚人工智能的发展应用。我国在算力、算法方面与世界先进水平有较大差距。算力的核心在芯片。因此需要在算力领域加大研发投入，缩小甚至赶超与世界发达国家差距。

算力单位

1 kH/ s=每秒1,000哈希

1 MH/ s=每秒1,000,000次哈希。

1 GH/ s=每秒1,000,000,000次哈希。

1 TH/ s=每秒1,000,000,000,000次哈希。

1 PH/ s=每秒1,000,000,000,000,000次哈希。

1 EH/ s=每秒1,000,000,000,000,000,000次哈希。

参考资料来源：百度百科-算力

二、比特币矿机运算的是什么

从用户的角度来看，比特币就是一个手机应用或电脑程序，可以提供一个个人比特币钱包，用户可以用它支付和接收比特币。这就是比特币对于大多数用户的运作原理。

在幕后，整个比特币网络共享一个称作“块链”的公共总帐。这份总帐包含了每一笔处理过的交易，使得用户的电脑可以核实每一笔交易的有效性。每一笔交易的真实性由发送地址对应的电子签名保护，这使得用户能够完全掌控从他们自己的比特币地址转出的比特币。另外，任何人都可以利用专门硬件的计算能力来处理交易并为此获得比特币奖励。这一服务经常被称作“挖矿”。

比特币挖矿经历了三个发展阶段，在比特币刚刚诞生时，比特币的价格很低，大家只是把比特币当做一种游戏，使用自己普通的电脑进行挖矿，但在2012年随着比特币价格的上升，人们发现显卡挖矿速度较快，因此，人们开始购买大量显卡组装到一起进行挖矿，俗称“烧显卡”；第三阶段，就是大家熟知的ASIC矿机挖矿，自从阿瓦隆生产出世界上第一台ASIC比特币矿机，比特币挖矿就彻底的被颠覆了，挖矿成为了一个特别专业的事情。

三、挖矿到底在计算什么

比特币挖矿到底在计算什么？如何看待比特币挖矿，比特币的挖矿对于不同的矿工而言是一种竞争记账权的合作记账行为，在合作的大框架下有序地竞争。也就是利用电脑硬件计算出比特币的位置并获取的过程称之为挖矿。挖矿既能生产比特币，又能保障交易信息，下面来具体解释挖矿。

比特币在2017年底暴涨至将近20万人民币一枚，不仅火了数字货币行业，更是火爆了区块链行业，正因为如此，很多人想方设法去挖矿，获取比特币来实现自己的财富自己，首先，”比特币“挖矿是怎挖的，比特币是一中虚拟货币，基于区块链技术。如果我们简单地把区块链的区块比作一个个的账本，那么”挖矿“就是“打包”过去十分钟整个区块链网络的交易，把这些交易写入新的区块，那么就“打包”完成，那就是完成了“挖矿”。完成了挖矿之后就获得了系统分发给你的比特币。这就是比特币“挖矿”比较简化的说法，当中的原理和运行还是相当复杂的。

如何分配“打包权”

比特币的价格超过2w元一个，每一次获得“打包权”，完成工作就会获得12.5个比特币(会随时间递减)，获利可谓相当丰厚。

天下熙熙皆为利来天下攘攘皆为利往，只要有利润的地方就有人。网络上矿工众多，那么如何确定应该分配给哪个矿工去做这事呢?

比特币的创始人中本聪采用这种方法：采用一种叫“工作证明(Proof Of Work，简称POW)机制，即工作量的证明。

这种方法通常来说只能从结果证明，因为监测工作过程通常是繁琐与低效的。这是用来确认你做过一定量的工作，但是监测工作的整个过程极为低效，而通过对工作的结果进行认证来证明完成了相应的工作量，则是一种非常高效的方式。

我们可以比喻成，要证明您会开车技术好，企业不可能给您几天时间，跟着您在市区上走。但是，你可以提供驾驶证和之前在公交车公司当公交车司机的工作证明，来说明您得能力。你要获得这个能力需要付出大量的时间和精力，但是企业验证却非常简单。

比特币这种加密系统所使用工作量证明机制的证明是哈希现金，需要算出对应的哈希函数。哈希现金是一种工作量证明机制，它是亚当·贝克在1997年发明的，主要用于抵抗邮件的拒绝服务攻击及垃圾邮件网关滥用。在比特币之前，哈希现金被用于垃圾邮件的过滤，也被微软用于hotmail等产品中。

