挖礦

聽到「挖礦」一詞，很多人馬上想到的情境應該就是頭戴鋼盔，手拿十字鎬到某深山去挖黃金吧。區塊鏈世界所說的挖礦，是指節點將新區塊寫入區塊鏈的過程，而第一個驗證成功的節點可以從區塊鏈平台得到礦工獎勵，參與挖礦的節點我們又稱之為「礦工」。

PS: 礦工獎勵通常是該區塊鏈的原生加密貨幣，Ex: 在比特幣區塊鏈上挖礦，礦工獎勵就是比特幣，在以太坊上挖礦，礦工獎勵則是以太幣。

既然挖礦過程的標的物是區塊，我們就先來聊聊區塊吧!

在我們之前的文章《區塊鏈是什麼?》有提到區塊的內容物是交易紀錄，但其實區塊裡除了交易紀錄外，還有存許多資訊，我們這邊來介紹幾個區塊裡一定要有的資訊吧。

區塊一定要有的資訊包含以下8項:
1. 交易紀錄(transactions)
2. 前一個區塊的雜湊值(previous hash value)
3. 此區塊的雜湊值(hash value)
4. nonce
5. 當前難度(difficulty)
6. 區塊產生的時間戳(timestamp)
7. 礦工(miner)
8. 礦工獎勵(miner reward)

之前常看到其他文章說，區塊鏈就是區塊串成鏈，而區塊串成鏈的方法，就是每個區塊會存前一個區塊的雜湊值，使得每個區塊是環環相扣的，形成鏈狀，這也就是區塊鏈實作的方式囉。

挖礦的流程就像成一群學生(礦工)在做填空題，而題目就是區塊裡面的這8個欄位(交易紀錄、時間戳、難度…)，第一個填完這8個欄位的學生可以得到獎勵，得到獎勵的學生必須將答案告知其他學生，讓其他學生一起把答案記錄下來，並開始下一題。
學生做填空題的過程可分成10個步驟：

Step1: 填寫交易紀錄欄位。節點從交易池驗證及打包交易紀錄進尚未上鏈的新區
塊。
Step2: 填寫時間戳欄位。交易紀錄打包進尚未上鏈的新區塊後，節點將當下
的時間點記錄進該尚未上鏈的新區塊。
Step3: 填寫前一個區塊雜湊值欄位。節點去查看區塊鏈上最新區塊的雜湊
值記錄進該尚未上鏈的新區塊。
Step4: 填寫難度欄位。節點直接取得現在區塊鏈上記錄的難度值進該尚未上鏈的
新區塊。
Step5: 填寫礦工獎勵欄位。以比特幣為例，節點能得到的獎勵是被定義好的，每
21萬個區塊，獎勵會減半，初始為50個比特幣。
Step6: 計算雜湊值欄位。節點會先隨機產生一個值填入nonce，再將nonce和
Step1~Step3填完的3個值(交易紀錄, 時間戳, 前一個區塊的雜湊值)，整
包丟進雜湊函數，取得雜湊值。

Step7: 判斷雜湊值是否符合規定。區塊鏈平台會規定產生出來的雜湊值須符合某
規定，才代表該雜湊值正確。以比特幣區塊鏈為例，其規定產生出來了雜
湊值的前n個值要是0，而這個n值會隨著難度值變高而變高。若符合規
定，nonce和雜湊值欄位就都找到正確值了，若不符合規定，則回到
Step6，繼續猜nonce的值。

Step8: 填寫礦工欄位。第一個找到符合規定雜湊值的節點，將其帳戶填入礦工欄
位。
Step9: 廣播給其他節點知道。第一個找到符合規定雜湊值的節點，將它完成8個
資訊填空傳給其他節點確認，其他節點確認無誤後，就會將此區塊記錄上
區塊鏈了。

Step10: 第一個找到符合規定雜湊值的節點收到區塊鏈平台給的礦工獎勵。

看完上面的流程，應該不難發現在 Step6~Step7是最花時間的，因為要不斷嘗試不同的nonce，努力讓雜湊函數產生符合規定的雜湊值。由於只有第一個猜出nonce值的節點才會獲得礦工獎勵，所以礦工電腦的效能就是能否獲得挖礦獎勵的重大關鍵了。

PS: 以上的內容，皆是以工作量證明(Proof Of Work, POW)這個共識機制來說明的，也是目前比特幣區塊鏈採用的共識機制。共識機制我們未來會再寫一篇文章跟大家分享喔^^

現今礦工電腦大多採用專門挖礦的ASIC晶片，效能可以說是非常驚人，而電腦規格提升，挖礦的時間便大幅的縮短。比特幣區塊鏈規定每10分鐘產出一個區塊，並在每2016個新區塊上鏈後，調整一次難度。當比特幣區塊鏈發現區塊的平均產出時間低於10分鐘，就會將難度上調，試圖讓挖礦時間靠近10分鐘。

以比特幣區塊鏈為例，難度調高就是增加雜湊值前面為0的個數。假設難度為8，代表猜出雜湊值為前8位0才符合規定，當這個難度平均產出區塊時間小於10分鐘，可能就會把難度調整成9，也就是猜出雜湊值為前9位0才符合規定。

以上就是挖礦的內容啦～

相信看完文章的大家對挖礦應該有一定瞭解了，如果喜歡可以幫我們推薦給更多想了解區塊鏈知識的朋友呦～
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