比特幣挖礦機制與PoW工作量證明

比特幣挖礦如何運作？比特幣或加密貨幣的挖礦（mining），是指用戶可以獲取新產生的加密貨幣的過程。比特幣網絡約每10分鐘產生1個區塊（block），當前提供給礦工6.25枚比特幣的獎勵。 目前開採比特幣需要大量的運算力力，並且只會隨著雜湊率（hashrate）上升而增加。

簡而言之，礦工是連接到網絡的另一類節點。 它們通常除了會執行普遍節點進行的所有操作，例如廣播交易及區塊資訊外，還會將交易記錄添加到過去交易的公共分類帳，來創建新區塊。

比特幣挖礦流程

比特幣和大多數加密貨幣的挖礦，都使用工作量證明（Proof-of-Work）機制。礦工將不同「輸入值」（Input）組合起來，對其進行雜湊運算，得出「輸出值」（Output）；當礦工計算出目標的輸出值、構成所謂新的區塊頭雜湊值（Block Header Hash），網絡便會以新產生的比特幣和交易費獎勵該礦工。 新比特幣的產生過程，與黃金具備相似的特徵，只是過程當中涉及的資源並非用於金礦，而是涉及CPU運算資源、時間和電力。一旦產生了所有合共2,100萬枚比特幣，礦工在挖礦環節就將只會獲得交易費用作為獎勵，而交易費用不會受比特幣的通脹率（即增發率）變動影響 。

下面是由礦工在挖礦過程進行雜湊運算的「區塊頭」輸入值（資料來自BitcoinWiki）：

比特幣挖礦的目標輸出值

比特幣區塊鏈使用的是SHA256雜湊算法，礦工要計算出來的目標輸出值是一組256位數字。比特幣網絡認受由SHA256運算而成的區塊頭雜湊值，且必須小於或等於目標值才算正確。簡而言之，礦工運算出來的該組雜湊輸出值，較前列的應該會有很多個「0」，才符合目標值範圍。目標輸出值愈低、即排前列的「0」愈多，隨機算中低於目標值的數字、生成新區塊的難度就會愈高。

可想而知，這個運算機制不是一個固定的數學計算問題。隨著不同輸入值的變動，例如相差幾秒鐘的時間記錄、nonce（隨機數）等，計算出來的輸出值都不同；要能夠得出正確的目標輸出值，更像六合彩抽獎。礦工擁有的雜湊運算力愈強，每秒進行的嘗試就愈多，就能有更大機會隨機「猜中」。 Nonce (Random Number), to be able to generate the right output is more like winning the lottery. The more hash power you have, the more attempts you have per second – like buying many lottery tickets.

挖礦運算難度

比特幣和加密貨幣的挖礦機制，重點在於維持難度。比特幣網絡通常約在每10分鐘產生一個新區塊，而每產生2,016個新區塊，挖礦運算難度就會進行一次調整。通常每個塊10分鐘需要2週。每隔2,016個新區塊，比特幣網絡會將實際挖礦所花的時間，與2週的基準進行比較，相應調整難度。當礦工過快地挖礦時，挖礦難度就會調高，反之亦然。

挖礦的比特幣獎勵

礦工可獲得的創建區塊費用，每隔210,000個新區塊，便會作出一次調整。在初期，比特幣礦工創建一個新區塊，會獲得50枚比特幣，然後獎勵下降到每個塊25枚比特幣，目前則是6.25枚比特幣。最終，礦工收到的創建區塊費用，將會生成第6,930,000個區塊時減至零，屆時累計生成並流通的比特幣總數就達到2,100萬枚的上限。隨後，礦工在創建新區塊時只會賺取交易費。

*挖礦難度、區塊創建費用和數據架構等，均受比特幣協議規則之限制。 Bitcoin Protocol Rules.

交易費用

如果你將一宗交易的輸入和輸出相加，你會發現有所不同，當中差別是比特幣網絡支付給礦工以工作量證明（PoW）方式驗證交易，並將你的交易添加到區塊鏈上涉及的交易費用。

一個新區塊不必包含比特幣網絡上所有未完成的交易，礦工可以選擇新區塊中包含的內容。因此，交易費用愈高，礦工收錄交易的可能性就越大。提出交易者可以設置每宗交易願意支付的費用金額，亦有些電子錢包可以為用戶決定，交易費用最終由提出交易者支付。你可以選擇不付任何交易費用，但是該宗交易可能要花上數周、數月進行、甚至可能永遠都不會確認完成。世上沒有免費午餐，比特幣網絡的礦工們也不會免費為你的交易提供服務。 be included in a block. I’m sure you’ve heard the saying “There’s no free lunch in this world”. Why would miners want to work for free on your transaction?

交易者查看每筆交易的費用（以比特幣為計算單位）可參考mempool 按此瀏覽.

該 連結 提供了包括加密、交易、驗證、挖掘新區塊、以及生成比特幣的整個過程的展示圖。 (注意：展示圖細節，包括每個區塊的比特幣獎勵，未必屬最新資料。

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