非CE在采矿中的目的是什么？

了解非CE在加密货币采矿中的作用

在加密货币开采的世界中， nonce一词代表“数字仅使用一次”。这个看似简单的概念在在区块链上创建新区块的过程中起着至关重要的作用。添加到区块链中的每个区块都必须符合特定的加密标准，主要涉及生成有效的块哈希。 NONCE是可变组件矿工反复进行调整以产生满足网络难度要求的哈希。

当矿工组装一个交易块时，它们包括一个包含几个固定组件的块标头：上一个块的哈希，交易的默克尔根，时间戳和当前的难度目标。可以更改的唯一元素而不会使块数据无效。通过更改此值，矿工会生成不同的哈希输出，直到符合所需条件为止 - 通常是具有一定数量的领先零的哈希。

大多数区块链中使用的加密哈希功能，例如Bitcoin中的SHA-256 ，是确定性的，但无法预测。这意味着相同的输入将始终产生相同的输出，但即使是较小的变化（例如将Nonce递增1）产生完全不同的哈希。矿工每秒通过数百万或数十亿个非CE值迭代以搜索有效的解决方案来利用此属性。

矿工如何使用Nonce解决工作证明难题

采矿过程本质上是一个蛮力的计算竞赛，可以找到有效的nonce。目标是产生一个小于或等于网络当前难度目标的块哈希。定期调整此目标以保持一致的块时间，例如Bitcoin中的每10分钟。

矿工首先设置一个初始的非CE值，通常从0开始。然后，他们：

• 用所有必需的数据组装块标头
• 插入当前的非CE值
• 应用SHA-256两次Hashing算法（Double-SHA-256）
• 比较产生的哈希与网络难度目标
• 如果哈希不符合目标，请增加非CE并重复

该循环一直持续到矿工发现有效的哈希为止。找到后，矿工将块广播到网络进行验证。其他节点可以通过使用提供的NONCE将块标头放置块标头来快速验证解决方案，这比找到它要快得多。

由于找到有效哈希的概率极低，因此成功取决于计算能力。采矿钻机每秒进行数万亿个哈希尝试（以Terahashes或Petahashes进行测量），以非凡的速度骑自行车。

非CE的大小和空间限制

在Bitcoin中， Nonce字段长32位，这意味着它可以表示0到4,294,967,295。这提供了每个块标头配置超过40亿可能的非CE值。但是，在现代采矿中，由于ASIC矿工的巨大散列能力，该范围通常会迅速耗尽。

当整个Nonce空间耗尽而没有找到有效的哈希，矿工必须修改块的其他方面，以产生新的哈希可能性。最常见的方法是更改Coinbase事务，该交易允许创建新的Merkle根。这有效地重置了块标头，从而实现了40亿个非CE的尝试。

另一种技术涉及调整块标头中的时间戳。虽然时间戳必须保留在合理的范围内（过去或将来不太遥远），但可以进行一些调整以扩展搜索空间。这些策略确保矿工尽管数量有限，但矿工并不会用光选择。

nonce，难度和哈希率之间的关系

区块链的困难水平直接影响找到合适的nonce的难度。随着越来越多的矿工加入网络，总哈希速率增加，促使网络提高了困难。这意味着需要更多的计算工作才能找到低于目标的哈希，从而有效地降低了每次尝试成功的可能性。

例如，在1个困难下，网络可能需要一个带有10个领先零的哈希。随着困难增加到20、30或更高，所需的前导零的数量会增加，从而使有效的哈希成倍稀有。因此，矿工必须在成功之前平均通过更多的非CE值迭代。

哈希速率反映了网络每秒执行的数量。较高的哈希速率意味着在整个网络上进行更多尝试，从而增加了某人在目标时间范围内找到有效的NONCE的机会。这种动态平衡可确保块产量保持稳定，而不管采矿能力的波动如何。

替代共识机制中的nonce

虽然NONCE是Bitcoin等工作证明（POW）系统的核心，但它在其他共识模型中不起作用。在诸如以太坊后合并之类的验证证明（POS）中，块验证基于固定资产而不是计算难题。矿工无需搜索非CE ，因为通过算法公平机制选择的验证者提出了块。

同样，在实体证明或空间证明系统中，不存在nonce作为反复试验变量的概念。这些模型依靠身份，存储能力或经济承诺，而不是加密蛮力。 NONCE仍然是基于POW的区块链的独特功能，其中计算工作是安全机制。

关于nonce的常见误解

经常误会是， nonce本身具有内在的价值或与块的安全性永久绑定。实际上，一旦验证了一个块， nonce只是历史记录的一部分。它的重要性仅在于在采矿过程中发现有效的哈希。

另一个误解是矿工可以预测或捷径nonce搜索。由于加密哈希的性质，没有数学公式可以得出正确的nonce - 必须通过反复试验找到。即使使用高级硬件，成功也是概率的，而不是确定性的。

有些人认为较低的非CE值表明更安全或有价值的块。这是错误的。无论是1亿美元还是40亿，该块的有效性仅取决于其哈希是否达到难度目标。 NONCE的价值对安全性或奖励没有影响。

常见问题

一个块可以具有多个有效的nonces吗？是的，从理论上讲，一个以上的nonce可以产生低于难度目标的哈希。但是，一旦矿工找到了第一个有效的Nonce ，他们就会立即播放该块。该网络接受第一个有效的块收到的第一个有效块，这使得其他有效的Nonces无关紧要。

NonCE是否永久存储在区块链中？是的， nonce是块标头的一部分，并在区块链上永久记录。每个节点都将其作为块数据的一部分存储，从而可以随时对工作证明进行全面验证。

如果没有NONCE产生有效的哈希，会发生什么？如果整个32位非CE空间耗尽而没有成功，则矿工会改变其他块组件（例如Coinbase Transaction或Timestamp ），以生成一个新的块标头。这会产生一系列新的非CES可能性，以确保采矿过程可以无限期地继续。

所有矿工都以相同的非CE值开头吗？大多数矿工以0为0开始，但是由于交易选择和时机的变化，他们通常使用不同的块配置。这样可以确保矿工也不会重复完全相同的工作，即使他们从同一nonce开始。