对于比特币这种加密系统所使用的哈希函数，它需要具备以下的性质：

1.免碰撞，即不会出现输入x≠y，但是H(x)=H(y)

2.隐匿性，也就是说，对于一个给定的输出结果H(x)，想要逆推出输入x，在计算上是不可能的。

3.不存在比穷举更好的方法，可以使哈希结果H(x)落在特定的范围。

比特币在区块链的生成过程中使用了POW机制，一个符合要求的区块哈希函数由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。

要得到合理的区块哈希码需要经过大量尝试计算。当某个节点提供出一个合理的区块哈希值，那就是说明该节点确实经过了大量的尝试计算，那么系统就把”打包权“分配给该节点(矿工)

当然这不能得出计算次数的绝对值，因为寻找合理hash是一个概率事件，所以当节点(矿工)拥有占全网n%的算力时，该节点基本上就是有n/100的概率找到区块哈希。那就是意思上说比拼算力。

当能不能记住前面几个0，然后可以使用呢?不能的，因为难度值不一样， 0的数量就不一样。而且要证明的数是一个哈希码，而且需要验证的工作量证明非常庞大，基本上无法造假。只存在一个方法：穷举!

那么意味着，你不仅要算出你的哈希值，还需要对比对不对，如果不对的话继续算。

所以需要大量的显卡进行大量的并行运算，获取哈希值。让我们来看看，矿场是一个怎么样的存在：

这些矿场都是用很贵的显卡来算，他们的算里是人工的N倍。如果单靠人力，算十年都没有它们工作一小时的工作量大。

比特币和传统货币不同，美元和英镑这种法币由央行和金融机构管理，进行转账交易时这些机构也同时参与，而比特币只在分布式账本中进行交易，每一项交易就储存在比特币的全球网络节点中，不可复制，不可篡改。所以每个储存数据的节点都会有相应的奖励，目前已经开采的节点有1700万个，比特币总量只有2100万个，意味着还有400万个比特币待开采。

四、小白如何秒懂区块链中的哈希计算

​小白如何秒懂区块链中的哈希计算

当我在区块链的学习过程中，发现有一个词像幽灵一样反复出现，“哈希”，英文写作“HASH”。

那位说“拉稀”同学你给我出去！！

这个“哈希”据说是来源于密码学的一个函数，尝试搜一搜，论文出来一堆一堆的，不是横式就是竖式，不是表格就是图片，还有一堆看不懂得xyzabc。大哥，我就是想了解一下区块链的基础知识，给我弄那么难干啥呀？！我最长的密码就是123456，复杂一点的就是654321，最复杂的时候在最后加个a，你给我写的那么复杂明显感觉脑力被榨干，仅有的脑细胞成批成批的死亡！为了让和我一样的小白同学了解这点，我就勉为其难，努力用傻瓜式的语言讲解一下哈希计算，不求最准确但求最简单最易懂。下面我们开始：

#一、什么是哈希算法

## 1、定义：哈希算法是将任意长度的字符串变换为固定长度的字符串。

从这里可以看出，可以理解为给**“哈希运算”输入一串数字，它会输出一串数字**。

如果我们自己定义“增一算法”，那么输入1，就输出2；输入100就输出101。

如果我我们自己定义“变大写算法”，那么输入“abc”输出“ABC”。

呵呵，先别打我啊！这确实就只是一个函数的概念。

## 2、特点：

这个哈希算法和我的“增一算法”和“变大写算法”相比有什么特点呢？

1）**确定性，算得快**：咋算结果都一样，算起来效率高。

2）**不可逆**：就是知道输出推不出输入的值。

3）**结果不可测**：就是输入变一点，结果天翻地覆毫无规律。

总之，这个哈希运算就是个黑箱，是加密的好帮手！你说“11111”，它给你加密成“b0baee9d279d34fa1dfd71aadb908c3f”，你说“11112”它给你弄成“afcb7a2f1c158286b48062cd885a9866”。反正输入和输出一个天上一个地下，即使输入相关但两个输出毫不相关。

#二、哈希运算在区块链中的使用

## 1、数据加密

**交易数据是通过哈希运算进行加密，并把相应的哈希值写入区块头**。如下图所示，一个区块头包含了上一个区块的hash值，还包含下一个区块的hash值。

1）、**识别区块数据是否被篡改**：区块链的哈希值能够唯一而精准地标识一个区块，区块链中任意节点通过简单的哈希计算都可以获得这个区块的哈希值，计算出的哈希值没有变化也就意味着区块链中的信息没有被篡改。

