比特币挖矿算法

    近来有不少工作时间围绕“勒索病毒”进行,有必要介绍一下跟他核心相关的比特币。 都是自己的事情,偷着乐吧?目前70%被国人挖到了。

      

    比特币(BitCoin)的概念最初由中本聪在2009年提出,根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。与大多数货币不同,比特币不依靠特定货币机构发行,它依据特定算法,通过大量的计算产生,比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为,并使用密码学的设计来确保货币流通各个环节安全性。P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。基于密码学的设计可以使比特币只能被真实的拥有者转移或支付。这同样确保了货币所有权与流通交易的匿名性。比特币与其他虚拟货币最大的不同,是其总数量非常有限,具有极强的稀缺性。该货币系统曾在4年内只有不超过1050万个,之后的总数量将被永久限制在2100万个。比特币可以用来兑现,可以兑换成大多数国家的货币。使用者可以用比特币购买一些虚拟物品,比如网络游戏当中的衣服、帽子、装备等,只要有人接受,也可以使用比特币购买现实生活当中的物品。

     西维吉尼亚州民主党参议员乔·曼钦(Joe Manchin2014226日向美国联邦政府多个监管部门发出公开信,希望有关机构能够就比特币鼓励非法活动和扰乱金融秩序的现状予以重视,并要求能尽快采取行动,以全面封杀该电子货币。为什么呢?中国目前占有70%比特币。

 2017124日中午1200起,中国三大比特币平台正式开始收取交易费。

比特币挖矿算法

需要以下参数

block的版本 version

上一个block的hash值: prev_hash

需要写入的交易记录的hash树的值: merkle_root

更新时间: ntime

当前难度: nbits

挖矿的过程就是找到x使得

SHA256(SHA256(version + prev_hash + merkle_root + ntime + nbits + x )) < TARGET

上式的x的范围是0~2^32, TARGET可以根据当前难度求出的。除了x之外,你还可以尝试改动merkle_root和ntime。由于hash的特性,找这样一个x只能暴力搜索。
       一旦你找到了x,你就可以广播一个新的block,其他客户端会验证你的block是否合法。如果你的block被接受,由于每个block中的第一笔交易必须是将新产生25个比特币发送到某个地址,当然你会把这个地址设为你所拥有的地址来得到这25个比特币。 比特币从开始到现在的每一笔交易记录都保存在网络上,整个比特币网络维护的一个巨大的交易记录文件(现在大约12G)。 这个文件的更新周期平均是10分钟,新加入的交易记录叫做一个block,而这个硕大的文件由一串block组成,叫做block chain。


为什么是25个比特币?
这是规定。最初是50个比特币,每产生剩下比特币的一半,这个所得就会减半,这样最终能产生的比特币总量趋近于2100万。如果你现在仍然声称挖到了50个比特币,这是不会被其他客户端接受的,这个block就算白挖了。

怎么保证更新周期平均是10分钟?
TARGET越小,解出x的难度就越大,每产生2016个block(约14天),网络会根据这段时间产生新block的平均间隔调整之后的TARGET。

是不是计算速度最快的人总是先解出来?
不是。你总是想把挖矿所得据为己有,所以每个人在计算时,发送挖矿所得的地址是不一样的,这样merkle_root就不同,也就是说每个人是从不同的初始状态开始求解的。

同时解出来怎么办?
block chain会出现分叉,部分客户端接受了A,部分接受了B,直到某个分支变得更长,所有人就会选择这个更长的分支。如果你挖出来的不幸没有被选中,你的挖矿所得就无效了。

既然选更长的分支,那我用很低的难度去求解怎么办?
客户端在众多分支中找到符合当前难度且最长的。

这些计算浪费了吗?
如果你要把一笔钱花两次,你需要这么做。挖到一个新的block,但是藏着不广播,并继续挖矿。找到商家A,支付比特币,让网络上的其他人挖到block并写入这笔交易记录。找到商家B,支付比特币,写入自己挖的block。如果你能抢先挖到两个block并广播出去,所有人会以你这个更长的分支为当前的block chain,商家A收到的比特币就不被承认了。这样攻击成功的概率取决于你计算hash的速度。整个网络的计算力足够高的话,这样的攻击或者成功率极低,或者成本极大。