比特幣挖礦如何運作？

白話說明比特幣挖礦如何運作

想像一場用電力買彩券的彩票遊戲。每位礦工都會建立自己的候選區塊，再透過雜湊運算盡可能快速地買彩券。大多數彩券都不會中獎。大約每 10 分鐘，世界某處就會有人抽中，並把結果公布給所有人，接著大家又會以該區塊為基礎展開新一輪競賽。

挖出一個區塊有哪些步驟？

上方主視覺會在區塊 969,785 上播放這些內容。以下用文字說明：

1. 1

   收集交易

   從記憶池取出等待處理的交易，依手續費率由高到低排列，再加入一筆支付給礦工的 coinbase 交易。

2. 2

   建立梅克爾根

   將交易兩兩配對計算雜湊，逐層處理，直到只剩下一個代表所有交易的雜湊值。

3. 3

   填入區塊標頭

   80 bytes 中的六個欄位：版本、前一個區塊的雜湊值、默克爾根、時間、目標值和 nonce。

4. 4

   計算雜湊、更改 nonce，重複操作

   將區塊標頭輸入 SHA-256 計算兩次。如果結果太大，就更換 nonce 再試一次。

5. 5

   找到低於目標值的結果

   雜湊值低於目標值，就是工作量證明。其他節點只要計算一次雜湊值就能驗證。

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   領取獎勵

   區塊加入區塊鏈後，coinbase 交易會發放區塊補貼和手續費。所有人接著開始處理下一個區塊。

當 4.3 十億種可能的 nonce 都試完時，現代機器通常還不到一秒，礦工就會改動 coinbase 中一個可變更的欄位。這會產生新的 merkle root，並帶來一組全新的 nonce 可供嘗試。

Bitcoin 挖礦為什麼這麼難？

因為 SHA-256 無法預測。只要改動標頭中的一個位元，雜湊值就會完全不同，因此沒有捷徑。找到勝出者的唯一方法就是不斷嘗試，而目標值的設定，讓整個網路平均需要約 10 分鐘。

如果有更多機器加入，區塊會暫時更快產生；下次調整時，目標值會變得更難達成。如果有礦工離開，難度就會降低。難度指南會即時追蹤下一次調整。

我可以試著自己挖出一個區塊嗎？

可以，就在這裡。這個工具會在你的瀏覽器中，對簡化版區塊進行真正的雙重 SHA-256 運算。把難度設為前導零 5 個或 6 個，看看耗時會增加多少：

每多一個前導零，難度約增加 16 倍。實際區塊通常需要約 19 或 20。想了解雜湊運算本身、可逐位元組編輯的區塊標頭，以及發動 51% 攻擊需要什麼，請看 工作量證明。

Bitcoin 為什麼需要挖礦？

比特幣沒有銀行來判定哪些付款先發生。這正是挖礦的工作。每個區塊都會依序收錄一批交易，而每個區塊都接在前一個區塊之後，因此要修改舊交易，就得重做之後所有區塊的工作。這讓已確認的付款很難撤銷。

新比特幣也會依固定時程發行，每四年減半一次。獎勵的部分會在區塊獎勵和減半中介紹。

你可以自己挖比特幣嗎？

如果有專用 ASIC、便宜電力和 礦池，可以，但利潤空間很小。手機或筆電的速度慢了數百萬倍，根本派不上用場。

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常見問題

來源與延伸閱讀

1. 《Bitcoin：點對點電子現金系統》（白皮書） · 中本聰（Satoshi Nakamoto），2008
2. 區塊鏈指南：標頭、Merkle 樹與工作量證明 · Bitcoin 開發者文件
3. 挖礦指南：單獨挖礦與礦池 · Bitcoin 開發者文件
4. 區塊雜湊演算法 · Bitcoin Wiki
5. 默克爾樹 · Bitcoin Wiki
6. 難度 · Bitcoin Wiki

本頁即時數據來自 CloudMineCrypto API，或旁邊標示的公開區塊鏈資料服務，並依排程更新，也會在頁面上標明來源。本指南僅供學習參考，不構成財務建議。CloudMineCrypto 不是投資產品，App 內的獎勵為估算值，不保證一定能獲得。