BTC-挖矿

比特币系统中有两种节点，一种是全节点，另一种是轻节点。

全节点的特点

在本地硬盘上始终在线维护完整的区块链信息 在内存中维护 UTXO 集，以快速验证交易的正确性 监控比特币网络上的交易信息，验证每笔交易的合法性 监控其他矿工挖出的区块，验证其合法性：区块中的每一笔交易都必须合法（包括铸币交易及其区块奖励） 发布的区块是否满足难度要求，难度目标阈值的设置是否正确，每两周调整一次区块的挖矿难度正在延伸最长的合法链挖矿：决定挖哪条链决定区块中包含哪些交易决定当有等长分叉时选择哪个分叉（默认选择第一个收到的区块的分叉）

轻节点的特点是它并不总是在线，不需要保存完整的区块链，只要保存每个区块的区块头（这个大约是全节点大小的 1000 倍）必须保存所有交易，只有与自身相关的交易无法验证。大多数交易的合法性只能针对与自己相关的交易的合法性进行检查。无法检测到比特币网络上发布的块的正确性。挖矿难度可以验证（因为挖矿时只用区块头信息计算hash值，而区块头信息由轻节点保存）只能检测哪条链最长，

轻节点假设矿工不会沿着非法链继续挖矿。

比特币网络中的大多数节点都是轻节点。如果你只是想转账而不是挖矿，你只能使用轻节点。

矿业

当挖矿过程中发现新区块时，应停止挖矿免费挖矿btc网站，从UTXO中取出一系列合法交易，形成候选区块，在刚刚出块后开始挖矿。因为一方面这个块中的交易可能是刚刚挖出的块的副本，另一个本质原因是候选块的块头有一个指向前一个块的哈希指针。因为最新的区块发生了变化，哈希指针也会随之变化。

那么是不是因为浪费了之前的工作而感到遗憾呢？其实也不可惜，因为之前学过挖矿过程的无记忆（progress free）。无论是在刚才的区块上继续挖矿，还是组装新的区块继续挖矿，成功的概率都是一样的。

比特币系统安全保障

密码保证

因为别人无法知道你的私钥，无法伪造签名，也无法转移你账户中的BTC。但这种加密保证是建立在“系统中的大多数节点都是诚实的”的前提下，即人们不会接受那些非法交易进入区块链。

共识机制

采矿设备

CPU→GPU→ASIC

第一代挖矿设备：CPU（通用计算）

最早的时候，大家都是用普通电脑挖矿，但是设置一台专门的电脑挖矿是很不划算的。因为计算机的大部分内存是空闲的（挖矿只使用了一小部分内存），大部分CPU都是空闲的（计算哈希值的操作只使用了通用CPU中的一小部分指令） 、硬盘等很多资源也闲置了。随着挖矿难度的增加，在通用计算机上使用 CPU 进行挖矿很快就会变得无利可图。

第二代挖矿设备：GPU（通用并行计算）

GPU主要用于通用的大规模并行计算。挖矿还是有很多浪费，GPU噪音很大，很多还是浪费的（比如那些用于浮点计算的）。近几年GPU价格快速上涨，这不仅是DL大行其道的原因，其实很多GPU都是买来挖矿的。但是，挖矿难度已经增加到不值得使用GPU的地步，不会有那么多人购买GPU来挖比特币。

第三代挖矿设备：ASIC芯片（挖矿专用）

ASIC 代表专用集成电路。其中，还有专门为挖矿设计的芯片。没有额外的电路，不能做任何其他事情。它的性价比是最高的，为某种加密货币设计的ASIC芯片只有两种货币使用同一个挖矿谜题才有可能挖出这种加密货币。

一些加密货币刚上线的时候，为了吸引更多的人来挖矿，特意使用了和其他现有加密货币一样的挖矿谜题。这种情况称为合并挖掘。

开发用于挖掘特定加密货币的ASIC芯片需要一定的时间，但与开发通用芯片相比已经非常快了。例如，开发用于比特币挖矿的 ASIC 芯片大约需要一年时间。然而，加密货币的价格变化相对剧烈。碰巧的是，比特币的价格在几个月内下跌了 80%。由于加密货币价格的波动，这些挖矿设备的开发也存在很大风险。

挖矿的竞争越来越激烈，定制的 ASIC 芯片可能在几个月后就过时了，到时候就要购买新的 ASIC 芯片来竞争了。ASIC矿机上市后的大部分利润都在前几个月，而且这个设备的迭代也非常块状。

购买ASIC矿机，往往需要先支付预订费，过一段时间厂家才会寄出。事实上，一些黑心厂商在生产后不交付给用户，声称生产尚未完成，然后在这个黄金时间用矿机挖比特币。但是可以看到，比特币系统中的算力突然大幅提升，这通常是由于大型厂商生产新的矿机所致。因此，真正的赚钱者不一定是挖矿，而是卖矿机。

