挖礦是比特幣、門羅幣和以太幣等加密貨幣的基石。礦工負責處理由用戶進行的交易組成的區塊。這些確認的區塊反過來構成了區塊鍊網絡的鏈。
正是由於其基本作用，了解挖礦的操作及其對網絡效率和安全的重要性至關重要。接下來，我們將深入探討這個話題：
什麼是加密貨幣挖礦？
加密貨幣挖礦可以定義為驗證網絡上的交易並將其分組在一起，然後添加到分類賬中的過程，稱為區塊鏈。此過程為網絡提供安全性，同時允許生成新貨幣。簡而言之，正是這種活動使比特幣等加密貨幣能夠發揮作用。
這個過程被稱為“挖礦”，因為從本質上講，它類似於任何礦物（例如金或煤）的開採。只是，你不是使用鎬和獨輪車從土地中提取價值，而是使用軟件和計算機硬件從網絡中提取價值。
當你挖礦加密貨幣時，你將硬件的處理能力用於網絡服務，稱為比特幣、以太坊、萊特幣、門羅幣等。這些加密貨幣網絡需要你團隊的力量來確認其用戶的交易是否有效。所有有效交易都分組在一個塊中，然後你將其添加到區塊鏈中，從而處理成批的商業操作。
向鏈中添加新塊可為你帶來兩部分獎勵。第一個是進行你包含在區塊中的交易的用戶支付的佣金。第二個，也是目前最多汁的，是網絡按計劃發行的新硬幣。
加密貨幣礦工努力獲得獎勵。
是的，正如你所讀到的，挖礦也是在這些網絡中生成硬幣的關鍵因素。對於每個新區塊，都會發行新的加密貨幣，而開採它的你會收到它們。就好像你所在國家的中央銀行寄給你新印的票據，借給你的電腦；除了，當我們談論比特幣時，我們談論的是真正的有機貨幣。
值得一提的是，有些網絡可以使用不需要使用處理能力的方法來驗證你的交易。這在很大程度上取決於區塊鏈用於驗證你的交易的共識算法。以基於工作量證明(PoW) 算法的比特幣為例，礦工使用具有計算能力的專用設備(ASIC)。
為什麼需要比特幣挖礦？
考慮到上面提出的定義，我們可以有把握地說挖礦是許多加密貨幣的支柱。通過這個過程，網絡上的所有數據都被轉移並註冊在區塊鏈中。換句話說，由於確認交易和挖礦區塊的礦工，加密貨幣可以作為一種電子支付方式——比如Visa 或萬事達卡——。
此外，由於其點對點(P2P) 結構，貨幣可以以去中心化的方式進行處理。因為，是的，它也是挖礦——由位於世界各地的節點和礦工組成——這使得區塊鏈可以“繼續”處理數據，而不必依賴於由中介贊助的中央服務器。
這將加密貨幣與其他金融服務區分開來，例如傳統銀行或支付處理商，後者負責驗證、批准和記錄客戶的所有操作。總而言之，挖礦已經發揮了兩個重要功能：保持加密貨幣24/7 全天候運行，以及引入一種以去中心化方式處理數據的方法。
然而，這並不是挖礦所做的唯一事情。該過程對於確保加密貨幣網絡的安全也是必不可少的。例如，由於礦工的工作，只記錄有效交易，審計數據的合法性，避免雙重支出。
同樣，它們保護網絡免受可能的更改註冊數據的嘗試或攻擊以控制其操作。因為逆轉加密貨幣交易的唯一方法是增持整個網絡超過51% 的計算能力（哈希率），區塊鏈的挖礦越活躍，就越難以中心化它，並且，因此，它的安全性更加強大。
最後但並非最不重要的一點是，挖礦是一項活動，它是在網絡上發行新加密貨幣資產的循環的一部分。雖然加密貨幣發行率是在網絡的協議代碼中建立的，但每次開採一個區塊時，都是礦工憑藉其計算能力解鎖要生成的新硬幣。
PoW 網絡中的加密貨幣挖礦支持交易處理、數據保護和新硬幣的發行。
從這個意義上說，作為對所開展活動的一種獎勵形式，礦工會收到一定數量的比特幣或最近發行的其他資產。這些加密貨幣從未被其他用戶轉移或交易，因為它們來自協議本身並根據網絡的貨幣政策發行。
