比特币产生速率

『壹』 比得币是什么

没有比得币，只有比特币。比特币是一种P2P形式的虚拟加密数字货币。比特币的概念最早由中本聪在2008年11月1日提出。在2009年1月3日，根据中本聪的思路进行设计的开源软件以及建构其上的P2P网络发布了，比特币正式诞生。
比特币不是由政府发行的货币，而是由网络节点进行计算生成的数字货币。生成新的比特币的行为被叫做“挖矿”。所谓“挖矿”实质上是用计算机解决一项复杂的数学问题，比特币网络会自动调整问题的难度，让整个网络大约每10分钟就得到一个答案。然后比特币网络会产生新的比特币作为区块奖励，发给获得答案的人。
区块奖励是有人在通过算力解决相关数学难题并创建新区块后获得的奖励。比特币的产生速率是一个确定的但是在不断衰减的数值。大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币。每开采210000个区块就会奖励减半，周期是四年。根据设计，比特币的总数量永远被限制在2100万个。
比特币在交易时使用P2P网络中的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，这导致比特币的交易记录难以篡改。

『贰』 挖矿收益怎么算

很简单的方法，用矿池自带的小工具，比如币印矿池，直接输入你的电费，就能看到每个机型每天的对应产量和换算成人民币的收入，同时到今日矿工官网看不同型号机器的市场价格，可以算出来回报周期。

『叁』 比特币机制研究

现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在 不可撤销的交易 ，这样对于 不可撤销的服务 来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个 不引入中心化的可信任方 就能解决在通信通道上支付的方案。
比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护 提供不可撤销服务 的商家不被欺诈，而用来保护买家的 程序化合约机制 也比较容易实现。

假设网络中有A, B ,C三个人。
A付给B 1比特币 ，B付给C 2比特币 ，C付给A 3比特币 。
如下图所示：

为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：

比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者

记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是： 每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币... 这样我们其实可以算出比特币的总量：

要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的 拜占庭将军问题 （Byzantine failures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。

假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？

口头协议有3个默认规则：
1.每个信息都能够被准确接收
2.接收者知道是谁发送给他的
3.谁没有发送消息大家都知道
4.接受者不知道转发信息的转发者是谁
将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。
这个方案有很多缺点：
1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。
2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：

这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。
这样我们就有了方案二：书面协议。

书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。
有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：

可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。
这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。

在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：

所以之前的区块就变成了这样：

这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。

如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。

首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：

这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。
工作量证明成功的条件写在了区块链头部的 难度数 字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的 随机数 （nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。

此外， 比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。

PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。

这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。

有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)

也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证 区块链是可以收敛到共同的主链上的 ，也就是我们所说的共识。

综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。

默克尔树的概念其实很简单，如图所示

这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了区块头和区块体两部分。

区块链的每个节点，都保存着区块链从创世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。
每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题

将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。
举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第38936个区块(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。
整个流程就像下一张图所展示的这样：

简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：
1.同一笔钱被多次使用；
2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。
在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。

UTXO的英文全称是 unspent transaction outputs ，意为 未使用的交易输出 。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。
银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。
比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5 个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。
当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。
这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。
以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：

UTXO 与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。
但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个 UTXO，你的钱是所有这些地址中的 UTXO 加起来的总和。
中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO 的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。
采用 UTXO 设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：

『肆』 为什么说比特币是一场泡沫

不久前，全世界比特币总值首次突破了十亿美元。对于一种没有中央银行或其他权威机构支持的纯虚拟货币来说，这是项了不起的成就。但这也是暂时的：我们正经历着一场比特币泡沫，而泡沫的破裂只是时间问题。

说泡沫注定破裂有几个原因。头一条就是：因为它是泡沫，不管什么图表，要是长成了上图这样，必将在某一刻迎来以泪洗面的结局。但还有更深层的原因——比特币是由商品和货币形成的诡异混合体。比特币的商品价值是由其货币价值产生的，但随着它的商品属性愈发显著，它作为货币的用途也就越小。

包括中本聪在内的这些人对现有金融机构的不信任绝非特例。而使中本聪与众不同的是，他把这种不信任化为哲学理念，而这正是比特币项目背后最重要的驱力。当他于2009年2月将比特币介绍给世人时，中本聪夸口说他的新货币实现了“完全分权化，不存在任何可信赖方”。并且，他非常详细地说明了在他看来亟待解决的问题：