2）、**把各个区块串联成区块链**：每个区块都包含上一个区块的哈希值和下一个区块的值，就相当于通过上一个区块的哈希值挂钩到上一个区块尾，通过下一个区块的哈希值挂钩到下一个区块链的头，就自然而然形成一个链式结构的区块链。

## 2、加密交易地址及哈希

在上图的区块头中，有一个Merkle root（默克尔根）的哈希值，它是用来做什么的呢？

首先了解啥叫Merkle root？它就是个二叉树结构的根。啥叫二叉树？啥叫根？看看下面的图就知道了。一分二，二分四，四分八可以一直分下去就叫二叉树。根就是最上面的节点就叫根。

这个根的数据是怎么来的呢？是把一个区块中的每笔交易的哈希值得出后，再两两哈希值再哈希，再哈希，再哈希，直到最顶层的数值。

这么哈希了半天，搞什么事情？有啥作用呢？

1）、**快速定位每笔交易**：由于交易在存储上是线性存储，定位到某笔交易会需要遍历，效率低时间慢，通过这样的二叉树可以快速定位到想要找的交易。

举个不恰当的例子：怎么找到0-100之间的一个任意整数？（假设答案是88）那比较好的一个方法就是问：1、比50大还是小？2、比75大还是小？3、比88大还是小？仅仅通过几个问题就可以快速定位到答案。

2）、**核实交易数据是否被篡改**：从交易到每个二叉树的哈希值，有任何一个数字有变化都会导致Merkle root值的变化。同时，如果有错误发生的情况，也可以快速定位错误的地方。

## 3、挖矿

 在我们的区块头中有个参数叫**随机数Nonce，寻找这个随机数的过程就叫做“挖矿”**！网络上任何一台机器只要找到一个合适的数字填到自己的这个区块的Nonce位置，使得区块头这6个字段（80个字节）的数据的哈希值的哈希值以18个以上的0开头，谁就找到了“挖到了那个金子”！既然我们没有办法事先写好一个满足18个0的数字然后反推Nounce，唯一的做法就是从0开始一个一个的尝试，看结果是不是满足要求，不满足就再试下一个，直到找到。

找这个数字是弄啥呢？做这个有什么作用呢？

1）、**公平的找到计算能力最强的计算机**：这个有点像我这里有个沙子，再告诉你它也那一个沙滩的中的一粒相同，你把相同的那粒找出来一样。那可行的办法就是把每一粒都拿起来都比较一下！那么比较速度最快的那个人是最有可能先早到那个沙子。这就是所谓的“工作量证明pow”，你先找到这个沙子，我就认为你比较的次数最多，干的工作最多。

2）、**动态调整难度**：比特币为了保证10分钟出一个区块，就会每2016个块（2周）的时间计算一下找到这个nonce数字的难度，如果这2016个块平均时间低于10分钟则调高难度，如高于十分钟则调低难度。这样，不管全网的挖矿算力是怎么变化，都可以保证10分钟的算出这个随机数nonce。

#三、哈希运算有哪些？

说了这么多哈希运算，好像哈希运算就是一种似的，其实不是！作为密码学中的哈希运算在不断的发展中衍生出很多流派。我看了”满头包”还是觉得内在机理也太复杂了，暂时罗列如下，小白们有印象知道是怎么回事就好。

从下表中也可以看得出，哈希运算也在不断的发展中，有着各种各样的算法，各种不同的应用也在灵活应用着单个或者多个算法。比特币系统中，哈希运算基本都是使用的SHA256算法，而莱特币是使用SCRYPT算法，夸克币（Quark）达世币（DASH）是把很多算法一层层串联上使用，Heavycoin（HAV）却又是把一下算法并联起来，各取部分混起来使用。以太坊的POW阶段使用ETHASH算法，ZCASH使用EQUIHASH。

需要说明的是，哈希运算的各种算法都是在不断升级完善中，而各种币种使用的算法也并非一成不变，也在不断地优化中。

**总结**：哈希运算在区块链的各个项目中都有着广泛的应用，我们以比特币为例就能看到在**数据加密、交易数据定位、挖矿等等各个方面都有着极其重要的作用**。而哈希运算作为加密学的一门方向不断的发展和延伸，身为普通小白的我们，想理解区块链的一些基础概念，了解到这个层面也已经足够。