加密货币挖矿的历史和基础知识
加密货币挖矿是在区块链网络上验证交易并将其添加到公共分类账的过程，即使用专门的硬件和软件解决复杂的数学方程。这个过程对于维护区块链网络的安全性和完整性非常重要。 挖矿的目的是确保网络上的交易准确有效，防止欺诈和双重花费。矿工利用算力解决复杂的数学问题，对交易进行验证并创建新区块。第一个成功解决问题的矿工将获得加密货币奖励。 挖矿为用户提供了一个去中心化的网络，用户无需中介即可相互交易，因而是加密货币生态系统的一个关键组成部分。挖矿过程有助于维护区块链网络的安全和透明，并确保以公平透明的方式创建和分发新代币。
1. 加密货币挖矿（PoW）概述
加密货币挖矿（如比特币挖矿）是一个高度竞争的过程，涉及大量资源消耗。在比特币网络中，交易被打包成块，需要进行大量计算才能得到证明或确认，这个证明或确认的过程即是挖矿。只有拥有专门的软硬件设备的矿工才在挖矿市场上具备竞争力，因此要参与挖矿就需要大量投资。对挖矿奖励的竞争促进了矿池的创建，矿工可以把各自的算力结合起来，提高解决问题和获得奖励的几率，有助于更加均衡地分配挖矿奖励，降低算力的集中。 \
挖矿算法由多个步骤组成，包括打包交易，验证交易有效性，选择最近的区块，并尝试解决新区块的工作量证明（PoW）问题。矿工使用PoW算法搜索可接受的区块，具体方法是增加一个随机数，并取结果区块头的哈希值，直到哈希值小于预定目标值。挖矿性能以每秒可以执行的哈希运算的次数来衡量，挖矿难度是根据区块创建速度定期调整区块的哈希目标值来调节的。
比特币挖矿过程
为便于大家了解加密货币的挖矿过程，我们将分阶段进行具体介绍：
交易哈希：比特币挖矿的第一步是使用哈希函数从内存池中提交待处理的交易。每一个提交的交易都会生成一个固定的输出哈希，作为交易标识符。
创建默克尔树：默克尔树将交易哈希组织成对来验证数据结构内容。它用数据块加密哈希标记节点，用子节点标签哈希标记内部节点。
发现区块头：区块头帮助矿工识别具有唯一哈希的单个区块。矿工结合候选区块的根哈希、前一个区块的哈希和一个随机数来创建有效的哈希。
验证区块哈希：协议会确定一个目标值，目标值应高于区块哈希的输出。矿工需多次修改随机数来验证区块哈希，因为无法修改另外两个参数的值。
挖矿难度：挖矿难度代表的是一个复杂的密码难题。找到正确的区块哈希所需的时间越长，难度就越大。挖矿难度也取决于加密网络中矿工的数量。下图即表示了算力单位和比特币的挖矿难度变化。
H/s=每秒哈希数 KH/s=每秒1,000次哈希 MH/s=每秒1,000,000次哈希 GH/s=每秒1,000,000,000次哈希 TH/s=每秒1,000,000,000,000次哈希 PH/s=每秒1,000,000,000,000,000次哈希 1,000 H/s=1KH/s 1,000KH/s=1 MH/s 1,000 MH/s=1 GH/s 1,000 GH/s=1TH/s 1,000TH/s=1PH/s验证区块哈希：本阶段，矿工将新发现的区块发送给对等矿工进行哈希验证，对等矿工节点使用安全哈希算法256（SHA-256）来检查数据完整性，并识别哈希问题以及是否存在篡改。
确认区块并发布：对等矿工验证区块并达成共识后，候选区块就会成为已确认区块。新区块被添加到区块链的末尾。当矿工无法验证候选区块哈希时，就会丢弃候选区块，这对矿工来说是一次失败的尝试。
比特币挖矿节点将主动调节创建新区块的速率至平均每10分钟。随着矿工越来越多，区块创建速率会上升，挖矿难度也会相应上升。而挖矿难度的上升又会导致区块创建速率的回落。新区块必须保持在平均每10分钟的创建速率，这是中本聪特别设定的，是为了在快速确认时间和因链分裂和孤立区块导致的工作量浪费之间取得权衡。
比特币减半
每成功挖出一个区块，矿工将获得一定数量的比特币和该区块的交易费作为奖励。新区块的奖励由网络的所有参与者共同商定，目前为6.25个比特币，而创始之初为50个比特币。奖励会在每达到210,000个区块时减半，在达到2100万比特币总量时将不再产生奖励，届时处理交易的矿工将仅有交易费的奖励。不过，比特币的价值不仅仅取决于挖矿奖励，市场需求、监管变化和市场情绪等因素都会影响比特币的价值。
