Bitcoin採礦算法是什麼？

Bitcoin採礦使用SHA-256驗證交易並將其添加到區塊鏈中，難以調整每個2016年塊以保持10分鐘的塊時間。

2025/04/15 20:00

Bitcoin採礦算法是什麼？

Bitcoin採礦是一個至關重要的過程，可維持Bitcoin網絡的完整性和安全性。這個過程的核心是Bitcoin挖掘算法，該算法負責驗證交易並將其添加到區塊鏈中。了解此算法對於對Bitcoin技術基礎感興趣的任何人都至關重要。本文深入研究了Bitcoin採礦算法的細節，解釋了其組件，其工作原理以及對Bitcoin生態系統的重要性。

H3> Bitcoin採礦算法的基礎知識

Bitcoin挖掘算法主要基於SHA-256（安全哈希算法256位）哈希功能。該加密哈希功能採用輸入，通過一系列數學操作對其進行處理，並產生固定尺寸的256位輸出。 Bitcoin採礦算法的主要目標是找到符合某些標準（稱為目標哈希的標準）的哈希。每個2016塊或大約每兩週都會對此目標哈希進行調整，以保持一致的塊時間約為10分鐘。

H3> Bitcoin採礦算法的工作方式

礦工競爭使用SHA-256算法解決複雜的數學問題。每個礦工都採用一大堆交易，並將其與NonCE （數字使用過一次）和上一個塊的哈希（Hash）結合使用。然後，他們將此組合數據放置。如果結果哈希低於目標哈希，則礦工已成功地挖出了一個塊，並獲得了新鑄造的bitcoin和交易費用。

• 組合塊標頭數據：這包括版本，上一個塊的哈希，默克爾根（塊中的所有交易的哈希），時間戳，目標難度和nonce。
• 將SHA-256功能應用兩次：第一次將數據放置一次，然後將結果再次哈希。這個雙重哈希增加了額外的安全性。
• 將結果哈希與目標哈希進行比較：如果哈希低於目標，則礦工找到了有效的塊。

H3>難度在Bitcoin採礦算法中的作用

Bitcoin挖掘算法的難度是確保網絡安全性並保持塊時間的關鍵組件。這些難度會自動調整，以確保挖掘一個塊的平均時間在10分鐘左右，而與網絡的總計算能力無關。當越來越多的礦工加入網絡並總的哈希速率上升時，難以提高，使採礦更具挑戰性。相反，如果礦工離開並降低了哈希速度，則難度會減少。

難度是使用公式計算的：

[\ text {難度} = \ frac {\ text {fraffy_1_target}}} {\ text {current_target}}]

如果難度_1_target是Bitcoin協議中定義的常數值，而current_target是當前目標哈希。

H3> Bitcoin採礦算法的重要性

Bitcoin採礦算法在Bitcoin網絡中扮演著幾個至關重要的角色：

• 安全性：通過要求礦工解決複雜的數學問題，該算法可確保更改區塊鏈在計算上是不可行的。這保護了交易歷史記錄的完整性。
• 權力下放：該算法允許擁有必要硬件的人參與採礦，促進一個分散的網絡，在該網絡中，沒有一個實體可以控制大多數採礦能力。
• 激勵：礦工因其努力而獲得了回報，這激勵他們繼續確保網絡。該獎勵系統對於Bitcoin網絡的持續運行和增長至關重要。

H3> SHA-256算法的技術細節

SHA-256算法是由國家安全局（NSA）設計的SHA-2密碼哈希功能家族的成員。它被廣泛用於各種安全應用程序，包括數字簽名和校驗和校驗和校驗和校驗和校驗和校驗。該算法在512位塊中處理輸入數據，並產生256位輸出。

SHA-256算法通過幾個步驟運行：

• 填充：輸入消息的填充以確保其長度為512位的倍數。
• 解析：填充消息分為512位塊。
• 哈希計算：每個塊都是通過一系列邏輯函數和位置操作（包括和XOR和旋轉）處理的。處理每個塊後，初始哈希值將更新。
• 輸出：最終哈希值是該算法的256位輸出。

H3> Bitcoin採礦中的挑戰和考慮因素

Bitcoin採礦並非沒有挑戰。採礦算法的越來越困難意味著礦工需要更強大，更節能的硬件才能保持競爭力。這導致了專門為Bitcoin挖掘設計的專門硬件（應用於應用程序特定的集成電路）的開發。

此外，與Bitcoin採礦相關的能源消耗引起了環境問題。礦工必須平衡電力成本與採礦的潛在獎勵，這可能是一個重大的運營挑戰。

H3>經常提出問題

問：我可以在普通計算機上挖掘Bitcoin嗎？

答：雖然從技術上講可以在常規計算機上挖掘Bitcoin，但由於採礦算法的難度很大，這是不切實際的。普通計算機缺乏與ASIC競爭所需的處理能力，因此不太可能開採一個塊並獲得獎勵。

問：Bitcoin挖掘算法如何確保網絡的安全性？

答：Bitcoin採礦算法通過要求礦工解決複雜的數學問題來確保安全。這個過程被稱為工作證明，使更改區塊鏈的計算昂貴，從而保護了交易歷史記錄的完整性。

問：如果兩個礦工同時找到有效的塊，會發生什麼？

答：如果有領帶，Bitcoin網絡將暫時接受兩個塊，從而創建一個臨時叉。然後，礦工將繼續建立在收到的街區上。最終，一條鏈將比另一個鏈變長，並且網絡將在最長的鏈條上匯聚，從而丟棄較短的鏈條。

問：Bitcoin採礦算法的難度多久發生變化？

答：Bitcoin採礦算法的難度每2016年塊進行調整，大約每兩週發生一次。這種調整可確保挖掘一個塊的平均時間在10分鐘左右。