如何理解挖矿(挖矿的原理是什么)

在文章的留言中，很多朋友会用比特币来解释区块链。区块链和比特币有什么关系？答：区块链是分布式存储，比特币是基于这种存储的应用。其他电子货币应用程序，如莱特币和以太坊，都是基于区块链的。理论上，用上层应用来解释底层存储是不合适的。
如上图，mysql是底层存储，微信是上层应用，用微信来解释mysql是不合适的。今天，从技术的角度，让我们来谈谈区块链的“采矿”是什么。先说结论。区块链矿业的本质是什么？答：生成块并将其链接到区块链的过程就是挖掘。矿工是挖掘矿井的人。什么是街区？答：如《1分钟了解区块链的本质》中所述，块是可以存储数据的存储空间。
如上所示，块分为块头和块体。体内储存了什么？答：你想保存的内容和上层应用有关，就像你想在mysql中保存的内容取决于上层应用一样。比如比特币使用的区块链，里面存储了比特币的交易记录。头中存储了什么？答：与这个块和区块链相关的一些元数据存储在块头中。
如上所示，块标题中有三个常见属性：
前一个块的哈希值什么是区块链？这些积木是如何连接在一起的？a:结构节点{ node * prev//前一个节点int时间；//timestamp int nonce；//随机数void * node _ body//存储数据}节点；
链表，节点指针可以作为这个节点的唯一标识符，下一个节点通过存储上一个节点的指针来链接链表。
类似的，一个块的哈希可以作为一个块的唯一标识，下一个区块链通过存储前一个块的哈希来对这些块进行处理。这是区块链。说完了区块和区块链的概念，我们再来说说挖掘，也就是区块的生成。在此之前，我们先来说说区块链的三个特点：
历史区块是无法改变的，也就是“区块链只能写成日志，不能像mysql那样随机”。新块只能在最新块之后生成，即“必须完成同步全网最新区块链数据的工作，才能开始新块生成。”很难生成新的块，只有满足一定条件的新块才会有效。如果最新的区块链数据已经同步，在生成新数据块之前必须满足什么条件？答：对最新的块头进行两次SHA256计算，得到256位的哈希结果。高阶48位必须是0x00000000FFFF，这样挖掘才会成功。画外音：这句话很重要，也是本文的核心。为什么大家都说“挖矿”难？从限定的hash值反推出块头，填入对应的“前一个块hash值”、“时间”、“随机数”不就可以了吗？答：嗯，这个，哈希(SHA256是一种哈希算法)是不可逆的。例如，MD5md5(string)=md5_result众所周知：
从字符串中很容易计算出相应的md5值，但是从md5值推导出字符串是不可能的。可以认为哈希结果是完全随机的。要得到第一个48位的哈希结果必须是0x00000000FFFF，就像连续掷硬币48次，每次都得到想要的结果一样，概率是(1/2) 48。如你所见，这就像在山上捡起一块石头，那只是一块石头。那么应该如何找到合格的块头，才能顺利挖到矿呢？答：穷举法。块头中有一个随机属性nonce。该属性从0开始，遍历到2 ^ 32，计算块头的哈希值。如果哈希结果满足条件，则挖掘成功。伪代码如下：byte[32]=prev block hash；//前一个块的Hash(int I=0到2 32){//遍历所有整数int time=now()；//时间戳blockheader=new (byte [32]，time，I)；//生成块头hashResult=sha 256d(block header)；//计算hash值if(hash result 208==0x 00000000 ffff){//hash符合预期的echo“bingo”；//挖到矿}}看上面的算法。只要程序运行的时间足够长，就可以一直挖到矿？答：错了。如果别人有很强的计算能力，在你挖矿之前，如果别人的老师变成了新块，播到了区块链网，而你所在的地方不是最新的区块链，你挖的矿就作废了。这时候你就要放弃之前所有的工作，先把最新的数据和网络同步，然后重新开始挖。有什么方法可以加快挖矿速度？答：从建筑的角度来看
“缓存”无效：每个块的哈希值不一样，每个时间戳也不一样。历史上计算出来的值并不能通过“查表”来节省时间。放大是有效的：增强单CPU的计算能力，用GPU代替CPU，用专用芯片计算SHA256D等。都是有效的，但是扩大规模总是有一个极限，单台机器总是会遇到瓶颈。横向扩展是有效的：单机不行，我们并行运行吧，一台机器。
如上图，这是青藏高原上的比特币矿。廉价的电力吸引了无数矿工。总之，什么是区块链的采矿？答：在最新区块链的数据上，生成一个合格区块并链接到区块链的过程就是挖掘。关于区块链和采矿，可能还有许多问题：
如何保证数据的一致性？这TM怎么了？挖这个东西有什么意义？这不是纯粹浪费电吗？这和比特币有什么关系？比特币如何保证总量有限……这些疑惑，下一分钟给你解释。希望在这短短的一分钟里，大家明白挖矿的本质。