以太坊挖礦原理
以太坊的共識機制是 PoW(Proof of Work 工作量證明機制)，使用的算法是Ethash,這種算法是對 Dagger-Hashimoto算法的改良版本，流程大概如下
1.對於每一個塊，首先計算一個種子(seed)，該種子只和當前塊的信息有關;然後根據種子生成一個32M的隨機數據集（cache）
2. 根據Cache生成一個1GB大小的數據集合DAG(有向非循環圖)，它是一個完整的搜索空間，挖礦的過程就是從DAG中隨機選擇元素(類似於比特幣挖礦中查找合適Nonce)再進行哈希運算，可以從Cache快速計算DAG指定位置的元素，進而哈希驗證
要求對Cache和DAG進行周期性更新，每1000個塊更新一次，並且規定DAG的大小隨著時間推移線性增長，從1G開始，每年大約增長7G左右。
為了更好的了解這部分。我們可以簡單的看下 go-ethereum 的代碼
1. 在 miner.go裏調用 New方法生成一個礦工。
/**
利用區塊鏈創建時候的一些配置，以及共識引擎consensus.Engine等參數先是生成一個礦工，然後
讓礦工註冊一個cpu運算引擎，同時通過 update 來監聽同步狀態並更新挖礦狀態
**/
func New(eth Backend, config *params.ChainConfig, mux *event.TypeMux, engine consensus.Engine) *Miner {
miner := &Miner{
eth: eth,
mux: mux,
engine: engine,
worker: newWorker(config, engine, common.Address{}, eth, mux),
canStart: 1,
}
miner.Register(NewCpuAgent(eth.BlockChain(), engine))
go miner.update()
return miner
}
在update方法裏有一個需要註意：
case downloader.StartEvent:
atomic.StoreInt32(&self.canStart, 0)
if self.Mining() {
self.Stop()
atomic.StoreInt32(&self.shouldStart, 1)
log.Info("Mining aborted due to sync")
}
可以看到如果當前處於 區塊的同步中，則挖礦的操作需要停止，直到同步操作結束（同步成功或是失敗），如果原來已經執行了挖礦操作的，則繼續開啟挖礦操作。
2.在 Register方法中調用worker的Agent接口裏的Start方法,該方法在agent.go裏實現。在agent.go裏調用 mine進行挖礦操作。
func (self *CpuAgent) mine(work *Work, stop <-chan struct{}) {
//調用Seal接口，在sealer.go裏實現，進行Ethash算法的實現
if result, err := self.engine.Seal(self.chain, work.Block, stop); result != nil {
log.Info("Successfully sealed new block", "number", result.Number(), "hash", result.Hash())
self.returnCh <- &Result{work, result}
} else {
if err != nil {
log.Warn("Block sealing failed", "err", err)
}
self.returnCh <- nil
}
}
3. 在sealer.go的miner進行挖礦和結果比對，查找是否挖礦成功。
通過256/difficulty 生成一個target值，該值用於後面和計算出來的隨機數比較，如果計算出來的隨機數比target更小，則挖礦成功。同時通過當前所在的區塊號，生成一個完整的dataset。
var (
//target的計算方法是 256/difficulty 的一個int值
target = new(big.Int).Div(maxUint256, header.Difficulty)
//當前是第幾塊
number = header.Number.Uint64()
//生成一個dataset,也就是我們說的搜索或是匹配空間
dataset = ethash.dataset(number)
)
具體過程如下：
1）通過number號得到當前塊處於第幾個epoch.(每30000個區塊為一個epoch,時間窗口為125小時，大約5.2天)，通過所在的epoch為索引獲取當前內存中是否有dataset
2)如果沒有,先會看內存裏的總dataset是否大於 dagsinmemory(默認為1)，如果大於，則需要把最早的一個dataset刪除
3）同時查看是否有pre-generated dataset cache,該數據存在與磁盤空間中。如果有這個數據，並且和當前區塊在同一個 epoch. 就用這個pre-generated dataset作為當前dataset.
4）如果上述不符合,則重新生成一個dataset. 如果在這個過程中，發現原來pre-generated dataset為空，或是它的epoch和當前所在區塊的epoch不一致，則需要用新生成的dataset作為pre-generated dataset，賦值給它
5） 生成dataset後，通過dataset，利用keccak512算法，生成一個1GB大小的數據集合DAG
6） 接下來就是不停循環的利用hashimoto算法(基於Keccak256算法)計算出一個結果值，然後和target進行比較。如果比target小則成功，否則就繼續
以太坊挖礦原理