ASIC 电阻

为了让通用计算机参与挖矿过程，抵制ASIC芯片化，一些加密货币使用Alternative挖矿难题来对抗那些只为解决特定挖矿难题而设计的ASIC矿机。

比特币挖矿趋势：大型矿池

单个矿工挖矿的收益非常不稳定，10分钟的平均出块时间是针对比特币系统中所有矿工的。矿工用矿机挖一个矿可能需要很长时间，除了挖矿之外，还要承担全节点的其他职责。

矿池组织了很多矿工。一般结构是一个矿工（矿池管理器）全节点驱动多台矿机。下级矿工只负责计算哈希值，全节点的其他功能仅由矿工承担。获得利润后，我们将一起分配。

矿池收益如何分配？

如果矿池中的矿机都属于同一个组织，那么如何分配只是公司内部如何支付工资的问题。

如果矿工来自不同的机构，此时矿工很可能分布在全球各地，但他们都已经加入了矿池。矿工联系矿工，矿工分配给他计算哈希值的任务。矿工计算出结果后，将结果发送给矿工，最终获得出块奖励，共同参与分红。

可以平均分配吗？也就是说，挖出一个区块后，奖励会平均分配给所有矿工。这完全是吃大锅饭的模式。有的矿工可以不做工作或者少做工作，所以需要根据矿工的贡献来分配，所以这里也需要工作量证明来证明每个矿工所做的工作。

单独每个矿工的收益不稳定的原因是挖矿难度太高（相对于比特币系统的平均出块时间），所以可以认为矿池会降低挖矿难度。比如原来要求前面有70个0，现在矿池只需要前面60个0，这样就挖出了一个份额（几乎是有效块），也就是这个块满足一定难度的要求程度。矿工挖出这些区块后，将其提交给矿工。矿工拿到这些块是没有用的，只是因为目标空间是这个问题的解空间的一个子集，而且解决这两个问题的过程是相同的（都是计算哈希），所以这些块作为证明矿工完成的工作量。

矿工在参与矿池时可以吞下区块奖励吗？

会不会有这样的矿工：挖股票并提交给矿工，挖真矿并发布获得区块奖励？这是不可能吞掉区块奖励的，因为每个矿工的任务是由矿工分配的，矿工负责组装区块，然后交给矿工不断尝试CoinBase中的nonce和额外的nonce交易，是有可能的，也就是说，将它们划分并分配给不同的矿工。需要注意的是，CoinBase 交易中的收款人地址是矿工的地址，而不是任何矿工的地址。

如果把铸币交易的地址改成自己的，然后去挖矿，提交的共享矿工就不会被识别，所以还是没用。

矿池之间的竞争

矿池之间存在竞争者。一种竞争方式是在对方的矿池中制造麻烦，即派一些矿工加入对方的矿池进行挖矿，只提交股份，但挖的是真矿。扔掉它，故意不犯。但是，如果竞争对手的矿池仍然获得区块奖励，这些矿工也可以参与分红。

大型矿池的危险

如果没有矿池，如果要发起 51% 攻击，攻击者将不得不花费大量的硬件成本。有了矿池，矿池其实是集中算力的，攻击者的算力未必很多，只要吸引大量不明真相的人把算力集中在自己身上矿池。

2014年，GHash矿池总算力超过了比特币系统总算力的一半，引发恐慌免费挖矿btc网站，随后GHash主动降低算力，防止大家对比特币失去信心。

现在的矿池算力还是比较分散的，有几个矿池在竞争，但是一个集体的算力可以隐藏分散在不同的矿池中。简单的。

这有点类似于云计算中ODC（按需计算）的概念。通常这些节点是不需要维护的，需要计算的时候一起调用。

矿池收取管理费，有的收取部分区块奖励，有的收取所赚取的交易费。恶意矿池可以在发起攻击前故意将管理费保持在非常低的水平，从而吸引大量矿工进入矿池。

假设出现超大型矿池，具体可以发起哪些攻击？

假设一个矿池占据了一半以上的算力，可以发起如下攻击：

[1] 分叉攻击

由于算力占比过半，并且矿工的挖矿任务是分布式并行进行的，所以分叉链增长迅速，最终会成为最长的合法链。

[2] 抵制

假设攻击者不喜欢账户 A，所有与 A 相关的交易都不允许上链。这时，如果有人发布了一个包含与 A 相关的交易的区块，它可以快速发布一个不包含这些交易的区块，然后不必等待 6 个确认的区块，立即将其发布到比特币网络上进行竞争为最长的法律链。

之所以在这里不需要等待，是因为之前普通的分叉攻击等了几个确认的区块，只是为了让收款人认为没有问题，已经成功收款。这里没有这样的担忧。

之前学共识协议的时候学的。当大部分节点都是诚实节点时，记账权也可能落入恶意节点手中。它可能根本不会发布一些交易，但在那种情况下，总会有诚实的交易。节点愿意发布这些交易，所以没关系。

但在这种情况下，当恶意节点拥有大量计算能力时，它总是可以将一些交易保持在链外。也就是说，完全可以公开抵制某些交易，让其他矿工不敢随便打包这些交易，因为很可能自己辛辛苦苦挖出来的矿最终会变成弃块。

[3] 无法盗取硬币

算力再强，因为不可能伪造别人账户的签名（除非他们获得了自己的私钥），所以不可能伪造交易从别人的账户中转移BTC。即使依靠自己强大的算力，强行在区块链上发布非法区块，继续沿着这条链延伸，诚实节点仍然不会沿着这条非法长链延伸，所以还是没用。

综上所述，对于矿工来说，矿池已经把“小概率中大奖”变成了“小概率获得小利润”。矿池对整个比特币系统构成一定的安全威胁。