比特币之六挖矿

正在学习区块链，如果我哪里有错误希望大家指出，如果有任何想法也欢迎留言。这些笔记本身是在typora上写的，如果有显示不正确的敬请谅解。笔记本身也是给我自己写的，所以如果有侵权的请通知我，我立即删除。

　　如果网络中已经有人挖到了矿，公布了一个最长合法链，我就得放弃手头的挖矿工作，这个很好理解，因为如果（或者说一定）那条链中的交易和我正在打包的交易有重叠，那我就白挖了，反正出来了别人也不会承认。那对于我来说，可惜吗？挖了半天，什么都没有。不可惜，理由没听懂，肖老师是这么说的：前面有讲，因为挖矿是无记忆性的，这个是概率，指数分布的知识。

比特币安全性的保证，有两点，类比银行的工作人员。首先去银行取钱要先保证你的密码正确且安全，不会被别人破解。这就是生成私钥的时候随机源要足够好，保证你的签名正确且不易破解。再者就是银行的工作人员只会把钱给用户本人，这也就是比特币系统中矿工的保证。

6.1挖矿的难度

这个就是确定block header哈希值是否合格的要求，比如求出来的哈希值前面有很多个0，其实并不是说0的个数，而是小于target，这个target叫做目标阈值。
$SHA256(block header) \leq target$
　　那挖矿难度和目标阈值什么关系呢？反比
$difficulty = \frac{difficulty\_1\_target}{target}$
　　difficulty_1_target是目标阈值为1时的挖矿难度。挖矿难度最小为1，这时候target肯定很大。

这个出块时间为什么是10分钟，1分钟或者几十秒不好吗？秒到帐它不香吗？

对于这个问题，我第一反应是：肯定不好，因为比特币是有限的，要是1s一个块，出的比特币就是原来的10倍了。虽然这可能要是答案，那我1s一个块，但是奖励是原来的十分之一不行吗？听起来听香的哈，然而并不是。一个区块的结果在网络中传输可能就需要几十秒，有更大的概率出现分叉，因为可能这个区块我比别人慢，但是下一个区块我就能赶上，所以不会立刻丢弃。前面有说，区块链处理分叉是最长有效链，如果网络中现在出现了十个分叉，就会降低网络的效率。原来有两条链，全网有50%的算力分别在两条链后面算，但是现在有十条链，每条链后面都只有10的算力，那这又有什么坏处呢？更容易实现51%攻击，因为这个51%是针对每条链的，如果每条链的算力都是原来的1/5，那么51%攻击需要的算力代价也就是原来的1/5。

6.2难度调整方法

先说一下调整时间，大概是14天，因为不一定是10分钟一个块，2016个块调整一次。
$\frac{2016(块)*10(min/块)}{60(min/h)*24(h/天)} = 14(天)$
　　调整挖矿难度即目标阈值到方法：
$new\ target = old\ target* \frac{actual\ time}{expected\ time}$
　　real time是前2016个区块实际的挖矿时间， expected time就是上面的14天。如果实际到挖矿时间大于14天了，new target就会变大，导致挖矿难敌降低。我还以为是什么智能调整呢，搞半天就这个啊。实际使用的时候变化的比例不会超过4倍，例如前一次是2星期，现在已经超过8星期了，本次的new target也只能是原来的4倍。同样，就算这次一天就挖完了2016个块，new target也只是原来的1/4，这样做是为了避免某一次网络的波动。

因为区块链的代码是开源的，如果有点人修改了这个target的调整逻辑，自己的target一直很小，别的节点是不会认的。这个target就是在block header中的nBits位，不过这个nBits是256位的target编码后的结果，因为target确实太长了。

6.3矿池

因为单个人挖矿很不稳定，能不能挖到就是靠概率，这个概率是你设备的算力占全部算力的百分比。那大家扎堆是不是就好了，是的，这样能平摊风险，这就是矿池。矿池就涉及到了任务如何分配，奖励如何分配。

任务分配：矿池中的矿主会把所有的数据分给全部的矿工（是不是均分就不知道了），比如有的人尝试0_{100的nonce有的人尝试100}200的nonce，有的人修改merkle tree里出块节点的值。有人算出来了，把结果给矿主，矿主组装发布。

奖励分配：这个很有问题，怎么证明我的算力比别人强多少呢，这个要精确到数值才可以。有一个概念叫almost valid block。比如我要前面10个0的哈希值，你算出了前面9个0的结果，这个值也给我，这个值就是almost valid block。这个值肯定是没用的，矿主也不能把这个区块发布出去，但是这个值却可以当做工作量证明。挖到矿的概率和尝试的nonce数量是成正比的，如果你尝试的次数多，almost valid block的个数也就多了。

结果藏匿：如果有的节点自己挖到了矿不告诉矿主，自己偷偷发布出去，自己挣钱不行吗？不行。因为矿主给你任务的时候，出块奖励的收款人写的就已经是矿主了，如果你发布出去收益的也是矿主。那如果你把收款人不写矿主，写自己呢？那和自己挖矿有什么区别呢？一个值发生了变化nonce就会产生非常大的影响。

**恶意的矿工：**会不会有的矿工明明挖到了结果但是却不告诉矿主呢？这么损人不利己的事情会有人做吗？会的，那就是别的矿池派来的奸细。当然，这个挖出来的结果，别的矿池也用不了，只能废掉，但是却影响了这个矿池的出块。

**矿池攻击：**矿池这么好，有什么缺点吗？有的，之前就有过，如果某个矿池的算力达到了51%，矿主可以编造出恶意的区块给自己的矿工计算，矿工也不知道就去计算了。这样矿主并不需要自己达到51%算力，只需要有一个这么的矿池就可以了。曾经的那个51%算力的矿池就因为这个原因自己放弃了部分算力，因为如果这样下去比特币的可信性就不足了。现在这个矿池已经没有了。矿主在分配奖励的时候，自己也要收取点管理费，然而如果有的矿主管理费很低，或者只是赔本赚吆喝，那就要小心了。