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比特幣:挖礦從入門到精通(三):POW挖礦邏輯過程

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POW挖礦本質就是構造符合要求的區塊并進行驗證的過程。本期教程將通過介紹比特幣區塊的結構與其打包,驗證過程來解釋POW挖礦的邏輯過程。

區塊結構

2019-09-1914:49:20爆出的比特幣區塊來自:BTC.com

比特幣區塊分為四部分,區塊頭Blockheader,區塊大小Size,區塊交易數Txcounter,以及交易列表。

AOFEX今日啟動ETH2.0驗證節點挖礦:據官方消息,AOFEX交易所將于12月1日15:00開放ETH2.0驗證節點質押通道,并開啟“助力ETH2.0驗證節點挖礦,OT參與專享10%質押補貼”活動。用戶可在15:00使用OT參與,獲得平臺10%補貼,享9折優惠價;也可在17:00使用ETH參與。

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AOFEX數字貨幣金融衍生品交易所旨在為用戶提供優質服務和資產安全保障。[2020/12/1 22:41:53]

GateChain主網v1.0.3新升級 可通過保險賬戶進行PoS委托挖礦:GateChain主網已進行v1.0.3最新升級,增加通過保險賬戶進行PoS委托挖礦特性,可解決大額資金參與PoS挖礦的安全擔憂。本次主要升級內容為:1.共識協議版本升級到v3,升級高度69834;2.調整每個區塊獎勵分配給三個選中共識節點的比例為40%、33%、27%,權重小的節點可以獲得更多獎勵;3.保險賬戶增加委托交易、轉移委托交易、解除委托交易、提取挖礦收益共4種委托類交易類型;4.調整每筆交易的手續費最低為0.01GT。據悉,本次升級后,GateChain將加速主網幣映射和開放共識節點建設進度。[2020/7/24]

區塊頭內包含六個字段,Version,PrevBlock,MerkleRoot,Time,Bits,Nonce。

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區塊打包過程

具體過程如下:

從未確定交易池中選擇交易,通常盡可能多的優先選擇手續費高的交易。

構造coinbase交易,計算打包交易中的挖礦手續費,與coinbase獎勵一起發送到打包礦工的地址。

由打包交易與coinbase交易得到區塊結構中的區塊大小,區塊交易數與交易列表。

對所有交易進行hash運算,得到MerkleRoot。

自行填寫Nouce,由當前環境填寫Version,PrevBlock,Time,Bits,與得到的hashMerkleRoot一同構成區塊頭。

區塊頭與區塊大小,區塊交易數與交易列表就構成了一個比特幣區塊。

打包一個比特幣區塊,礦機一瞬間就可以完成,但是比特幣主鏈只會允許符合難度要求的區塊進行廣播,那么如何驗證區塊是否符合難度要求呢?

區塊難度驗證

20190919比特幣難度情況來源:BTC.com

驗證過程為:區塊打包成功后對區塊中的區塊頭進行hash運算,將運算結果與當前全網難度比對,若運算結果小于全網難度,則成功廣播。但如果運算結果大于全網難度,則需要重新構造區塊頭再次循環。

由于hash算法的不可逆性質,礦工只能挨個去嘗試改變區塊頭的構造來滿足難度要求,算力越大,滿足難度要求的可能性就越大,這就是POW工作量證明機制。

礦工需要不斷改變區塊頭的信息,使得SHA256D<全網難度,那么在第一次驗證失敗后如何更改區塊頭信息呢?

區塊頭中的數據,Version,PrevBlock,Bits,Time在同一時刻是一定的,不會發生變化。礦工能夠修改的部分為Nonce和MerkleRoot。

Nouce是一個四個字節的隨機數,可能取到的值有2^32個。在早期使用CPU與GPU進行比特幣挖礦時,礦工只需要通過改變Nonce的值來重新構造區塊頭從而得到新的SHA256D。

MerkleRoot是對區塊內所有交易進行hash運算的256位hash值,改變coinbase的輸入信息和改變交易排列順序都可以改變MerkleRoot從而改變區塊頭得到新的SHA256D。

ASIC礦機出現后,Nonce提供的2^32可能取值無法將爆塊時間控制在10分鐘,故現階段礦工通過修改Nonce和MerkleRoot兩種方式來重構區塊頭。

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