加密貨幣挖礦的歷史和基礎知識
加密貨幣挖礦是在區塊鏈網絡上驗證交易併將其添加到公共分類賬的過程，即使用專門的硬件和軟件解決覆雜的數學方程。這個過程對於維護區塊鏈網絡的安全性和完整性非常重要。 挖礦的目的是確保網絡上的交易準確有效，防止欺詐和雙重花費。礦工利用算力解決覆雜的數學問題，對交易進行驗證併創建新區塊。第一個成功解決問題的礦工將穫得加密貨幣獎勵。 挖礦爲用戶提供了一個去中心化的網絡，用戶無需中介即可相互交易，因而是加密貨幣生態繫統的一個關鍵組成部分。挖礦過程有助於維護區塊鏈網絡的安全和透明，併確保以公平透明的方式創建和分髮新代幣。
1. 加密貨幣挖礦（PoW）概述
加密貨幣挖礦（如比特幣挖礦）是一個高度競爭的過程，涉及大量資源消耗。在比特幣網絡中，交易被打包成塊，需要進行大量計算才能得到證明或確認，這個證明或確認的過程即是挖礦。隻有擁有專門的軟硬件設備的礦工才在挖礦市場上具備競爭力，因此要參與挖礦就需要大量投資。對挖礦獎勵的競爭促進了礦池的創建，礦工可以把各自的算力結合起來，提高解決問題和穫得獎勵的幾率，有助於更加均衡地分配挖礦獎勵，降低算力的集中。 \
挖礦算法由多個步驟組成，包括打包交易，驗證交易有效性，選擇最近的區塊，併嘗試解決新區塊的工作量證明（PoW）問題。礦工使用PoW算法搜索可接受的區塊，具體方法是增加一個隨機數，併取結果區塊頭的哈希值，直到哈希值小於預定目標值。挖礦性能以每秒可以執行的哈希運算的次數來衡量，挖礦難度是根據區塊創建速度定期調整區塊的哈希目標值來調節的。
比特幣挖礦過程
爲便於大家了解加密貨幣的挖礦過程，我們將分階段進行具體介紹：
交易哈希：比特幣挖礦的第一步是使用哈希函數從內存池中提交待處理的交易。每一個提交的交易都會生成一個固定的輸出哈希，作爲交易標識符。
創建默剋爾樹：默剋爾樹將交易哈希組織成對來驗證數據結構內容。它用數據塊加密哈希標記節點，用子節點標簽哈希標記內部節點。
髮現區塊頭：區塊頭幫助礦工識別具有唯一哈希的單個區塊。礦工結合候選區塊的根哈希、前一個區塊的哈希和一個隨機數來創建有效的哈希。
驗證區塊哈希：協議會確定一個目標值，目標值應高於區塊哈希的輸出。礦工需多次修改隨機數來驗證區塊哈希，因爲無法修改另外兩個參數的值。
挖礦難度：挖礦難度代錶的是一個覆雜的密碼難題。找到正確的區塊哈希所需的時間越長，難度就越大。挖礦難度也取決於加密網絡中礦工的數量。下圖即錶示了算力單位和比特幣的挖礦難度變化。
H/s=每秒哈希數 KH/s=每秒1,000次哈希 MH/s=每秒1,000,000次哈希 GH/s=每秒1,000,000,000次哈希 TH/s=每秒1,000,000,000,000次哈希 PH/s=每秒1,000,000,000,000,000次哈希 1,000 H/s=1KH/s 1,000KH/s=1 MH/s 1,000 MH/s=1 GH/s 1,000 GH/s=1TH/s 1,000TH/s=1PH/s驗證區塊哈希：本階段，礦工將新髮現的區塊髮送給對等礦工進行哈希驗證，對等礦工節點使用安全哈希算法256（SHA-256）來檢查數據完整性，併識別哈希問題以及是否存在篡改。
確認區塊併髮布：對等礦工驗證區塊併達成共識後，候選區塊就會成爲已確認區塊。新區塊被添加到區塊鏈的末尾。當礦工無法驗證候選區塊哈希時，就會丟棄候選區塊，這對礦工來説是一次失敗的嘗試。
比特幣挖礦節點將主動調節創建新區塊的速率至平均每10分鐘。隨著礦工越來越多，區塊創建速率會上升，挖礦難度也會相應上升。而挖礦難度的上升又會導緻區塊創建速率的回落。新區塊必鬚保持在平均每10分鐘的創建速率，這是中本聰特別設定的，是爲了在快速確認時間和因鏈分裂和孤立區塊導緻的工作量浪費之間取得權衡。
比特幣減半
每成功挖出一個區塊，礦工將穫得一定數量的比特幣和該區塊的交易費作爲獎勵。新區塊的獎勵由網絡的所有參與者共衕商定，目前爲6.25個比特幣，而創始之初爲50個比特幣。獎勵會在每達到210,000個區塊時減半，在達到2100萬比特幣總量時將不再産生獎勵，屆時處理交易的礦工將僅有交易費的獎勵。不過，比特幣的價值不僅僅取決於挖礦獎勵，市場需求、監管變化和市場情緒等因素都會影響比特幣的價值。
