比特币是如何记录和挖掘的？

（本文是在观看李永乐老师视频讲解的基础上整理的）

2008 年 11 月 1 日，一位名叫中本聪的人在 p2pfundation 网站上发表了一篇名为《比特币：一种点对点电子现金系统》的比特币白皮书，将这种由区块链技术创造的数字货币推向了世界.

比特币是一种基于密码学的数字货币，旨在通过去中心化的电子会计系统创建信用社会。

比特币区块链的形成方式：将交易信息打包形成一个区块，一个区块包含头部和计费信息。

区块大小为1MB，可存储约4000条交易记录，然后将这个区块与之前的区块交易记录连接起来，形成一个完整的区块链账本。

为了实现上述方法怎么开采比特币，需要说明几个问题：

1、为什么会有人愿意花费 Energy 来记账？

2、 以谁的账本为准？因为很多人都在记账，由于网络延迟等原因，难免会出现账单不一致的情况。

3、如何防伪？

4、如何避免双花？

在第一集的视频中怎么开采比特币，李永乐老师讲解了第一、二题。

一、为什么会有人愿意花精力记账？

中本聪为比特币记账建立了奖励制度：如果你记账，你就会得到奖励。奖励包括手续费和礼包奖励。

手续费由寄件人支付，就像银行转账一样，寄件人支付一定比例的费用。

礼包奖励是直接获得比特币。包装频率为每10分钟一包。前四年每包可以获得50个比特币，第二个四年包奖励是前一个的一半，以此类推，即25个比特币，12.5个比特币……那么比特币的总量可以计算为：

二、以谁的账本为准？

比特币记账采用工作量证明的方法，即要求记账者解决一个计算量很大的数学问题。谁将获得比特币奖励也将获得奖励。这个解决数学问题的过程称为挖矿，所以挖矿的竞争是基于矿机CPU的计算能力。

你想解决什么样的数学问题？这个数学问题就是计算一个哈希函数，也就是输入一个x得到一个y。哈希函数具有正向计算容易逆向计算困难的特点，即知道x就可以计算y值，但是y值是可以计算出来的。 x 值不能反转。

哈希函数有很多种。比特币使用的是美国国家安全局发明的sha256算法，即对任意字符串进行运算后，都会得到一个256位的二进制数，如sha256("apple")=100110...，是否该字符串是一篇文章或一部电影，它输出一个 256 位的二进制数。

具体在比特币的记账中，就是对新区块进行两次sha256运算，得到一个256位的二进制哈希值。

哈希值=sha256[sha256(区块信息)]，要求哈希值的前n位全为0。

一般来说，一个区块信息会包含四大信息：前一个区块头、计费信息、时间、随机数。

因为之前的区块头、计费信息和时间都是已知量，解决这个数学问题的关键是不断尝试随机数。哈希值的前n位全为0，n越大，哈希值越难计算，随机数越难找到。

此时，计算这道数学题的人都是矿工，电脑就是矿机，计算过程就是挖矿。第一个找到对应的随机数使得哈希值的前n位全为0的人有打包的权利，他的账本占上风，从而获得奖励。

所以挖矿的关键是找到这个随机数，也就是计算机的计算能力。