矿工在工作区块链证明中的作用是什么？

了解矿工在工作系统证明中的功能

在工作证明（POW）区块链的证明中，矿工在保持网络的完整性，安全性和连续性方面发挥了基础作用。他们的主要责任是验证交易并以无信任和分散的方式将它们添加到区块链中。当用户启动交易（例如将加密货币从一个地址发送到另一个地址）时，此过程就开始了。这些交易在整个网络上广播，并收集到称为Mempool的池中。矿工从此池中选择交易，验证其合法性，然后将其捆绑到候选块中。

验证过程涉及检查数字签名，确保发件人有足够的资金，并确认没有双手尝试。一旦验证了一组交易，矿工将进入下一个关键阶段：解决计算密集的加密拼图。这个难题基于Bitcoin等区块链中的SHA-256哈希算法。目的是找到一个与块数据结合并哈希（Hashed）结合使用的NONCE （一个随机数），它会产生符合网络当前难度目标的结果，即具有特定数量的领先零的哈希值。

矿工如何保护区块链网络

通过更改链的任何部分所需的巨大计算工作，可以实现POW区块链的安全性。一旦矿工成功找到有效的哈希，他们就会向网络广播新块。其他节点验证解决方案，如果正确，则将块添加到其区块链副本中。因为每个块都包含对上一个块的哈希的引用，因此更改任何历史块不仅需要重新挖掘该块，而且需要所有后续块 - 随着链条的成长，该任务变得更加困难。

采矿的分散性质可确保没有一个实体可以轻松地主导网络。要执行51％的攻击，攻击者需要控制整个网络计算能力的一半以上，这在Bitcoin等良好的网络中非常昂贵且困难。因此，矿工的集体工作通过经济上不可行来阻止恶意行为。

矿工充当分散的审计师，确保仅包括有效的交易。他们的计算投资是一种经济承诺的一种形式，使他们的激励措施与网络的健康状况保持一致。如果矿工试图包括欺诈性交易，那么网络的其余部分将拒绝该区块，矿工将失去尝试中使用的电力和硬件成本。

采矿奖励和激励措施的作用

为了鼓励参与，POW区块链提供阻碍奖励和交易费用作为激励措施。当矿工成功地挖掘一个区块时，他们将获得预定量的加密货币量 - 这是块补贴。例如，在Bitcoin中，这个数量以每个块50 btc开始，大约在一个被称为一半的事件中每四年一半。截至最近的减半，奖励为每块6.25 BTC ，将来会再次减少。

除了块补贴外，矿工还收集用户支付的交易费用以优先考虑其交易。想要更快确认的用户可以附加更高的费用，矿工被激励将其包括在其候选块中。随着时间的流逝，随着块补贴的减少，预计交易费用将成为矿工收入的主要来源，即使在所有硬币开采后，也可以确保继续进行网络安全。

这些经济激励措施至关重要，因为它们抵消了与采矿相关的高成本，例如电力，硬件和冷却系统。没有奖励，个人或组织就几乎没有动力来奉献资源来保护网络。

采矿过程：分步故障

• 将未经证实的交易从Mempool到候选块
• 构建一个默克尔树来总结所有交易并生成一个单根哈希
• 将Merkle根与上一个块的哈希和一个时间戳一起插入块标头中
• 开始通过不同的非CE值迭代，重复哈块标头
• 检查每个结果的哈希与网络的难度目标
• 一旦找到目标，就会立即广播网络的块
• 收到其他节点的确认并要求获得块奖励和交易费用

这个过程具有很高的竞争力，并实时运作。全球成千上万的矿工试图同时解决同样的难题。第一个成功的人赢得了添加块并获得奖励的权利。专门的硬件称为ASIC（特定于应用程序的集成电路）通常使用，因为它们在执行哈希运算的效率上与通用CPU或GPU相比。

采矿难度和网络调整的影响

POW区块链的难度水平不是静态的。它定期调整以保持一致的块生产率。在Bitcoin中，每一个2016年块或大约每两周发生一次难度调整。如果块被开采得太快（指示增加的总网络哈希功率），那么难度会增加。相反，如果采矿速度减慢，难度会减少以使平均块时间在10分钟左右。

这种自我调节机制可确保网络稳定性，而不管矿工参与的波动如何。它可以防止区块链变得太快或太慢，这可能会导致链条拆分或延迟交易确认等问题。该算法通过比较为预期的时间（20,160分钟）比较了最后的2016年块所花费的实际时间来计算新的困难。调整可确保网络保持可预测和安全。

分散和采矿能力的分配

尽管POW被设计为分散的，但现实是，由于设备和能源的高成本，采矿已经越来越集中。大型采矿池（将其计算资源结合并成比例地共享奖励的矿工团体）现在占据了景观。单个采矿池可以控制网络哈希速率的很大一部分，从而引起人们对集中化的担忧。

但是，POW的开放性和无许可的性质使任何人都可以参加。个人仍然可以独立地挖掘或加入较小的游泳池。区块链的透明度可以实时监视哈希速率分布，如果任何实体接近危险的控制水平，则可以做出响应。

常见问题

谁能成为区块链证明的矿工？是的，任何具有必要硬件和互联网连接的人都可以参与采矿。但是，盈利能力取决于电力成本，硬件效率和当前网络难度等因素。如今，大多数矿工加入采矿池，以增加他们获得一致奖励的机会。

如果两个矿工同时找到有效的块，会发生什么？当两个矿工同时广播有效的块时，会发生临时链拆分。节点接受他们收到的第一个块并继续在上面构建。最终，接收更多后续区块的链成为最长的链条，并被接受为有效。另一个块成为一个孤儿，其矿工没有获得奖励。

矿工如何选择要包含哪些交易？矿工通常优先考虑每字节交易费用较高的交易。他们的目标是最大限度地提高收入，因此他们首先以最有利可图的交易来填补自己的障碍。一些采矿软件允许自定义选择规则，但是基于费用的优先级是最常见的方法。

开采是确保区块链的唯一方法吗？不，采矿是特定于工作系统证明的。其他共识机制（如股份证明（POS））使用不同的方法（例如放置加密货币）来验证交易并确保网络。这些替代方案旨在实现安全性，而无需与POW采矿相关的高能消耗。