ASH:BTC的挖礦算法究竟是如何運算的？

比特幣挖礦是比特幣系統安全的一個關鍵部分。其原理是，比特幣礦工將一堆比特幣交易歸為一個區塊，然后反復執行一種叫做Hash的加密操作幾十億次，直到有人找到一個特殊的目標Hash值。至此，該區塊即被開采并成為比特幣區塊鏈的一部分。Hash 任務本身并不能完成任何有價值的任務，但由于通過它找到一個成功的目標值非常困難，所以它確保了沒有人擁有接管比特幣系統的能力和資源。

Hash 函數是指輸入一個數據區塊并創建一個較小的、不可預測的輸出。Hash 函數的設計使得沒有 "捷徑 "來獲得所需的輸出結果--你只能不斷地對區塊進行Hash操作，直到你通過蠻力找到有效的一個結果為止。對于比特幣來說，Hash 函數是一個叫做SHA-256的函數。為了提供更高的安全性，比特幣將連續重復SHA-256函數兩次，這個過程被稱為雙SHA-256。

巴西副總統提交法案草案：允許該國工人以BTC支付工資:金色財經報道，11 月 5 日，一份旨在允許巴西工人以比特幣支付工資的法案草案已提交給該國眾議院，該法案作者是巴西副總統 Luiz?o Goulart，他在其中寫道：“在 2008 年金融危機的高峰期，中本聰在他們的白皮書中提出了一個不需要金融機構信任的‘數字貨幣體系’，這項法案主張符合BTC的現代性，旨在確定工人可以選擇從金融市場中存在的任何類型加密貨幣中獲得部分收入。”需要注意的是，該法案目前只是一項草案，巴西眾議院代表需要討論并進行投票才會開始進行審議。（bitcoinmagazine）[2021/11/7 6:36:20]

在比特幣中，一個成功的Hash值是一個以足夠多的零開頭的數值。就像很少能找到一個以多個0結尾的電話號碼或車牌一樣，很少能找到一個以多個0開頭的Hash。但比特幣的難度是呈指數倍增加的。目前，一個成功的Hash必須從大約17個0開始。換句話說，找到一個成功的Hash比在地球上所有沙粒中找到某一粒沙子還要難。

BTC跌破41000美元關口 日內跌幅為6.3%:火幣全球站數據顯示，BTC短線下跌，跌破41000美元關口，現報40996.81美元，日內跌幅達到6.3%，行情波動較大，請做好風險控制。[2021/9/24 17:04:18]

下圖顯示了比特幣區塊鏈中的一個區塊以及它的Hash值。黃色的字節經過Hash后生成區塊Hash值。在這種情況下，生成的Hash值以足夠多的0開始，因此此次挖礦成功。然而，Hash很難一次得到的，在這種情況下，礦工會改變nonce值或其他區塊內容，然后進行反復嘗試。

比特幣使用的SHA-256Hash算法

BTC突破60400美元關口 日內漲幅為1.21%:火幣全球站數據顯示，BTC短線上漲，突破60400美元關口，現報60413.59美元，日內漲幅達到1.21%，行情波動較大，請做好風險控制。[2021/3/14 18:43:39]

SHA-256的Hash算法采用512位（即64個字節）的輸入塊，對數據進行加密組合，并產生256位（32個字節）的輸出。SHA-256算法由重復64次的相對簡單的回合組成。下圖顯示了一個回合，它需要8個4字節的輸入--A到H，然后執行一些操作，并生成A到H的新值。

BTC跌破19100美元關口 日內跌幅為0.2%:火幣全球站數據顯示，BTC短線下跌，跌破19100美元關口，現報19091.0美元，日內跌幅達到0.2%，行情波動較大，請做好風險控制。[2020/11/26 22:08:54]

藍色方框以非線性的方式將數值混合在一起，因此很難用密碼學分析這些值。由于算法使用了幾個不同的函數，所以發現攻擊就更難了。(如果你能找出一種數學捷徑來生成成功的Hash值，你就可以接管比特幣挖礦了)。