“传统货币的根本问题是使其运转所需要的信任。我们必须信任央行不会使货币贬值，可是法定货币的历史充斥着对这种信任的背弃。我们必须信任银行会保存好我们的钱并以电子方式转移，可是他们在日渐高涨的信贷泡沫中仍毫无保留的把钱贷出。我们不得不把我们的隐私托付给他们，并信任他们不会让冒名顶替者从我们的账户把钱卷走。”

中本聪可不是偏执妄想狂：他在这里所说的与沃伦•巴菲特在2012年写给股东的信中所讲的并没很大区别。

“在现有货币体系下，已知投资类型包括货币市场基金、债券、抵押贷款、银行储蓄，以及其他方式。这些基于货币的投资方式中的大多数都被看作‘安全的’。实际上它们属于最危险的资产形态。

“在过去的一个世纪里，这些投资方式已经摧毁了许多国家的投资者的购买力，哪怕这些投资者还是能持续适时地收获本金与利息。此外，这一可怕的后果还会一再重现。政府决定了货币的最终价值，而体系因素偶尔会使他们偏向引发通货膨胀的政策。这样的政策时不时便会失控。

“即使是在美国这个强烈呼吁货币稳定的国家，美元自1965年我接手伯克希尔公司的管理工作以来贬值的幅度也高达惊人的86%。那时1美元能够购买的东西今天要花多达7美元才能买到。”

如果你持有美元，你就要信任美国政府不会摧毁你的财富。对比之下，比特币建立在不信任的基础上——它被特意设计成一种“人人为己”的货币。全枉然因为他的愚蠢受到了比特币界很多人的指责：把电子钱包存在一台联网的Windows机上，他是怎么想的？

但即便是在使用比特币时，人们最终还是免不了要信任别人——而他们所信任的对象结果往往并不可靠。MyBitcoin事后被发现是个骗局；Mt Gox遭遇黑客毒手。目前人气较高的新兴比特币公司是Coinlab，但是考虑到黑掉这些公司所能带来的收益，而且执法机关对这类犯罪分子毫无兴趣，他们始终要面临损失客户财产的风险。

零信任

比特币所具有的如此程度的不信任既是特色也是漏洞——其实我们大多愿意把囤积财富的任务外包给一家信得过的大型机构，而不是把1千美元藏在老橡树根儿石墙里黑色的火山岩下头，或者是把一共9万美元的百元大钞用铝箔纸裹起来藏进冰箱。自己管理比特币的风险很大，而且需要较高的电脑技能。可是把自己的比特币托付给别人保管所需要的信任正是比特币旨在规避的。

比特币对财务机构与生俱来的怀疑不仅使其与法定货币泾渭分明，也使其与其它虚拟货币迥然不同，例如美国的Facebook币、中国的Q币以及全球最大的虚拟游戏《第二人生》（second life）里的林登币。所有这些虚拟货币都在发明该货币的公司的严格监控之下，并且在这些特定的经济体系外几乎毫无价值。

这些虚拟货币中，一部分在规模上和比特币大致处于同一个数量级，尽管很难对其进行同等意义上的比较。举例来说，Facebook币的年收入大约十亿美元，而2007年Q币的市场大到了让中国人民银行出面干预，号召各公司停止用Q币进行交易。在最近这场泡沫中，比特币一天的交易额曾超过3000万美元，而多数时间每日交易额也有500万美元以上。这样可得每年的交易额约为20亿美元，只要泡沫不破裂。

『伍』 详解比特币挖矿原理

可以将区块链看作一本记录所有交易的公开总帐簿（列表），比特币网络中的每个参与者都把它看作一本所有权的权威记录。

比特币没有中心机构，几乎所有的完整节点都有一份公共总帐的备份，这份总帐可以被视为认证过的记录。

至今为止，在主干区块链上，没有发生一起成功的攻击，一次都没有。

通过创造出新区块，比特币以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币。每开采210,000个块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。

