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ERO:挖礦從入門到精通(三):POW挖礦邏輯過程_ROOT

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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。

金色財經挖礦數據播報 | BSV今日全網算力下降6.69%:金色財經報道,據蜘蛛礦池數據顯示:

BTC全網算力115.312EH/s,挖礦難度15.78T,目前區塊高度636802,理論收益0.00000812/T/天。

ETH全網算力188.565TH/s,挖礦難度2402.28T,目前區塊高度10357557,理論收益0.00840294/100MH/天。

BSV全網算力1.826EH/s,挖礦難度0.29T,目前區塊高度641407,理論收益0.00049281/T/天。

BCH全網算力2.920EH/s,挖礦難度0.40T,目前區塊高度641634,理論收益0.00030824/T/天。[2020/6/29]

金色財經挖礦數據播報 | ETH今日全網算力下降5.09%:金色財經報道,據蜘蛛礦池數據顯示:

ETH全網算力170.685TH/s,挖礦難度2133.28T,目前區塊高度9724625,理論收益0.00801534/100MH/天。

BTC全網算力95.030EH/s,挖礦難度16.55T,目前區塊高度622595,理論收益0.00001519/T/天。

BSV全網算力2.900EH/s,挖礦難度0.39T,目前區塊高度627404,理論收益0.00062060/T/天。[2020/3/23]

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

動態 | 加拿大圣弗朗西斯澤維爾大學因黑客秘密挖礦關閉整個網絡:據thenextweb報道,總部位于加拿大新斯科舍省的圣弗朗西斯澤維爾大學透露,黑客利用惡意軟件監控其服務器以運行其加密挖礦導致該大學不得不關閉整個校園網絡。該大學表示預計其服務將很快恢復并運行。[2018/11/7]

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。

俄羅斯礦場盜用超100萬美元的電力挖礦:俄羅斯羅斯奧倫堡市的警察在調查不尋常的電力消耗情況時,發現了該國最大的加密貨幣開采設施之一。這些不知名的礦工非法在一個封閉的工廠里建立了他們的農場,把電纜插進了附近的變電站。這個農場配備了強大的應用程序專用電路。據Ren TV報道,據初步估計,這些采礦設備已經使用了價值6000萬盧布(超過100萬美元)的電力,然而礦工們從未繳納電費。[2018/4/13]

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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