什么是比特币开采？比特币是如何发行的？

什么是比特币挖矿

当比特币节点彼此连接时，它们将获得彼此没有的交易。但是，由于比特币交易的长期积累，这两个节点很难比较您遗漏了哪些交易/我遗漏了哪些交易。

为了解决这个问题，中本发明了区块链的重要技术。节点利用区块同步交易，保证所有节点数据的统一性，通过争夺区块打包权（即挖矿）来保证区块链的唯一性。

1区块和区块链

在一段时间内由事务形成的包称为块。在整个比特币网络中，平均每10分钟生成一个区块。每个区块都链接到上一个区块，并依次连接形成区块链。

2按块同步事务数据

块从1开始编号，因此在节点a连接节点B后，可以通过检查双方的块编号高度来轻松地同步事务数据。例如，如果节点A的块高度是100而节点B的块高度是110，那么它只需要请求B来同步10个块101-110。

3包装块奖励

为了确保有节点对比特币交易进行打包，比特币规则规定，打包交易的节点将获得比特币作为报酬。A、 包奖励的一部分来自交易创建者支付的交易费用（每KB事务大小100-1000字）。B、 另一部分来自2100万比特币的**发行。最初的奖励是每个区块50比特币。之后，每21万个街区（约4年）奖励减半。直到2140年左右，区块的总回报是2100万比特币，这是2100万比特币的来源20999997690000）。2140年后，套餐奖励将只来自交易创建者支付的交易费用。

4争夺块状包装权

节点只需要消耗非常低成本的网络和计算资源来打包事务。打包奖励的存在（每个区块25比特币约4万元），这使得大量节点想要打包交易。为了确保区块链的唯一性，比特币规则规定，节点使用类似的“抛硬币”方式来争夺交易打包权。如果一个节点继续扔硬币，谁先按规则扔结果，谁就得到该块的交易打包权和该块的打包奖励。

5争夺打包交易权的途径

“抛硬币”的实现是计算机进行哈希（SHA-256）运算，检查从第一个比特开始是否有足够的连续零（可以简单地理解为一次抛出256个硬币，然后看第一个硬币是否有足够的连续硬硬币）。“掷硬币”获胜的唯一方法是增加每秒掷硬币的次数。一个每秒抛出100亿个硬币（进行100亿个散列计算）的节点获得打包权的概率是每秒抛出1亿个硬币的节点的100倍。

6获胜节点打包事务并广播

一旦一个节点抛出一个符合系统规则的投币结果（例如，块379543 00000008BDB575056584929EA4BE876EA7CA4CE70262D3EDB8C8B的哈希值），他会立即将在此期间收集到的事务打包到一个块中，并将“抛硬币”的结果附加到块中，块号379543，以前的块关系和其他要广播的附加信息。一旦其他节点接收到379543块并验证其正确性，他就会停止“抛硬币”来抢劫该区块，并在该区块的基础上转向另一个区块，我们开始“抛硬币”抢夺379544。

7“挖矿”与“矿工”的由来

散列计算的过程类似于金矿（挖矿设备消耗黄金的能量）。比特币的总量是固定不变的，其产量也与黄金相似。因此，人们把比特币抢夺包装权的过程称为我的，而抢夺包装权的比特币节点称为矿工。

挖矿设备的演变

1CPU：最早的矿工使用CPU来挖矿矿石，其挖矿速度为m级（1m=1000k=10^6=一百万次哈希运算每秒）。

2显卡矿工：显卡有几百个计算核心（流处理器），速度相当于几百个CPU，挖矿速度达到100米级。由于ATI和NVIDIA图形卡的结构不同，同一类a卡的流处理器数量远远多于n个，因此a卡在挖矿方面具有很大的优势。专业矿工通常使用带有6个PCI-E插槽的主板，如h61b和5-6个高端ATI 7850卡，组成矿机挖矿组。

三IC矿工：随着比特币价格的上涨，挖矿业的利润越来越高。IC miner出现。矿场机器使用专门设计的芯片，只能用于挖矿哈希运算。因此，它在挖矿速度和功耗方面比普通的计算机设备如CPU和显卡有很大的优势，而且成本是除了挖矿和取暖什么都做不了。CPU和显卡可以作为一台普通计算机使用后的挖矿输出不够。矿机淘汰后，除少数人有免费电继续挖矿外，只能作为取暖或报废。

IC-miner通过FPGA-miner（FPGA：现场可编程门阵列，一种半定制电路）的瞬时过渡（从数百m到g，1g=1000m）发展到了ASIC-miner（ASIC）时代。速度也从g级发展到t级（1t=1000g），每秒可执行数万亿次哈希运算，相当于t级（1t=1000g）的算力，相当于100万个CPU的算力。也就是说，如果用目前世界排名第二的“天河二号”超级计算机进行挖矿，其320万个CPU核心的算力仅相当于价值数千元的T级矿机。

52013年以来，比特币价格飙升，数百万台ASIC挖矿机的部署，使比特币网络算力达到惊人的435p（1p=1000t），下图为瑞典kcminer的大矿场。

矿井水池

由于数以万计的矿工争夺包装权，单个矿工获得包装权的概率很小，产量也很不稳定。它可能是一小时一次，也可能不是一年一次。为了稳定挖矿产量，矿工们往往选择加入矿池挖矿。该池集成了大量矿工的算力，在整个网络的总算力中占有一定份额，从而获得相对稳定的挖矿输出。在收取2%~4%的水池处理费后，根据矿工的算力将产量分配给矿工。这就好比一个人买彩票很难中奖，于是矿池组织了很多人去买彩票，然后按照投资额分配给大家。

随着矿池的发展，也有一些像莱比特（leibit）这样的公司http://LTC1BTC.com)这种自动切换矿石池，俗称机*池。当各种假币利润较高时，机*池将转为山寨币挖矿，使矿工收入增加5%~10%。

比特币挖矿的意义：分配初始比特币

比特币的反对者指责挖矿浪费了大量资源进行无意义的抛硬币，而支持者则认为金矿挖矿是对无意义挖矿资源的浪费。对于比特币系统来说，资源挖矿的**意义在于它公平地分配了2100万初始比特币，就像利用资源挖金子一样。公平分配初始比特币的唯一途径是消耗资源获得比特币。

由于其开源代码，比特币中有成千上万的抄袭者、竞争对手和改进者。它通常被称为“山寨币”，它简单地抄袭和模仿比特币，而给比特币增加某些新功能的被称为竞争货币。一些货币在比特币的基础上增加了智能合约等其他功能模块，并称自己为“第二代货币”这数千枚硬币尝试了你能想象到的所有初始硬币发行模式，比如将初始货币分发给每个冰岛人的aurcoin，将初始货币分发给73名众筹参与者的nextcoin，XRP是由开发者控制的，大部分初始硬币的发行速度很慢。

然而，所有这些发行初始币的方式，其公平性远远弱于烧钱获得初始比特币的公平性，而公平性是货币体系的核心问题。因此，比特币挖矿虽然消耗了大量资源，但消耗资源挖金同样是合理的经济行为。