2. 加密货币挖矿的历史及发展
加密货币挖矿可以追溯到比特币早期。2009年比特币刚推出时，挖矿是通过标准个人电脑和CPU完成的。随着比特币被越来越多的人认可，挖矿难度也不断增加，需要更大的计算能力和资源。
第一个比特币矿池成立于2010年，矿工可以把各自的处理能力和资源聚集到一起，以提高解决难题并获得奖励的机会，有助于更平等地分配挖矿奖励，并最大限度地减少挖矿算力的集中。
经过一步步发展，挖矿也越来越专业化，矿工使用专门的硬件和软件设施来提高效率和竞争力。于2013年推出的专用集成电路（ASIC）便是专门用于比特币挖矿的设备，极大地提高了挖矿的速度和效率，详细信息我们将在下一节探讨。
挖矿产业的发展也催生了新的加密货币的产生，每种加密货币都有自己的一套挖矿算法和标准。现在市场上存在数百种加密货币，每种都有自己的挖矿生态。了解挖矿的历史及其发展对于理解挖矿行业的当前地位和未来可能性至关重要。
3. 挖矿现状
如今的挖矿业由少数几种主流加密货币（如比特币和莱特币）主导。比特币的挖矿算力最高，其次是莱特币。挖矿产业最发达的几个国家是美国、中国、加拿大、俄罗斯和哈萨克斯坦。但最近，中国的比特币挖矿产业受监管政策的影响，遭受了悬崖式下跌。
来源：statista.com
需要注意的是，以太坊已从工作量证明（PoW）挖矿转移到权益证明（PoS）挖矿。以太坊向PoS挖矿的过渡是通过以太坊2.0升级实现的，这是以太坊区块链所做的重大改变。以太坊2.0引入了一种新的共识算法，称为信标链（Beacon Chain），负责协调验证者和管理PoS共识过程，这与PoW挖矿形成鲜明对比。在PoW挖矿中，矿工们相互竞争，用算力解决复杂的数学问题。一般认为，PoS挖矿比PoW挖矿更加环保，资源消耗更低。在下一节中，我们将详细介绍加密货币挖矿的基础知识，包括PoW和PoS挖矿，以及行业中使用的不同类型的挖矿算法。通过基础知识的学习，大家应该能够更深入地了解这个区块链生态系统重要构成的挖矿活动所带来的挑战和机遇。
加密货币挖矿的历史和基础知识
加密货币挖矿是在区块链网络上验证交易并将其添加到公共分类账的过程，即使用专门的硬件和软件解决复杂的数学方程。这个过程对于维护区块链网络的安全性和完整性非常重要。 挖矿的目的是确保网络上的交易准确有效，防止欺诈和双重花费。矿工利用算力解决复杂的数学问题，对交易进行验证并创建新区块。第一个成功解决问题的矿工将获得加密货币奖励。 挖矿为用户提供了一个去中心化的网络，用户无需中介即可相互交易，因而是加密货币生态系统的一个关键组成部分。挖矿过程有助于维护区块链网络的安全和透明，并确保以公平透明的方式创建和分发新代币。
1. 加密货币挖矿（PoW）概述
加密货币挖矿（如比特币挖矿）是一个高度竞争的过程，涉及大量资源消耗。在比特币网络中，交易被打包成块，需要进行大量计算才能得到证明或确认，这个证明或确认的过程即是挖矿。只有拥有专门的软硬件设备的矿工才在挖矿市场上具备竞争力，因此要参与挖矿就需要大量投资。对挖矿奖励的竞争促进了矿池的创建，矿工可以把各自的算力结合起来，提高解决问题和获得奖励的几率，有助于更加均衡地分配挖矿奖励，降低算力的集中。 \
挖矿算法由多个步骤组成，包括打包交易，验证交易有效性，选择最近的区块，并尝试解决新区块的工作量证明（PoW）问题。矿工使用PoW算法搜索可接受的区块，具体方法是增加一个随机数，并取结果区块头的哈希值，直到哈希值小于预定目标值。挖矿性能以每秒可以执行的哈希运算的次数来衡量，挖矿难度是根据区块创建速度定期调整区块的哈希目标值来调节的。
比特币挖矿过程
为便于大家了解加密货币的挖矿过程，我们将分阶段进行具体介绍：
交易哈希：比特币挖矿的第一步是使用哈希函数从内存池中提交待处理的交易。每一个提交的交易都会生成一个固定的输出哈希，作为交易标识符。
创建默克尔树：默克尔树将交易哈希组织成对来验证数据结构内容。它用数据块加密哈希标记节点，用子节点标签哈希标记内部节点。
发现区块头：区块头帮助矿工识别具有唯一哈希的单个区块。矿工结合候选区块的根哈希、前一个区块的哈希和一个随机数来创建有效的哈希。
