區塊鏈:數字貨幣的挖礦原理（技術篇）

區塊鏈記賬原理

區塊鏈(1.0)是一個基于密碼學安全的分布式賬本，是一個方便驗證，不可篡改的賬本。通常認為與智能合約相結合的區塊鏈為區塊鏈2.0,如以太坊是典型的區塊鏈2.0

很多人只了解過比特幣，不知道區塊鏈，比特幣實際是一個使用了區塊鏈技術的應用，只是比特幣當前太熱，把區塊鏈技術的光芒給掩蓋了。區塊鏈才是未來，期望各位開發人員少關心幣價，多關心技術。

哈希函數

在講區塊鏈記賬之前，先說明一下哈希函數。

哈希函數：Hash(原始信息)=摘要信息

原始信息可以是任意的信息,hash之后會得到一個簡短的摘要信息

哈希函數有幾個特點:

1.同樣的原始信息用同一個哈希函數總能得到相同的摘要信息

緬甸央行禁止包括比特幣在內的數字貨幣:緬甸央行發布通知稱，根據緬甸中央銀行法第40條（e）款和第62條，緬甸中央銀行是該國貨幣的唯一發行方和管理者。緬甸中央銀行未將數字貨幣（例如比特幣、以太坊和萊特幣等）指定為法定貨幣，并且不允許金融機構交易。若違反該禁令，將根據《外幣管理法》第42條和《金融機構法》第171條對符合該罪名的人采取處罰等措施。（緬甸央行）[2020/5/15]

2.原始信息任何微小的變化都會哈希出面目全非的摘要信息

3.從摘要信息無法逆向推算出原始信息

舉例說明：

Hash(張三借給李四100萬，利息1%，1年后還本息…..)=AC4635D34DEF

賬本上記錄了AC4635D34DEF這樣一條記錄。

可以看出哈希函數有4個作用：

聲音 | 易歡歡：國家數字貨幣才是最大的區塊鏈殺手級應用:據和訊網消息，12月14日，在工信部電子五所指導、互鏈脈搏主辦的“2019 In-Chain全球區塊鏈峰會”上，北京互聯網金融行業協會副會長易歡歡就區塊鏈發展應用情況發表主題演講。他表示，國家數字貨幣才是最大的區塊鏈殺手級應用，且國家數字貨幣背后是強大的貿易和服務力量在支撐，有著較為龐大的C端市場。而從技術發展角度看，區塊鏈將成為下一輪技術創新的關鍵突破口，是萬物互聯、5G、人工智能、量子計算等眾多高新技術的底層架構。區塊鏈應用的重點領域為數字金融、物聯網、智能制造、供應鏈管理、數字資產交易。[2019/12/14]

①簡化信息

很好理解，哈希后的信息變短了。

②標識信息

可以使用AC4635D34DEF來標識原始信息，摘要信息也稱為原始信息的id。

聲音 | 趙長鵬：數字貨幣的價格會追上行業發展的腳步:福布斯分析師Joseph Young今日發推特稱，本周是加密行業最好的一周，花旗銀行、雙子星、歐盟委員會、納斯達克的行動表明加密行業的發展并不只局限于價格漲跌。趙長鵬稍后評論稱，數字貨幣的價格遲早會追上行業發展的腳步，最美妙的是你提前意識到這一點并且看著它發生在你身上。[2018/9/12]

③隱匿信息

賬本是AC4635D34DEF這樣一條記錄，原始信息被隱匿。

④驗證信息

假如李四在還款時欺騙說，張三只借給李四10萬，雙方可以用AC4635D34DEF來驗證原始信息

哈希函數的這4個作用在區塊鏈技術里有廣泛的運用。

區塊鏈記賬方法

假設有一個賬頁序號為0的賬頁交易記錄如下:

比利時金融監管機構新增8家可疑數字貨幣公司名單:據financemagnates消息，比利時金融監管機構（FSMA）今日新增8家可疑數字貨幣公司名單。據悉現可疑數字貨幣公司名單總數為50家。[2018/6/21]

賬號入賬出賬余額備注說明

王二100190收到xxx貨款

張三10030xxxx

李四12090170xxxx

記賬時間為：2017-10-2210:22:02

區塊鏈在記賬是會把賬頁信息作為原始信息進行Hash,得到一個Hash值，如：787635ACD,用函數表示為：

1Hash(序號0、記賬時間、交易記錄)=787635ACD

賬頁信息和Hash值組合在一起就構成了第一個區塊。

比特幣系統里約10分鐘記一次賬，即每個區塊生成時間大概間隔10分鐘

在記第2個賬頁的時候，會把上一個塊的Hash值和當前的賬頁信息一起作為原始信息進行Hash,即：

1Hash(上一個Hash值、序號1、記賬時間、交易記錄)=456635BCD

這樣第2個區塊不僅包含了本賬頁信息，還間接的包含了第一個區塊的信息。依次按照此方法繼續記賬，則最新的區塊總是間接包含了所有之前的賬頁信息。

所有這些區塊組合起來就形成了區塊鏈，這樣的區塊鏈就構成了一個便于驗證，不可更改的總賬本。

如何挖礦-工作量證明(POW)

記賬是把交易記錄、交易時間、賬本序號、上一個Hash值等信息計算Hash打包的過程。所有的計算和存貯是需要消耗計算機資源的，既然要付出成本，那節點為什么還要參與記賬呢？在中本聰的設計里，完成記賬的節點可以獲得系統給與的一定數量的比特幣獎勵，這個獎勵的過程也就是比特幣的發行過程，因此大家形象的把記賬稱為“挖礦”。

由于記賬是有獎勵的，每次記賬都可以給自己憑空增加一定數量的個比特幣，因此就出現大家爭相記賬，大家一起記賬就會引起問題：出現記賬不一致的問題，比特幣系統引入工作量證明來解決這個問題。

規則如下：

一段時間內只有一人可以記賬成功通過解決密碼學難題競爭獲得唯一記賬權，其他節點復制記賬結果

不過在進行工作量證明之前，記賬節點會做進行如下準備工作：

①收集廣播中還沒有被記錄賬本的原始交易信息

②檢查每個交易信息中付款地址有沒有足夠的余額

③驗證交易是否有正確的簽名

④把驗證通過的交易信息進行打包記錄

⑤添加一個獎勵交易：給自己的地址增加比特幣

⑥如果節點爭奪記賬權成功的話，就可以得到比特幣的獎勵。

工作量證明（POW)

每次記賬的時候會把上一個塊的Hash值和當前的賬頁信息一起作為原始信息進行Hash。

如果僅僅是這樣，顯然每個人都可以很輕松的完成記賬。為了保證10分鐘左右只有一個人可以記賬，就必須要提高記賬的難度，使得Hash的結果必須以若干個0開頭。同是為了滿足這個條件，在進行Hash時引入一個隨機數變量。

用偽代碼表示一下：

#沒有難度時為：Hash(上一個Hash值，交易記錄集)=456635BCD

Hash(上一個Hash值，交易記錄集，隨機數)=0000aFD635BCD

改變Hash的原始信息的任何一部分，Hash值也會隨之不斷的變化，因此在運算Hash時，不斷的改變隨機數的值，總可以找的一個隨機數使的Hash的結果以若干個0開頭，率先找到隨機數的節點就獲得此次記賬的唯一記賬權。

TOC龍貓幣運用的就是這樣的工作量證明的挖礦原理，CPU越好越容易挖到礦，算力較低的處理器甚至可能會被搶礦，有興趣可以下載一個測試一下，只要擁有一個龍貓幣錢包就可以了。

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