在2016年的某个时刻，在第420,000个区块被“挖掘”出来之后降低到12.5比特币/区块。在第13,230,000个区块（大概在2137年被挖出）之前，新币的发行速度会以指数形式进行64次“二等分”。到那时每区块发行比特币数量变为比特币的最小货币单位——1聪。最终，在经过1,344万个区块之后，所有的共20,999,999.9769亿聪比特币将全部发行完毕。换句话说， 到2140年左右，会存在接近2,100万比特币。在那之后，新的区块不再包含比特币奖励，矿工的收益全部来自交易费。

在收到交易后，每一个节点都会在全网广播前对这些交易进行校验，并以接收时的相应顺序，为有效的新交易建立一个池（交易池）。

每一个节点在校验每一笔交易时，都需要对照一个长长的标准列表：

交易的语法和数据结构必须正确。

输入与输出列表都不能为空。

交易的字节大小是小于MAX_BLOCK_SIZE的。

每一个输出值，以及总量，必须在规定值的范围内 （小于2,100万个币，大于0）。

没有哈希等于0，N等于-1的输入（coinbase交易不应当被中继）。

nLockTime是小于或等于INT_MAX的。

交易的字节大小是大于或等于100的。

交易中的签名数量应小于签名操作数量上限。

解锁脚本（Sig）只能够将数字压入栈中，并且锁定脚本（Pubkey）必须要符合isStandard的格式 （该格式将会拒绝非标准交易）。

池中或位于主分支区块中的一个匹配交易必须是存在的。

对于每一个输入，如果引用的输出存在于池中任何的交易，该交易将被拒绝。

对于每一个输入，在主分支和交易池中寻找引用的输出交易。如果输出交易缺少任何一个输入，该交易将成为一个孤立的交易。如果与其匹配的交易还没有出现在池中，那么将被加入到孤立交易池中。

对于每一个输入，如果引用的输出交易是一个coinbase输出，该输入必须至少获得COINBASE_MATURITY (100)个确认。

对于每一个输入，引用的输出是必须存在的，并且没有被花费。

使用引用的输出交易获得输入值，并检查每一个输入值和总值是否在规定值的范围内 （小于2100万个币，大于0）。

如果输入值的总和小于输出值的总和，交易将被中止。

如果交易费用太低以至于无法进入一个空的区块，交易将被拒绝。

每一个输入的解锁脚本必须依据相应输出的锁定脚本来验证。

以下挖矿节点取名为 A挖矿节点

挖矿节点时刻监听着传播到比特币网络的新区块。而这些新加入的区块对挖矿节点有着特殊的意义。矿工间的竞争以新区块的传播而结束，如同宣布谁是最后的赢家。对于矿工们来说，获得一个新区块意味着某个参与者赢了，而他们则输了这场竞争。然而，一轮竞争的结束也代表着下一轮竞争的开始。

验证交易后，比特币节点会将这些交易添加到自己的内存池中。内存池也称作交易池，用来暂存尚未被加入到区块的交易记录。

A节点需要为内存池中的每笔交易分配一个优先级，并选择较高优先级的交易记录来构建候选区块。

一个交易想要成为“较高优先级”，需满足的条件：优先值大于57,600,000，这个值的生成依赖于3个参数：一个比特币（即1亿聪），年龄为一天（144个区块），交易的大小为250个字节：

High Priority > 100,000,000 satoshis * 144 blocks / 250 bytes = 57,600,000

区块中用来存储交易的前50K字节是保留给较高优先级交易的。 节点在填充这50K字节的时候，会优先考虑这些最高优先级的交易，不管它们是否包含了矿工费。这种机制使得高优先级交易即便是零矿工费，也可以优先被处理。

然后，A挖矿节点会选出那些包含最小矿工费的交易，并按照“每千字节矿工费”进行排序，优先选择矿工费高的交易来填充剩下的区块。

如区块中仍有剩余空间，A挖矿节点可以选择那些不含矿工费的交易。有些矿工会竭尽全力将那些不含矿工费的交易整合到区块中，而其他矿工也许会选择忽略这些交易。

在区块被填满后，内存池中的剩余交易会成为下一个区块的候选交易。因为这些交易还留在内存池中，所以随着新的区块被加到链上，这些交易输入时所引用UTXO的深度（即交易“块龄”）也会随着变大。由于交易的优先值取决于它交易输入的“块龄”，所以这个交易的优先值也就随之增长了。最后，一个零矿工费交易的优先值就有可能会满足高优先级的门槛，被免费地打包进区块。

