
挖矿的基本原理
比特币挖矿是构建候选区块、反复计算并寻找合格区块头哈希的过程。矿工找到结果后广播区块,全节点依据共识规则独立检查。计算达标只是条件之一,区块中的交易也必须有效。
理解这个过程,可以把它拆成组织交易、尝试计算和验证结果三个环节。矿工投入计算资源寻找答案,其他节点检查答案是否符合统一规则;参与计算并不意味着拥有修改规则的权力。

哈希、Nonce与工作量证明
哈希是数据经过密码学算法得到的摘要。输入发生变化,摘要通常也随之显著变化。挖矿要求把区块头哈希作为数值比较时,不超过规定目标值。Nonce是区块头中供矿工调整的字段之一,用来产生新的尝试。

工作量证明利用了寻找合格结果困难、检查结果容易的特点。它不能证明某个矿工实际尝试了固定次数:一次尝试也可能成功,但在大量尝试中,成功概率受到目标值约束。
算力、目标值与难度
算力表示单位时间内进行哈希尝试的能力。目标值越小,单次尝试成功的概率越低,对应的挖矿难度越高。比特币通过周期性调整难度,使出块节奏在长期统计上接近设计目标。
算力可以理解为尝试速度,难度则描述门槛有多严格。速度提高会增加单位时间内的尝试机会,但不能保证某次尝试成功,也不能保证下一个区块在固定时刻产生。
区块链、分叉与确认
区块通过前一区块的哈希连接,交易则通过默克尔树汇总到区块头。节点面对多条有效分支时,依据累计工作量选择链。交易所在区块后面继续增加区块,会提高改写这段历史所需的工作量。
因此,“确认增加”表达的是交易所处历史得到更多后续工作量支持,而不是绝对不可更改。同样,所谓“最长链”容易引起误解:比较的关键是有效链的累计工作量,不能只数区块。
奖励与适用范围的常见疑问
区块奖励由区块补贴和所收录交易的手续费组成,通过区块首笔coinbase交易领取。这里的coinbase是交易类型名称。奖励受到共识规则限制,矿工不能自行填入任意数量。
所有区块链都这样挖矿吗?以太坊采用权益证明,由质押ETH的验证者参与提议和验证区块。它同样使用区块、哈希和节点等概念,但组织共识的方式不同。理解某条链时,应先明确其共识机制,再判断“矿工”“算力”和“质押”等术语是否适用。