Ma大多數框看A、B、C的位數，對于每個位置，如果多數位數為0，則輸出0，否則輸出1。也就是說，對于A、B、C的每個位置，看1位的數量。如果是0或1，輸出0，如果是2或3，輸出1。

Σ0框將A的位數反轉，形成三個反轉版本，然后將它們相加模數為2。換句話說，如果1位的數量是奇數，則和為1，否則為0，和中的三個值分別是A向右反轉2位、13位和22位。

分析 | 以太坊對BTC匯率止跌反彈 主流交易所相關交易量下滑明顯:據TokenGazer數據分析顯示，截止至6月28日11時，以太坊價格為$296.78，總市值為$31,549.3M，主流交易所交易量約為$459.5M，環比昨日下降25.0%；以太坊對比特幣匯率止跌反彈；基本面方面，以太坊鏈上交易量和活躍地址數保持相對平穩波動；以太坊DApp交易總量有一定下滑，30天開發者指數約為2.32；目前ERC20代幣總市值約為以太坊總市值的54.79%，ERC20代幣市值占比強勢抬頭；ERC20活躍地址數方面，排名前五的代幣為USDC、DAI、TUSD、LINK、PAX。[2019/6/28]

Ch "選擇 "框根據輸入E的值選擇輸出位，如果E的某位為1，則輸出位為F的對應位，如果E的某位為0，則輸出位為G的對應位，這樣，F和G的位就根據E的值進行隨機選擇。

下一框Σ1對E的位進行反轉和，除了移位是6位、11位和25位外，其他與Σ0類似。

紅框執行32位加法，生成A和E的新值，輸入Wt是基于輸入數據，稍加處理。(這是輸入塊被輸入到算法中的地方。)輸入Kt是為每一輪定義的常數。

從上圖可以看出，一輪中只有A和E是變化的。其他值不變通過，舊的A值變成新的B值，舊的B值變成新的C值，以此類推。雖然SHA-256的每一輪都不會對數據有太大的改變，但64輪之后，輸入的數據將完全被擾亂。

這對挖礦的硬件意味著什么？

SHA-256的每一步在數字邏輯中都非常容易實現--簡單的布爾運算和32位加法。（如果你學過電子學，你可能已經可以把電路可視化了）。出于這個原因，定制的ASIC芯片可以在硬件中非常高效地實現SHA-256算法，在一個芯片上并行地放上幾百輪。

相比之下，Litecoin、Dogecoin和類似的altcoins使用Crypt Hash算法，該算法被有意設計成難以在硬件中實現的形式。它將1024個不同的Hash值存儲到內存中，然后以不可預測的方式將它們結合起來，以獲得最終結果。因此，與SHA-256 Hash相比，Scrypt需要更多的電路和內存。你可以通過查看挖礦硬件來了解其影響，Scrypt（Litecoin等）的計算速度比SHA-256（比特幣）慢數千倍。

SHA-256算法出乎意料的簡單，很容易手動完成。(用于簽署比特幣交易的橢圓曲線算法用手計算會非常痛苦，因為它有很多32字節整數的乘法)。手工做一輪SHA-256花了我16分45秒。按照這個速度，Hash一個完整的比特幣區塊(128輪)需要1.49天，每天的Hash率為0.67次(雖然我可能會通過練習變得更快)。相比之下，目前的比特幣挖礦硬件每秒可以做到幾兆次的Hash，比我的手動Hash快了約五千萬倍。不用說，手動比特幣挖礦根本不實用。

有Reddit讀者問到我的能量消耗。其實不需要太多能量消耗，所以假設靜止代謝率為1500kcal/天，人工Hash的能耗差不多為10兆焦耳/Hash。一般挖礦硬件的能耗是1000兆焦耳/Hash。所以，我的能源效率低了101?。接下來的問題是能源成本。一個便宜的食物能量來源是甜甜圈，200千卡的熱量是0.23元。這里的電是0.15美元/千瓦時，便宜了6.7倍--比我預期的要接近。因此，我每Hash的能源成本大約是挖礦硬件的67倍。很明顯，我不會靠人工挖礦發家致富，我甚至還沒有包括我需要的所有紙和鉛筆的成本。

作者：Sajjad Hussain

翻譯：李翰博??

編輯：Olivia

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