2. 加密貨幣挖礦的歷史及髮展
加密貨幣挖礦可以追溯到比特幣早期。2009年比特幣剛推出時，挖礦是通過標準個人電腦和CPU完成的。隨著比特幣被越來越多的人認可，挖礦難度也不斷增加，需要更大的計算能力和資源。
第一個比特幣礦池成立於2010年，礦工可以把各自的處理能力和資源聚集到一起，以提高解決難題併穫得獎勵的機會，有助於更平等地分配挖礦獎勵，併最大限度地減少挖礦算力的集中。
經過一步步髮展，挖礦也越來越專業化，礦工使用專門的硬件和軟件設施來提高效率和競爭力。於2013年推出的專用集成電路（ASIC）便是專門用於比特幣挖礦的設備，極大地提高了挖礦的速度和效率，詳細信息我們將在下一節探討。
挖礦産業的髮展也催生了新的加密貨幣的産生，每種加密貨幣都有自己的一套挖礦算法和標準。現在市場上存在數百種加密貨幣，每種都有自己的挖礦生態。了解挖礦的歷史及其髮展對於理解挖礦行業的當前地位和未來可能性至關重要。
3. 挖礦現狀
如今的挖礦業由少數幾種主流加密貨幣（如比特幣和萊特幣）主導。比特幣的挖礦算力最高，其次是萊特幣。挖礦産業最髮達的幾個國家是美國、中國、加拿大、俄羅斯和哈薩剋斯坦。但最近，中國的比特幣挖礦産業受監管政策的影響，遭受了懸崖式下跌。
來源：statista.com
需要註意的是，以太坊已從工作量證明（PoW）挖礦轉移到權益證明（PoS）挖礦。以太坊曏PoS挖礦的過渡是通過以太坊2.0升級實現的，這是以太坊區塊鏈所做的重大改變。以太坊2.0引入了一種新的共識算法，稱爲信標鏈（Beacon Chain），負責協調驗證者和管理PoS共識過程，這與PoW挖礦形成鮮明對比。在PoW挖礦中，礦工們相互競爭，用算力解決覆雜的數學問題。一般認爲，PoS挖礦比PoW挖礦更加環保，資源消耗更低。在下一節中，我們將詳細介紹加密貨幣挖礦的基礎知識，包括PoW和PoS挖礦，以及行業中使用的不衕類型的挖礦算法。通過基礎知識的學習，大家應該能夠更深入地了解這個區塊鏈生態繫統重要構成的挖礦活動所帶來的挑戰和機遇。
加密貨幣挖礦的歷史和基礎知識
加密貨幣挖礦是在區塊鏈網絡上驗證交易併將其添加到公共分類賬的過程，即使用專門的硬件和軟件解決覆雜的數學方程。這個過程對於維護區塊鏈網絡的安全性和完整性非常重要。 挖礦的目的是確保網絡上的交易準確有效，防止欺詐和雙重花費。礦工利用算力解決覆雜的數學問題，對交易進行驗證併創建新區塊。第一個成功解決問題的礦工將穫得加密貨幣獎勵。 挖礦爲用戶提供了一個去中心化的網絡，用戶無需中介即可相互交易，因而是加密貨幣生態繫統的一個關鍵組成部分。挖礦過程有助於維護區塊鏈網絡的安全和透明，併確保以公平透明的方式創建和分髮新代幣。
1. 加密貨幣挖礦（PoW）概述
加密貨幣挖礦（如比特幣挖礦）是一個高度競爭的過程，涉及大量資源消耗。在比特幣網絡中，交易被打包成塊，需要進行大量計算才能得到證明或確認，這個證明或確認的過程即是挖礦。隻有擁有專門的軟硬件設備的礦工才在挖礦市場上具備競爭力，因此要參與挖礦就需要大量投資。對挖礦獎勵的競爭促進了礦池的創建，礦工可以把各自的算力結合起來，提高解決問題和穫得獎勵的幾率，有助於更加均衡地分配挖礦獎勵，降低算力的集中。 \
挖礦算法由多個步驟組成，包括打包交易，驗證交易有效性，選擇最近的區塊，併嘗試解決新區塊的工作量證明（PoW）問題。礦工使用PoW算法搜索可接受的區塊，具體方法是增加一個隨機數，併取結果區塊頭的哈希值，直到哈希值小於預定目標值。挖礦性能以每秒可以執行的哈希運算的次數來衡量，挖礦難度是根據區塊創建速度定期調整區塊的哈希目標值來調節的。
比特幣挖礦過程
爲便於大家了解加密貨幣的挖礦過程，我們將分階段進行具體介紹：
交易哈希：比特幣挖礦的第一步是使用哈希函數從內存池中提交待處理的交易。每一個提交的交易都會生成一個固定的輸出哈希，作爲交易標識符。
創建默剋爾樹：默剋爾樹將交易哈希組織成對來驗證數據結構內容。它用數據塊加密哈希標記節點，用子節點標簽哈希標記內部節點。
髮現區塊頭：區塊頭幫助礦工識別具有唯一哈希的單個區塊。礦工結合候選區塊的根哈希、前一個區塊的哈希和一個隨機數來創建有效的哈希。
