来源：云算力矿工

区块链是由很多个节点组成的，为了担保节点之间的同步，以是每一个新区块的添加速度不能太快。
试想一下，你刚刚同步了一个区块，准备基于它天生下一个区块，但这时别的节点又有新区块天生，你不得不放弃做了一半的打算，再次去同步。
由于每个区块的后面，只能随着一个区块，你永久只能在最新区块的后面，天生下一个区块。
以是，你别无选择，一听到旗子暗记，就必须急速同步。

以是，区块链的发明者中本聪（这是假名，真实身份至今未知）故意让添加新区块，变得很困难。
他的设计是，均匀每10分钟，全网才能天生一个新区块，一小时也就六个。

这种产出速率不是通过命令达成的，而是故意设置了海量的打算。
也便是说，只有通过极其大量的打算，才能得到当前区块的有效哈希，从而把新区块添加到区块链。
由于打算量太大，以是快不起来。

这个过程就叫做采矿（mining），由于打算有效哈希的难度，好比在全天下的沙子里面，找到一粒符合条件的沙子。
打算哈希的机器就叫做矿机，操作矿机的人就叫做矿工。

难度系数

读到这里，你可能会有一个疑问，人们都说采矿很难，可是采矿不便是用打算机算出一个哈希吗，而打算也正是打算机的强项啊，怎么会变得很难，迟迟算不出来呢？

缘故原由为不是任意一个哈希都可以，只有知足条件的哈希才会被区块链接管。
这个条件特殊苛刻，使得绝大部分哈希都不知足哀求，必须重算。

由于每一个区块都包含了一个难度系数（difficulty），这个值决定了打算哈希的难度。
举例来说，第100000个区块的难度系数是 14484.16236122。
我们也可以将difficulty大略的可以理解为：挖到数据区块的所用韶光多少。

同时难度值 difficulty的打算公式为：难度值 = 最大目标值 / 当前目标值

那什么是目标值：目标值是当前区块天生所达成目标值的hash值，用于矿工的事情量证明。
矿工挖掘的区块的头部hash值必须小于目标值，数据区块才能被挖掘成功。

当前目标值是指现在产生数据区块的头部信息hash值参考指标。
最大目标值是一个定值：0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF。

由于只有小于目标值的哈希才是有效的，否则哈希无效，必须重算。
由于目标值非常小，哈希小于该值的机会极其渺茫，可能打算10亿次，才算中一次。
这便是采矿如此之慢的根本缘故原由。

上一篇文章也说过，当前区块的哈希由区块头唯一决定。
如果要对同一个区块反复打算哈希，就意味着，区块头必须一直地变革，否则不可能算出不一样的哈希。
区块头里面所有的特色值都是固定的，为了让区块头产生变革，中本聪故意增加了一个随机项，叫做 Nonce。

Nonce 是一个随机值，矿工的浸染实在便是猜出 Nonce 的值，使得区块头的哈希可以小于目标值，从而能够写入区块链。
Nonce 是非常难猜的，目前只能通过穷举法一个个试错。
根据协议，Nonce 是一个32位的二进制值，即最大可以到21.47亿。
第 100000 个区块的 Nonce 值是274148111，可以理解成，矿工从0开始，一贯打算了 2.74 亿次，才得到了一个有效的 Nonce 值，使得算出的哈希能够知足条件。

运气好的话，大概一会就找到了 Nonce。
运气不好的话，可能算完了21.47亿次，都没有创造 Nonce，即当前区块体不可能算出知足条件的哈希。
这时，协议许可矿工改变区块体，开始新的打算。

动态调节

采矿具有随机性，没法担保恰好十分钟产出一个区块，有时一分钟就算出来了，有时几个小时可能也没结果。
总体来看，随着硬件设备的提升，以及矿机的数量增长，打算速率一定会越来越快。

为了将产出速率恒定在十分钟，中本聪还设计了难度系数的动态调节机制。
他规定，难度系数每两周（2016个区块）调度一次。
如果这两周里面，区块的均匀天生速率是9分钟，就意味着比法定速率快了10%，因此接下来的难度系数就要调高10%；如果均匀天生速率是11分钟，就意味着比法定速率慢了10%，因此接下来的难度系数就要调低10%。

难度系数越调越高（目标值越来越小），导致了采矿越来越难。

但是，有人会问，区块链是一个去中央化的，这个难度是由谁来调节的呢？难度的调度是在每个完全节点中独立自动发生的。
每2,016个区块中的所有节点都会调度难度。
难度的调度公式是由最新2,016个区块的花费时长与20,160分钟（两周，即这些区块以10分钟一个速率所期望花费的时长）比较得出的。
难度是根据实际时长与期望时长的比值进行相应调度的（或变难或变易）。
大略来说，如果网络创造区块产生速率比10分钟要快时会增加难度。
如果创造比10分钟慢时则降落难度。

这个公式可以总结为：

New Difficulty = Old Difficulty (Actual Time of Last 2016 Blocks / 20160 minutes)

矿工收益

既然挖矿不随意马虎，为什么有人乐意做矿工呢？以比特币举例。

一是交易的确认离不开矿工。

二是比特币协议规定，挖到新区块的矿工将得到褒奖，一开始（2008年）是50个比特币，然后每4年减半，目前（2018年）是12.5个比特币。
这也是比特币的供给增加机制，流利中新增的比特币都是这样出身的。

你可能看出来了，每4年褒奖减半，由于比特币可以分割到小数点后八位，那么到了2140年，矿工将得不到任何褒奖，比特币的数量也将停滞增加。
这时，矿工的收益就完备依赖交易手续费了。

所谓交易手续费，便是矿工可以从每笔交易抽成，详细的金额由支付方志愿决定。
你完备可以一毛不拔，一分钱也不给矿工，但是那样的话，你的交易就会没人处理，迟迟无法写入区块链，得到确认。
矿工们总是优先处理手续费最高的交易。

目前由于交易数量猛增，手续费已经水涨船高，一个区块2000多笔交易的手续费总额可以达到3～10个比特币。
如果你的手续费给低了，很可能过了一个星期，交易还没确认。

一个区块的褒奖金12.5个比特币，再加上手续费，收益是相称可不雅观的。
按照目前的价格，可以达到75万公民币旁边。
想想看，运气好的话，几分钟就能挖到一个区块，拿到这样一大笔钱，以是人们才对挖矿如蚁附膻。