UTXO（Unspent Transaction Output） : 每笔交易都有若干交易输入，也就是资金来源，也都有若干笔交易输出，也就是资金去向。一般来说，每一笔交易都要花费（spend）一笔输入，产生一笔输出，而其所产生的输出，就是“未花费过的交易输出”，也就是 UTXO。

块龄：UTXO的“块龄”是自该UTXO被记录到区块链为止所经历过的区块数，即这个UTXO在区块链中的深度。

区块中的第一笔交易是笔特殊交易，称为创币交易或者coinbase交易。这个交易是由挖矿节点构造并用来奖励矿工们所做的贡献的。假设此时一个区块的奖励是25比特币，A挖矿的节点会创建“向A的地址支付25.1个比特币(包含矿工费0.1个比特币)”这样一个交易，把生成交易的奖励发送到自己的钱包。A挖出区块获得的奖励金额是coinbase奖励（25个全新的比特币）和区块中全部交易矿工费的总和。

A节点已经构建了一个候选区块，那么就轮到A的矿机对这个新区块进行“挖掘”，求解工作量证明算法以使这个区块有效。比特币挖矿过程使用的是SHA256哈希函数。

用最简单的术语来说， 挖矿节点不断重复进行尝试，直到它找到的随机调整数使得产生的哈希值低于某个特定的目标。 哈希函数的结果无法提前得知，也没有能得到一个特定哈希值的模式。举个例子，你一个人在屋里打台球，白球从A点到达B点，但是一个人推门进来看到白球在B点，却无论如何是不知道如何从A到B的。哈希函数的这个特性意味着：得到哈希值的唯一方法是不断的尝试，每次随机修改输入，直到出现适当的哈希值。

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。

简单打个比方，想象人们不断扔一对色子以得到小于一个特定点数的游戏。第一局，目标是12。只要你不扔出两个6，你就会赢。然后下一局目标为11。玩家只能扔10或更小的点数才能赢，不过也很简单。假如几局之后目标降低为了5。现在有一半机率以上扔出来的色子加起来点数会超过5，因此无效。随着目标越来越小，要想赢的话，扔色子的次数会指数级的上升。最终当目标为2时（最小可能点数），只有一个人平均扔36次或2%扔的次数中，他才能赢。

如前所述，目标决定了难度，进而影响求解工作量证明算法所需要的时间。那么问题来了：为什么这个难度值是可调整的？由谁来调整？如何调整？

比特币的区块平均每10分钟生成一个。这就是比特币的心跳，是货币发行速率和交易达成速度的基础。不仅是在短期内，而是在几十年内它都必须要保持恒定。在此期间，计算机性能将飞速提升。此外，参与挖矿的人和计算机也会不断变化。为了能让新区块的保持10分钟一个的产生速率，挖矿的难度必须根据这些变化进行调整。事实上，难度是一个动态的参数，会定期调整以达到每10分钟一个新区块的目标。简单地说，难度被设定在，无论挖矿能力如何，新区块产生速率都保持在10分钟一个。

那么，在一个完全去中心化的网络中，这样的调整是如何做到的呢？难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每2,016个区块(2周产生的区块)中的所有节点都会调整难度。难度的调整公式是由最新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整的（或变难或变易）。简单来说，如果网络发现区块产生速率比10分钟要快时会增加难度。如果发现比10分钟慢时则降低难度。

为了防止难度的变化过快，每个周期的调整幅度必须小于一个因子（值为4）。如果要调整的幅度大于4倍，则按4倍调整。由于在下一个2,016区块的周期不平衡的情况会继续存在，所以进一步的难度调整会在下一周期进行。因此平衡哈希计算能力和难度的巨大差异有可能需要花费几个2,016区块周期才会完成。

举个例子，当前A节点在挖277,316个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第277,316个区块(父区块为277,315)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。

比特币共识机制的第三步是通过网络中的每个节点独立校验每个新区块。当新区块在网络中传播时，每一个节点在将它转发到其节点之前，会进行一系列的测试去验证它。这确保了只有有效的区块会在网络中传播。