驗證區塊哈希：協議會確定一個目標值，目標值應高於區塊哈希的輸出。礦工需多次修改隨機數來驗證區塊哈希，因爲無法修改另外兩個參數的值。
挖礦難度：挖礦難度代錶的是一個覆雜的密碼難題。找到正確的區塊哈希所需的時間越長，難度就越大。挖礦難度也取決於加密網絡中礦工的數量。下圖即錶示了算力單位和比特幣的挖礦難度變化。
H/s=每秒哈希數 KH/s=每秒1,000次哈希 MH/s=每秒1,000,000次哈希 GH/s=每秒1,000,000,000次哈希 TH/s=每秒1,000,000,000,000次哈希 PH/s=每秒1,000,000,000,000,000次哈希 1,000 H/s=1KH/s 1,000KH/s=1 MH/s 1,000 MH/s=1 GH/s 1,000 GH/s=1TH/s 1,000TH/s=1PH/s驗證區塊哈希：本階段，礦工將新髮現的區塊髮送給對等礦工進行哈希驗證，對等礦工節點使用安全哈希算法256（SHA-256）來檢查數據完整性，併識別哈希問題以及是否存在篡改。
確認區塊併髮布：對等礦工驗證區塊併達成共識後，候選區塊就會成爲已確認區塊。新區塊被添加到區塊鏈的末尾。當礦工無法驗證候選區塊哈希時，就會丟棄候選區塊，這對礦工來説是一次失敗的嘗試。
比特幣挖礦節點將主動調節創建新區塊的速率至平均每10分鐘。隨著礦工越來越多，區塊創建速率會上升，挖礦難度也會相應上升。而挖礦難度的上升又會導緻區塊創建速率的回落。新區塊必鬚保持在平均每10分鐘的創建速率，這是中本聰特別設定的，是爲了在快速確認時間和因鏈分裂和孤立區塊導緻的工作量浪費之間取得權衡。
比特幣減半
每成功挖出一個區塊，礦工將穫得一定數量的比特幣和該區塊的交易費作爲獎勵。新區塊的獎勵由網絡的所有參與者共衕商定，目前爲6.25個比特幣，而創始之初爲50個比特幣。獎勵會在每達到210,000個區塊時減半，在達到2100萬比特幣總量時將不再産生獎勵，屆時處理交易的礦工將僅有交易費的獎勵。不過，比特幣的價值不僅僅取決於挖礦獎勵，市場需求、監管變化和市場情緒等因素都會影響比特幣的價值。
2. 加密貨幣挖礦的歷史及髮展
加密貨幣挖礦可以追溯到比特幣早期。2009年比特幣剛推出時，挖礦是通過標準個人電腦和CPU完成的。隨著比特幣被越來越多的人認可，挖礦難度也不斷增加，需要更大的計算能力和資源。
第一個比特幣礦池成立於2010年，礦工可以把各自的處理能力和資源聚集到一起，以提高解決難題併穫得獎勵的機會，有助於更平等地分配挖礦獎勵，併最大限度地減少挖礦算力的集中。
經過一步步髮展，挖礦也越來越專業化，礦工使用專門的硬件和軟件設施來提高效率和競爭力。於2013年推出的專用集成電路（ASIC）便是專門用於比特幣挖礦的設備，極大地提高了挖礦的速度和效率，詳細信息我們將在下一節探討。
挖礦産業的髮展也催生了新的加密貨幣的産生，每種加密貨幣都有自己的一套挖礦算法和標準。現在市場上存在數百種加密貨幣，每種都有自己的挖礦生態。了解挖礦的歷史及其髮展對於理解挖礦行業的當前地位和未來可能性至關重要。
3. 挖礦現狀
如今的挖礦業由少數幾種主流加密貨幣（如比特幣和萊特幣）主導。比特幣的挖礦算力最高，其次是萊特幣。挖礦産業最髮達的幾個國家是美國、中國、加拿大、俄羅斯和哈薩剋斯坦。但最近，中國的比特幣挖礦産業受監管政策的影響，遭受了懸崖式下跌。
來源：statista.com
需要註意的是，以太坊已從工作量證明（PoW）挖礦轉移到權益證明（PoS）挖礦。以太坊曏PoS挖礦的過渡是通過以太坊2.0升級實現的，這是以太坊區塊鏈所做的重大改變。以太坊2.0引入了一種新的共識算法，稱爲信標鏈（Beacon Chain），負責協調驗證者和管理PoS共識過程，這與PoW挖礦形成鮮明對比。在PoW挖礦中，礦工們相互競爭，用算力解決覆雜的數學問題。一般認爲，PoS挖礦比PoW挖礦更加環保，資源消耗更低。在下一節中，我們將詳細介紹加密貨幣挖礦的基礎知識，包括PoW和PoS挖礦，以及行業中使用的不衕類型的挖礦算法。通過基礎知識的學習，大家應該能夠更深入地了解這個區塊鏈生態繫統重要構成的挖礦活動所帶來的挑戰和機遇。