在比特幣或萊特幣等網絡的情況下，這種獎勵會隨著時間的推移而調整，並且計劃在不久的將來達到限制並且不再產生新資產。這個產生的資產數量逐漸減少的過程被稱為減半，這是一種增加這些貨幣長期不會貶值的可能性的機制。
挖礦是如何工作的？
正如我們之前所說，加密貨幣挖礦是驗證網絡商業交易並生成新硬幣的過程。這是通過使用高性能計算機設備（ASIC、GPU 或CPU）和專用軟件（節點客戶端）解決數學問題（散列）來實現的。但是，超出這個定義，許多人一定想知道為什麼以及如何進行這項活動。
首先要考慮的是，這個過程是在Merkle 樹的概念下進行的，或者也稱為二叉哈希樹，簡而言之，就是添加和識別新交易塊的方案網絡。區塊鏈由這些多個塊組成，這些塊逐漸擴展，直到達到唯一的標識符元素，稱為根節點或默克爾根。
了解區塊鏈的這些部分很重要，因為默克爾根與其他數據（例如前一個區塊哈希、時間戳、難度目標和隨機數）相結合，允許礦工運行哈希函數來解決問題。數學將確認區塊. 換句話說，簡而言之，當通過專門團隊處理這些信息時，礦工可以找到塊標識符（ID Block），該標識符會自動將其註冊到網絡上。
如果你很難理解這個過程，我們可以更簡單地解釋它。讓我們想像一個保險箱。這種存放金錢或貴重物品的設備具有安全機制，該機制依賴於三位或更多位數字（加密貨幣）的組合來發布其內容。
礦工的任務是找到區塊的標識符，這個結果允許區塊的註冊和新幣的發行。
如果此人不知道保險箱的加密貨幣，則永遠不會打開保險箱。該盒子只接受一個組合，因此必須在多次嘗試訪問裡面的對像後才能到達它。區塊鍊網絡塊的確認以類似的方式工作，因為礦工必須找到唯一的哈希來識別新塊——它充當一種密鑰——才能挖礦它。
但是，與三位數或四位數的保險箱不同，比特幣等網絡的哈希函數由64 個字符的字母數字組合組成。由於這些特徵，想出將釋放BTC 並確認交易的正確組合的機會非常困難。人類需要幾十年才能確定他們正在開采的區塊。
如果有成千上萬的人同時試圖得到這樣的答案，情況就會變得更加複雜。如果他們在組合中犯了錯誤，或者更糟糕的是，沒有像其他參與者一樣迅速得出答案，他們必須從頭開始挖礦另一個區塊。毫無疑問，如果不能快速完成，這是一項不會有很多追隨者的任務，如果不使用機器，就不可能有效地處理交易。
為此使用計算機或專用設備，因為這些設備可以在幾分鐘內計算出各種組合。也就是說，由於機器的計算能力，無需花費數天或數年時間測試各種組合即可達到塊的分辨率。通過這種方式，一個新的區塊被確認，因為一個保險箱以正確的組合被打開，交易被成功處理。
換句話說，簡而言之，挖礦工作要歸功於計算可能的密鑰/標識符的機器。而礦工對他們提供的計算能力和用於執行這項服務的電力收費。
礦工如何驗證交易塊？
如果我們考慮所有這些細節，我們可以更容易地理解使比特幣挖礦工作的每個步驟。例如，挖礦節點——在某些情況下是礦工組的運營商，稱為礦池——負責選擇待處理的交易（來自內存礦池）並將它們添加到要開采的塊模板中。同樣，即使在將它們添加到區塊之前，也由他們負責驗證其合法性。
讓我們仔細看看這個：
第一步：全節點驗證每筆交易是否合法
全節點，其中挖礦節點因擁有區塊鏈副本和使用挖礦算法的可能性而脫穎而出，是負責審計用戶進行的交易的參與者。主要任務是檢查正在發送的加密貨幣之前是否未在其他支付中使用過。換句話說，沒有進行雙重支出。
讓我們舉個例子。一個惡意用戶的錢包裡有2 個比特幣，他想把所有的幣都轉給用戶A 並重新發送2 個比特幣（雖然他已經沒有更多了）轉給用戶B。正如我們所見，他想用更多的錢你在你的帳戶中進行了多次交易並欺騙系統。
