虚拟货币挖矿是什么

 

2019年11月6日上午，中国政府网发布《产业结构调整指导目录（2019年本）》已于2019年8月27日第2次委务会议审议通过，现予公布，自2020年1月1日起施行。

《产业结构调整指导目录（2011年本）（修正）》同时废止。经查阅发现，在第一次征求意见稿中、处于淘汰产业的“虚拟货币挖矿”被删除了。

根据规定，淘汰类主要是不符合有关法律法规规定，不具备安全生产条件，严重浪费资源、污染环境，需要淘汰的落后工艺、技术、装备及产品。

此前征求意见稿中，「虚拟货币挖矿」为未标淘汰期限或淘汰计划的条目，为国家产业政策已明令淘汰或立即淘汰。

今天就说被国家发改委正名的虚拟货币挖矿，挖矿是什么呢？

如果非要一句话简单概括的话：在最新区块链的数据上，生成一个符合条件的区块，链入区块链的过程，就是挖矿。

“挖矿”的特点

1）“挖矿”的过程就是运行特定的计算公式，试图计算出符合特定规则的Hash值的一个过程；

2）“挖矿”的本质是：生成最新区块，挂在到区块链的末端；其本质也可以理解为：争夺账本的记账权。

3）“挖矿”为什么叫做“挖矿”，因为“生成新区快”这个操作成功，会获得大量的奖励；

4）有“挖矿”，自然有“矿工”，矿工指的是：所有运行（以比特币为例）比特币客户端，链接比特币网络的终端节点，比如CPU,GPU,矿机，矿池组等等

5）为什么大家对“挖矿”趋之若鹜？

因为能获得超出成本的大量的奖励；奖励包含两部分：

第一部分是：创建新区块成功，系统奖赏当前矿工的“奖励金”（又叫coinBase交易金），这部分占主要比例；

第二部分是：所生成的新区块里打包的所有交易的交易佣金（交易费用），这部分占一小部分；

6）接第五点，比特币系统为何要奖励矿工“coinBase交易金”?

对维持“系统”网络稳定，对确认比特币交易，对参与比特币认证的节点的奖励；因为挖矿同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支付”；这一点很重要！

PS：

中本聪在设计中规定：

1）新区块的产生速度是大约每10分钟一个（这里面用的大约，不是精确的十分钟），每一个新区块的产生都会伴随着一定数量的新币发行。每开采210,000个新区块（中本聪规定的&大约耗时4年），新币发行速率降低50%，初始奖励每区块50BTC，每隔4年奖励减半，目前奖励为12.5BTC。

2）十分钟是一个均值，生产速率每产生2016个新区块系统会自动调节一次，调节途径通过调整diffculty参数

挖矿技术原理

从技术上通俗地讲，“挖矿”即生成新区块的本质是：做一系列的哈希运算，当运算得到的哈希值符合目标规则，即为挖矿成功（其实，就是寻找符合条件的Nonce参数的过程，下文会详细解释，此处记住这个概念即可）。

也就是比较俩数值的大小，target目标值（固定）与哈希计算值（矿工每次计算算出来的值），这两个值的计算公式是什么呢？

这里直介绍两个关键信息：

1）难度系数：difficulty参数，顾名思义用来调节生成区块的难度的。该值决定了target的大小，

公式为：target=2**（256-Difficulty）

中本聪希望生成每个区块需要耗时10分钟，但是实际情况往往多变，生成区块（算出target）的时间有可能远小于十分钟（difficulty偏下）或者远大于十分钟（difficulty偏大）；

那么在每2016【2016=14（day）*24（hour）*60（min）/10(min）】个区块生成完毕之后，系统要自动调节difficulty参数大小；

调整公式为：New Difficulty= Old Difficulty*（最新的2016区块实际耗时/ 20160 minutes）.即：最新2016个区块花费时长与20160分钟（20160分钟是2016个区块期望的产出时间）比较所得。

