比特幣的發行和挖礦
阿新 • • 發佈：2018-04-02
區塊鏈概述
挖礦的用途
1. 搶奪區塊打包權
2. 驗證交易事務
3. 獎勵發行新幣
4. 廣播新區塊大家約定一個規則，共同按照這個規則競爭，競爭成功誰就有數據打包權，打包完成後廣播給別人，別人驗證無問題就存入自己的數據文件中。
規則------->工作量證明
難度值： 一個門檻 規定一個256位的證書，作為難度為1的目標值: X00000000FFFFFFF....... 當時全網的算力，大約需要10分鐘左右的運算能得到一個符合這個難度為1的值。 0號區塊的難度信息 "nonce": 2083236893 "bits": "1d00ffff" "difficulty": 1 noce：一個隨機數，挖礦計算得到 bits: 存儲難度的十六進制目標值，存儲在區塊頭部 源碼中，用4字節，32位存儲256位長度的難度目標值（壓縮過） 壓縮方法： 1. 4個字節的高位字節用來存儲難度值得有效字節數 有效字節數： 從第一個不全為0的字節開始的部分。 約定：如果難度值有效位的最高位為1，則需要在前面補上0x00 舉例：難度為1的目標值，X00000000FFFFFFF.......（十六進制計數，沒一位兩個字節，所以前8個0為4字節），有四個字節長度為0，減掉這些0的長度共計32bit，剩余256-32=224，也就是28個字節，因為F轉換為2進制為1111，第一位為1，所以補上0x00，因此有效位總計29個字節，29的十六進制為1D 2. 另外3個字節中存儲的是目標值有效位的最高3個字節，此時目標 值有效位前面已經加上2個0，因此最高3個字節為0x00FFFF,合起來壓縮後的值就是0x1D00FFFF 此4個字節前2位通常為冪或指數，後6位為系數：目標值 = 系數*2^(8*(指數-3）)次方 難度值：差不多兩周調整一下新的難度值，算力在增加。為了維持差不多10分鐘出一個區塊，難度要跟隨算力變化而調整。 難度值會越來越大，目標值會越來越小，目標值越小越難挖礦。 新的難度值 = 當前難度值*（最近的2016個區塊的實際出塊時間/2016分鐘）
挖礦計算
1.挖礦的計算公式： SHA256( SHA256(version + prev_hash + markle_root + ntime + nbits + nonce) ) < TARGET TARGET: 難度目標值，如果計算出來的值小於這個值，就算挖礦成功 各名詞解釋： version : 區塊的版本號 prev_hash: 前一個區塊的哈希值 merkle_root: 準備打包的交易事務哈希樹，也就是梅克爾根 ntime: 區塊時間戳 nbits: 當前難度 noce: 隨機數 以上為去塊頭組成部分。
挖礦
- 概念
挖礦就是重復計算區塊頭的哈希值，不斷修改該參數，直到與難度目標值匹配的一個過程，多個節點同時匹配，誰的鏈最長為準。 - cainbase交易
挖礦獎勵作為一條交易事務包含在區塊的交易事務中的，相當於系統給礦工轉了一筆比特幣。一般位於區塊的第一條。 - 挖礦獎勵規則
2019年1月創建出第一個區塊，每21萬區塊產量減半(大約4年)，到2140年，所有比特幣(20999999.98)將全部發行完畢。 - 比特幣錢包
比特幣地址生成過程：
核心錢包，輕錢包
核心錢包： 完整交易驗證，是否有足夠余額，是否雙花。
跟核心客戶端在一起，可以創建錢包地址，收發比特幣，加密錢包，備份錢包 - SPV錢包
大致過程：
1.下載完整區塊頭數據，區塊頭中包含區塊的梅克爾根------->SPV方式靠它實現2.算出待驗證支付的交易事務哈希值taHash
3.找到taHash所在的區塊，驗證一下所有區塊的區塊頭是否包含在賬本數據中
4.獲得所在區塊中計算梅克爾根所需要的哈希值
5.計算出梅克爾根
6.若計算結果與所在區塊的梅克爾根相等，則支付交易是存在的
7.根據該區塊所處的高度位置，還可以確定該交易得到了多少個確認
註：僅能看到當前支付的支付交易是否被發起而已，並不能保證這筆交易事務最終進入到主鏈中，需要等待核心節點進行全面的交易驗證，並且礦工打包到區塊後進入主鏈。 - 管理多個私鑰的錢包技術(分層確定性錢包(HD Wallets))
特點：- 用一個隨機數來生根私鑰，這與任何一個比特幣錢包生成私鑰沒區別
- 用一個確定的，不可逆的算法，基於根私鑰生成任意數量的子私鑰
- 未花費事務輸出,UTXO,(Unspent Transaction Output)
a.比特幣的交易不是通過賬戶的增減來實現的，而是一筆筆關聯的輸入/輸出交易事務
b.花費"輸入"，產生"輸出"，這個輸出就是"未花費過的交易輸出"，也就是UTXO.每一筆交易事務都由一個唯一的編號，稱交易事務ID，通過哈希計算而來，引用"輸出"，主要提供交易事務id和所處"輸出"獵豹中的序號就可以了。
c.由於沒有賬戶的概念，因此當"輸入"部分的金額大於所需"輸出",必須給自己找零，這個找零也是作為交易的一部分包含在"輸出中"證明哪一條UTXO是屬於誰
1.輸入腳本，2.輸出腳本。也叫鎖定腳本和解鎖腳本。
1.用私鑰簽名解鎖自己的某一條UTXO(也是之前的輸出)
2.對方公鑰鎖定新的"輸出",成功後，這筆新的"輸出"就成了對方的UTXO通過輸入，輸出腳本實現轉賬。
比特幣的發行和挖礦