什么是比特币挖矿？比特币是怎么发行的？

什么是比特币挖矿

比特币节点互相连接时，会从对方处获取自己没有的交易。但由于比特币长期积累天量的交易，两个节点逐条对照你缺了哪些交易/我缺了哪些交易，是非常困难的事情。

为解决这一难题，中本聪发明了区块链（Block chain）这一重要技术。节点借助区块（block）来同步交易，保证了所有节点数据的统一性，并通过竞争区块打包权（也就是挖矿）的方式，保证了区块链的唯一性。

1. 区块和区块链

一段时间内的交易打成的一个包称为区块，比特币全网平均每10分钟产生一个区块，每一个区块都链接到上一个区块，依次相连形成区块链。

2. 以区块为单位同步交易数据

区块从1开始编号，因此节点A连接节点B后，只要检查双方的区块编号高度，就能方便地同步交易数据。例如节点A自己的区块高度是100，发现节点B的区块高度是110，则只要向B请求同步101~110这10个区块即可。

3. 打包区块的奖励

为保证有节点打包比特币交易，比特币规则规定：打包交易的节点将获得比特币作为酬劳。A、打包奖励的一部分来自交易创建者支付的交易手续费（每KB交易大小100~1000聪手续费）。B、另一部分来自初始2100万个比特币的分发，最开始奖励是每个区块50比特币，之后每经过21万个区块（约4年时间）奖励将减半一次，直到2140年左右区块奖励不足1聪为止，此时区块奖励总和为2100万比特币，这就是比特币2100万总量的来源（准确地说是 20999999.97690000个）。2140年后打包奖励将只来自于交易创建者支付的交易手续费。

4. 对区块打包权的竞争

节点打包交易只需要消耗很低成本的网络和计算资源，打包奖励的存在（目前每个区块的打包奖励25比特币约为4万元），使得有大量节点想打包交易。为保证区块链的唯一性，比特币规则规定：节点使用类似扔硬币的方法争夺交易打包权。节点不断地扔硬币，谁首先扔出符合规则的结果，谁就能获得这个区块的交易打包权，以及这个区块的打包奖励。

5. 竞争交易打包权的方式

扔硬币在实现上是计算机做一次哈希（SHA-256）运算，并检查运算结果从第一位开始是否有足够多连续的0（可以简单理解为一次扔256个硬币，然后看从第一个硬币开始是否有足够多的连续硬币正面）。扔硬币获胜的唯一诀窍是提高每秒扔硬币的次数，一个每秒能扔100亿次硬币（做100亿次哈希计算）的节点，抢到打包权的概率是每秒扔1亿次硬币节点的100倍。

6. 获胜节点打包交易并广播

一旦有某个节点扔出符合系统规则的硬币结果（例如区块379543的哈希值 000000000000000008bdeb575056584429ea4be876ea7ca4ce70262d3edb8c8b），他就会立即将这段时间搜集到的交易打包成一个区块，附上扔硬币的结果、区块序号379543、上一区块关系等附加信息广播出去，其它节点一旦收到区块379543并验证无误，就会停止扔硬币抢这一区块，转而在这一区块的基础上开始扔硬币抢下一区块379544。

7. 挖矿和矿工的由来

节点大量进行哈希计算需要计算机设备，并消耗大量电力，这个过程在本质上和金矿挖矿很相似（通过挖矿设备，消耗能源换取黄金）。比特币总量恒定，产量越来越少的产生方式也和黄金很相似。因此人们形象地将比特币抢打包权的过程称为挖矿（mine），将抢打包权的比特币节点称为矿工（miner）。