2）随机数：Nonce参数，也可以理解为POW工作量证明的计数器；

该字段是最重要的一个字段，因为其实“挖矿”的过程就是寻找符合条件的Nonce值的过程；我们知道“挖矿”是做一些列的哈希计算的过程，该过程为：对区块头和nonce进行哈希运算【sha256(str(header)+str(nonce))】；如果本次所得的哈希值<=target，则“挖矿”成功；反之，Nonce+1，重复上述过程；

PS：

1）Nonce叫“随机数”的原因是因为原则上每次计算当前Nonce值可以随机产生。但是，实际情况下：什么方式最容易计算出目标值呢？穷举法；所以每次计算Nonce从0开始；

2）为什么说“挖矿”这么难呢？（上文中说的target值符合特定的规则：十六进制的以连续0开头，且连续的0越多越能符合命中规则）

打个比方：当前target值为连续20个0开头的十六进制数字；

一个不透明的口袋里有俩形状一模一样的乒乓球，一个红色（1），一个蓝色（0）；每次抓阄抓到蓝色则标记位0，红色标记位1，那么如果矿工想要“挖矿”成功，意味着：至少连续20次抓阄均抓到篮球。是不是瞬间觉得很难呢？

如果连续2016个区块的生成时间小于期望的20160分钟，系统会自动调节Difficulty系数，比如调节Difficulty系数之后，target变成了连续21个0开头的十六进制数字，此时，矿工想要挖矿成功，则需要连续21次抓到篮球，生成时间就会相对变长。是不是更难了呢？

如果连续2016个区块的生成时间大于期望的20160分钟，则调低难度系数。

为什么不能淘汰虚拟货币挖矿?

理由1： 物理学里面有一个非常深刻的概念叫熵增，就是物理世界看起来是总是走向无序。但是生命世界和物理世界不太一样，生命世界确实越来越走向有序。在这个意义下，区块链的共识系统有点像生命系统本身，自己的熵在减弱，它达到了共识，但挖矿消耗使得周围系统的熵变大。这是一个代价，但相比别的系统来讲，这个代价还是非常小。

理由2：全球算力也一直在稳步提升，挖矿消耗大量能源获取算力，是不可避免的，区块链由于他不可篡改，唯一性，挖矿的算力越高，那记录的区块就越可信，所以挖矿可以理解成一种制造信任机器的运行过程，挖矿是有意义的，国家要做的应该是要提高算力的能源利用率，因为算力是可共享的，不只是用在数字货币上，可以用在各行各业，例亦来云，把挖矿的算力应用到更多场景，也能为将到来的价值互联网提供安全的保障。所以说因为挖矿消耗能源而去否定挖矿的说法是不成立的，就好比发动机的发明，不能因为发动机造成大量的污染，而去否定它。更重要的是去改进发动机，有效的提高发动机的能源利用率。

理由3：中国矿机产业，工艺水平，都是引领全世界的，不能丧失国内的先发优势，缺少“中国芯”一直是国人的痛点，绝大部分芯片都被美国人控制，正因为挖矿行业，中国好不容易在ASIC芯片做到了突破，并且占据先机，如要淘汰，实属可惜。

理由4:  挖矿芯片是在不断升级中，从CPU->GPU->FPGA->ASIC挖矿芯片，而ASIC芯片的发展不局限于挖矿，人工智能利用ASIC芯片也有相当大的市场，挖矿芯片也是最先应用7nm的工艺技术的，矿机根本就不属于落后生产工艺装备，中国以ASIC芯片作为切入口，能走向更大市场。

理由5: 挖矿能为国家带来收益，第一，针对挖矿用户进行收税，第二，国家禁止火电挖矿造成环境污染是应该的，但一些边远贫穷地区的电厂有丰富而便宜的电，而电力储存的技术不完备。与其浪费，不如利用闲置电力发展挖矿，作为一种产业，能带动经济发展。