每一个节点对每一个新区块的独立校验，确保了矿工无法欺诈。在前面的章节中，我们看到了矿工们如何去记录一笔交易，以获得在此区块中创造的新比特币和交易费。为什么矿工不为他们自己记录一笔交易去获得数以千计的比特币？这是因为每一个节点根据相同的规则对区块进行校验。一个无效的coinbase交易将使整个区块无效，这将导致该区块被拒绝，因此，该交易就不会成为总账的一部分。

比特币去中心化的共识机制的最后一步是将区块集合至有最大工作量证明的链中。一旦一个节点验证了一个新的区块，它将尝试将新的区块连接到到现存的区块链，将它们组装起来。

节点维护三种区块：

· 第一种是连接到主链上的，

· 第二种是从主链上产生分支的（备用链），

· 第三种是在已知链中没有找到已知父区块的。

有时候，新区块所延长的区块链并不是主链，这一点我们将在下面“ 区块链分叉”中看到。

如果节点收到了一个有效的区块，而在现有的区块链中却未找到它的父区块，那么这个区块被认为是“孤块”。孤块会被保存在孤块池中，直到它们的父区块被节点收到。一旦收到了父区块并且将其连接到现有区块链上，节点就会将孤块从孤块池中取出，并且连接到它的父区块，让它作为区块链的一部分。当两个区块在很短的时间间隔内被挖出来，节点有可能会以相反的顺序接收到它们，这个时候孤块现象就会出现。

选择了最大难度的区块链后，所有的节点最终在全网范围内达成共识。随着更多的工作量证明被添加到链中，链的暂时性差异最终会得到解决。挖矿节点通过“投票”来选择它们想要延长的区块链，当它们挖出一个新块并且延长了一个链，新块本身就代表它们的投票。

因为区块链是去中心化的数据结构，所以不同副本之间不能总是保持一致。区块有可能在不同时间到达不同节点，导致节点有不同的区块链视角。解决的办法是， 每一个节点总是选择并尝试延长代表累计了最大工作量证明的区块链，也就是最长的或最大累计难度的链。

当有两个候选区块同时想要延长最长区块链时，分叉事件就会发生。正常情况下，分叉发生在两名矿工在较短的时间内，各自都算得了工作量证明解的时候。两个矿工在各自的候选区块一发现解，便立即传播自己的“获胜”区块到网络中，先是传播给邻近的节点而后传播到整个网络。每个收到有效区块的节点都会将其并入并延长区块链。如果该节点在随后又收到了另一个候选区块，而这个区块又拥有同样父区块，那么节点会将这个区块连接到候选链上。其结果是，一些节点收到了一个候选区块，而另一些节点收到了另一个候选区块，这时两个不同版本的区块链就出现了。

分叉之前

分叉开始

我们看到两个矿工几乎同时挖到了两个不同的区块。为了便于跟踪这个分叉事件，我们设定有一个被标记为红色的、来自加拿大的区块，还有一个被标记为绿色的、来自澳大利亚的区块。

假设有这样一种情况，一个在加拿大的矿工发现了“红色”区块的工作量证明解，在“蓝色”的父区块上延长了块链。几乎同一时刻，一个澳大利亚的矿工找到了“绿色”区块的解，也延长了“蓝色”区块。那么现在我们就有了两个区块：一个是源于加拿大的“红色”区块；另一个是源于澳大利亚的“绿色”。这两个区块都是有效的，均包含有效的工作量证明解并延长同一个父区块。这个两个区块可能包含了几乎相同的交易，只是在交易的排序上有些许不同。

比特币网络中邻近（网络拓扑上的邻近，而非地理上的）加拿大的节点会首先收到“红色”区块，并建立一个最大累计难度的区块，“红色”区块为这个链的最后一个区块（蓝色-红色），同时忽略晚一些到达的“绿色”区块。相比之下，离澳大利亚更近的节点会判定“绿色”区块胜出，并以它为最后一个区块来延长区块链（蓝色-绿色），忽略晚几秒到达的“红色”区块。那些首先收到“红色”区块的节点，会即刻以这个区块为父区块来产生新的候选区块，并尝试寻找这个候选区块的工作量证明解。同样地，接受“绿色”区块的节点会以这个区块为链的顶点开始生成新块，延长这个链。