验证区块哈希：协议会确定一个目标值，目标值应高于区块哈希的输出。矿工需多次修改随机数来验证区块哈希，因为无法修改另外两个参数的值。
挖矿难度：挖矿难度代表的是一个复杂的密码难题。找到正确的区块哈希所需的时间越长，难度就越大。挖矿难度也取决于加密网络中矿工的数量。下图即表示了算力单位和比特币的挖矿难度变化。
H/s=每秒哈希数 KH/s=每秒1,000次哈希 MH/s=每秒1,000,000次哈希 GH/s=每秒1,000,000,000次哈希 TH/s=每秒1,000,000,000,000次哈希 PH/s=每秒1,000,000,000,000,000次哈希 1,000 H/s=1KH/s 1,000KH/s=1 MH/s 1,000 MH/s=1 GH/s 1,000 GH/s=1TH/s 1,000TH/s=1PH/s验证区块哈希：本阶段，矿工将新发现的区块发送给对等矿工进行哈希验证，对等矿工节点使用安全哈希算法256（SHA-256）来检查数据完整性，并识别哈希问题以及是否存在篡改。
确认区块并发布：对等矿工验证区块并达成共识后，候选区块就会成为已确认区块。新区块被添加到区块链的末尾。当矿工无法验证候选区块哈希时，就会丢弃候选区块，这对矿工来说是一次失败的尝试。
比特币挖矿节点将主动调节创建新区块的速率至平均每10分钟。随着矿工越来越多，区块创建速率会上升，挖矿难度也会相应上升。而挖矿难度的上升又会导致区块创建速率的回落。新区块必须保持在平均每10分钟的创建速率，这是中本聪特别设定的，是为了在快速确认时间和因链分裂和孤立区块导致的工作量浪费之间取得权衡。
比特币减半
每成功挖出一个区块，矿工将获得一定数量的比特币和该区块的交易费作为奖励。新区块的奖励由网络的所有参与者共同商定，目前为6.25个比特币，而创始之初为50个比特币。奖励会在每达到210,000个区块时减半，在达到2100万比特币总量时将不再产生奖励，届时处理交易的矿工将仅有交易费的奖励。不过，比特币的价值不仅仅取决于挖矿奖励，市场需求、监管变化和市场情绪等因素都会影响比特币的价值。
2. 加密货币挖矿的历史及发展
加密货币挖矿可以追溯到比特币早期。2009年比特币刚推出时，挖矿是通过标准个人电脑和CPU完成的。随着比特币被越来越多的人认可，挖矿难度也不断增加，需要更大的计算能力和资源。
第一个比特币矿池成立于2010年，矿工可以把各自的处理能力和资源聚集到一起，以提高解决难题并获得奖励的机会，有助于更平等地分配挖矿奖励，并最大限度地减少挖矿算力的集中。
经过一步步发展，挖矿也越来越专业化，矿工使用专门的硬件和软件设施来提高效率和竞争力。于2013年推出的专用集成电路（ASIC）便是专门用于比特币挖矿的设备，极大地提高了挖矿的速度和效率，详细信息我们将在下一节探讨。
挖矿产业的发展也催生了新的加密货币的产生，每种加密货币都有自己的一套挖矿算法和标准。现在市场上存在数百种加密货币，每种都有自己的挖矿生态。了解挖矿的历史及其发展对于理解挖矿行业的当前地位和未来可能性至关重要。
3. 挖矿现状
如今的挖矿业由少数几种主流加密货币（如比特币和莱特币）主导。比特币的挖矿算力最高，其次是莱特币。挖矿产业最发达的几个国家是美国、中国、加拿大、俄罗斯和哈萨克斯坦。但最近，中国的比特币挖矿产业受监管政策的影响，遭受了悬崖式下跌。
来源：statista.com
需要注意的是，以太坊已从工作量证明（PoW）挖矿转移到权益证明（PoS）挖矿。以太坊向PoS挖矿的过渡是通过以太坊2.0升级实现的，这是以太坊区块链所做的重大改变。以太坊2.0引入了一种新的共识算法，称为信标链（Beacon Chain），负责协调验证者和管理PoS共识过程，这与PoW挖矿形成鲜明对比。在PoW挖矿中，矿工们相互竞争，用算力解决复杂的数学问题。一般认为，PoS挖矿比PoW挖矿更加环保，资源消耗更低。在下一节中，我们将详细介绍加密货币挖矿的基础知识，包括PoW和PoS挖矿，以及行业中使用的不同类型的挖矿算法。通过基础知识的学习，大家应该能够更深入地了解这个区块链生态系统重要构成的挖矿活动所带来的挑战和机遇。