资料来源：什么是比特币和区块链？ 矿机怎么了？ 李永乐老师谈比特币（一）

资料来源：什么是比特币和区块链？ 矿机怎么了？ 李永乐老师谈比特币（一）

本文为视频内容汇总，仅供交流学习之用。

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1. 比特币

一、背景

比特币是一种基于密码学的电子货币（数字货币），由互联网极客中本聪（身份不明）于2008年11月1日在互联网上提出。 在他的文章《比特币：一种点对点的电子现金系统》（现称为《白皮书》）中，他提出了一种去中心化的电子记账系统。

* 簿记：记录交易记录。

*集中记账系统：记账由银行完成。

2.去中心化电子会计系统

去中心化记账意味着每个人的账本都可以被其他人看到，并且是公开的。 比如A付给B 10BTC（比特币），账单应该广播给大家，记在账本上。 票据被打包成一个块，这个块就变成了一个块。 一个区块的大小约为 1 兆字节，它可以存储大约 4000 条交易记录（取决于每条交易记录的大小）。 这些块连接起来形成一个区块链。

有了这个系统，就会出现几个问题：

(1) 本法案适用于任何人。 每个人都可以记账，但是由于网络延迟，每个人的账单顺序可能不一样，那么应该以谁为准呢？

(2)询问应该记录什么。 我为什么要花我的电脑资源来记录与我无关的账户？

(3)如何防止伪造和篡改。 比如B广播说A给了他10个BTC，其实A没有，怎么办？ 之前的交易记录被更改怎么办？

(4) 如何防止重复支付。 一个人同时支付10BTC给两个人，但他实际上总共只有10BTC，如何判断和处理？

（五）如何保密。 信息公开，别人能知道你有多少钱？

这里暂且只研究前两个问题：谁占上风，为什么要记账？

3. 为什么记账：记账的奖励

人人都可以记账，记账也有相应的奖励：

一、手续费收入。 A付给B 10 BTC，同时多付一点手续费给打包者，也就是簿记员。 其实用银行卡支付也是有不少手续费的。 如果您使用比特币，费用会更低。

2. 礼包奖励。 每十分钟制作一包。 前四年奖励打包者50BTC/包，每四年奖励减半，即第二四年奖励25BTC/包，第四年奖励12.5BTC/包第三个四年，依此类推。

*如果一直打包比特币难度多久调整一次，收益为：50（奖励）×6（每小时6次）×24（一天24小时）×365（一年365天）×4（4年为一个周期）×（1 +1 /2+1/4+...)（每期奖励权重）≈2100万（BTC）

4.谁为准：工作量证明

每个参与用户都要做一道数学难题，做的人有权打包。 这道数学题是人脑无法计算的。 只能一个一个代入数字试试。 这个过程称为挖矿。 显然，挖矿靠的不是智能，而是CPU的运算速度。

*这就是为什么我需要购买一台矿机（.

2、挖矿原理

1.哈希函数（数字摘要，散列函数）

通过哈希函数，我们可以将一个字符串转化为摘要形式（相当于对内容进行了压缩）。 比如一个著名的哈希算法是SHA256，输入一个字符串，不管这个字符串是什么（不管是字符串“apple”还是10G的电影），函数都会输出一个256位的二进制数。 这个二进制数没有规律可循，如果输入改变一点点，输出的每一位都可能改变。

哈希算法的特点是正向计算容易，反向计算难。 比如hash函数是y=f(x)，知道x比特币难度多久调整一次，代入函数很容易计算出y，但是知道y后想计算x几乎不可能，x的值只能代入一个通过一个尝试。 挖矿实际上是基于 SHA256。

2、具体原则

如前所述，每个想要记帐（区块）的人都必须做一道数学题。 这个数学问题是什么？

首先需要一个字符串来解决这个问题。 字符串的内容很多，主要包括：

(1)前挡块头。 除了信息（即账单）之外，每个区块实际上还有一个头部。 “前一个区块”指的是区块链当前的最后一个区块，记账人想要将新的区块连接到这个前一个区块的后面。

(2) 您已经打包的账单信息（等待接收区块）。

(3) 时间戳。

(4) 一个随机数。

然后对字符串做两次SHA256运算，即Hash=SHA256(SHA256(string))。 改变随机数的值，使得结果的前n位必须为0，如果满足这个条件，就有资格打包。 用计算出来的Hash作为新区块的头部，结合你记录的账单信息，在区块链的末端接收。 值得注意的是，虽然每个人的字符串中的前面块都是一样的，但是打包后的信息、开始时间（也就是时间戳）以及字符串中其余没有提到的内容都是不同的，导致每个人的计算都不一样有困难。

3.难度设置：n的确定

由于hash函数不可逆，只能随机尝试，0的概率和1的概率各占50%。 前n个都是0的概率是(1/2)n。 因此，n越大，难度越大。 并且我们需要调整n的大小来保证每10分钟一个块。 如何调整？

假设全球有10000台矿机，每台算力为14T/s，即每秒可以计算14T哈希运算（1T=1012）。 那么每10分钟的总操作次数为：1.4×1013（每秒操作次数）×10000（矿机数量）×600（10分600秒）≈8×1019（次数）。 前n个同时为0的概率为(1/2)n，计算次数为2n。 而266≈8×1019，故n应取66。