該用戶不知道的是，網絡將在交易本身中報告此異常。這是如何實現的？通過標識交易的哈希。是的，整個區塊鍊網絡在由有限數據集組成的唯一哈希下記錄其信息。
全節點負責驗證將要記錄在新區塊中的交易。
哈希函數的驚人之處在於，如果你只更改交易中的一個數據，將為該操作生成完全不同的字母數字代碼。換句話說，我們惡意用戶的兩次交易，即使它們來自同一個錢包並使用相同的比特幣，但由於它們更改了目標地址，因此完全不同。
節點負責驗證哈希並進行確認投票以認為它有效。確認次數最多的交易被認為是最安全的，因為它具有網絡全節點的共識。通常這是挖礦節點包含在區塊模板中以進行挖礦的交易。
第2 步：挖礦節點礦池化未提交的區塊和交易
所有用戶發送的交易，仍在全節點驗證中，尚未確認，在區塊鏈的內存礦池中等待被挖礦節點選擇。
這些大部分時間都是礦池的參與者負責選擇佣金最高的交易，並且之前已經過全節點驗證。通過這種方式，他們將它們分組到一個模板或列表中，並將它們添加到尚未提交的塊中。
礦工將交易分組到一個區塊模板中，很快就會得到確認。
根據管理區塊鏈的協議，挖礦節點必須尊重網絡塊的大小。例如，在比特幣的情況下，所有塊的最大大小為2MB。從這個意義上說，整批捆綁交易的重量應該接近2MB，但絕不會超過這個大小；因為，如果沒有，它將不會被處理。
第三步：將上一個區塊的hash等數據加入到未確認的區塊中
一旦交易被添加到區塊中，挖礦節點還負責記錄重要信息以挖礦加密貨幣並確認區塊。例如，塊有一個標頭，其中標識了前一個塊的哈希（ID 塊）。
區塊頭中的數據對於礦工解決數學難題很重要。
還指定了難度，計算時間戳和可能的隨機數。這樣，所有元素都準備好運行散列函數並開始尋找正在創建的塊的唯一散列（標識符）的工作。也就是說，工作量證明開始了。
第4 步：專業團隊開始解決數學問題以找到結果
正如我們之前所解釋的，哈希函數的所有數學計算都是由專門從事這些活動的設備執行的。在某些情況下，例如門羅網絡，可以使用視頻或顯卡(GPU) 來完成，而對於比特幣，則使用ASIC 設備。
這些機器，由於挖礦節點先前提出的數據和確定的隨機數，嘗試生成正確的塊標識符以確認交易並釋放硬幣。如果第一次嘗試不成功，則使用另一個隨機數，哈希函數開始運行一次，依此類推，直到找到答案或另一個礦工解決數學難題。
挖礦團隊負責解決數學難題以生成新區塊。
當且僅當機器找到協議為該特定塊確定的標識哈希時，該塊才會被確認。礦工們知道，當他們的區塊在網絡上註冊並且使用新生成的比特幣的交易被釋放（稱為coinbase 交易）時，就會發生這種情況。
第5 步：將區塊添加到網絡中，並取消任何其他可能出現雙花的待處理交易
當礦工找到哈希函數的解決方案時，就會在網絡上生成一個新塊並記錄下來以供後代使用。該區塊鏈中的信息無法再修改，並且在比特幣或以太坊等網絡中，可以公開查閱此類數據。
在惡意用戶使用相同的比特幣發送多筆交易的情況下，正如我們在第一步中看到的那樣，當一個區塊通過他們的一個交易被確認時，另一個被自動取消。該協議被編程為避免雙重支出，因此唯一有效的交易被認為是最先獲得批准並且從全節點獲得最多提交的交易。
生成一個新塊並釋放新發行的硬幣。
通過這種方式，挖礦一個區塊的循環就結束了，而參與者每天都準備繼續下一個區塊，依此類推。使加密貨幣網絡保持活躍並每週7 天、每天24 小時運行的過程。
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