分叉问题几乎总是在一个区块内就被解决了。网络中的一部分算力专注于“红色”区块为父区块，在其之上建立新的区块；另一部分算力则专注在“绿色”区块上。即便算力在这两个阵营中平均分配，也总有一个阵营抢在另一个阵营前发现工作量证明解并将其传播出去。在这个例子中我们可以打个比方，假如工作在“绿色”区块上的矿工找到了一个“粉色”区块延长了区块链(蓝色-绿色-粉色)，他们会立刻传播这个新区块，整个网络会都会认为这个区块是有效的，如上图所示。

所有在上一轮选择“绿色”区块为胜出者的节点会直接将这条链延长一个区块。然而，那些选择“红色”区块为胜出者的节点现在会看到两个链： “蓝色-绿色-粉色”和“蓝色-红色”。 如上图所示，这些节点会根据结果将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链设置为主链，将 “蓝色-红色” 这条链设置为备用链。 这些节点接纳了新的更长的链，被迫改变了原有对区块链的观点，这就叫做链的重新共识 。因为“红”区块做为父区块已经不在最长链上，导致了他们的候选区块已经成为了“孤块”，所以现在任何原本想要在“蓝色-红色”链上延长区块链的矿工都会停下来。全网将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链识别为主链，“粉色”区块为这条链的最后一个区块。全部矿工立刻将他们产生的候选区块的父区块切换为“粉色”，来延长“蓝色-绿色-粉色”这条链。

从理论上来说，两个区块的分叉是有可能的，这种情况发生在因先前分叉而相互对立起来的矿工，又几乎同时发现了两个不同区块的解。然而，这种情况发生的几率是很低的。单区块分叉每周都会发生，而双块分叉则非常罕见。

比特币将区块间隔设计为10分钟，是在更快速的交易确认和更低的分叉概率间作出的妥协。更短的区块产生间隔会让交易清算更快地完成，也会导致更加频繁地区块链分叉。与之相对地，更长的间隔会减少分叉数量，却会导致更长的清算时间。

『陆』 “比特/秒”和“码元/秒”有什么区别

比特/秒是信息传输速率的单位码元传输速率也成为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

码元:

在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。这样的时间间隔内的信号称为二进制码元，而这个间隔被称为码元长度。

符号

即用于表示某数字码型[据位数不同，对应不同的键控调制方式]的一定相位或幅度值的一段正弦载波[其长度即符号长度]。

符号速率即载波信号的参数（如相位）转换速率，实际上是载波状态的变化速率。符号率越高，响应的传输速率也越高，但信号中包含的频谱成分越高，占用的带宽越宽。

波特率

即 调制速率 或 符号速率，指的是信号被 调制 以后在单位时间内的 波特 数，即单位时间内 载波 参数变化(相位或者幅度)的次数。它是对信号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒”（Bps）为单位。

(6)比特币产生速率扩展阅读:

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 Manchin）2014年2月26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。

2017年1月24日中午12：00起，中国三大比特币平台正式开始收取交易费。

『柒』 鎸栦竴棰楁瘮鐗瑰竵瑕佸氫箙

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『捌』 比特币的区块产生时间是大概多久

10分钟。

1、比特币区块的产生时间为什么是10分钟？

中本聪（比特币的发明者）自己决定的，区块的生产速率应保持每10分钟1个区块的平均平均速度，因为：区块链估计需要10分钟才能将最新的区块传播到全球所有节点。为了使区块链保持正确同步。如果以更快的速度生产区块，则地球另一端的某些节点可能无法足够快地追上最新交易数据，这可能导致节点不再正确对齐，从而导致“区块断裂”，这是区块链必须尽量避免以保持安全的基本措施。

2、那为什么时间短就不安全呢？

如果你把它改成1分钟，问题就来了——我们假设任何一个新的区块传遍网络需要2分钟。那么，如果10分钟产生一个区块，那么新区块在传播过程中没收到它的节点又生成了一个新区块的几率还不算大，因为毕竟只是全网平均产生区块时间的1/5。然而，如果1分钟产生一个区块的话，问题就大了——假设区块传输速度平均，那么几乎可以确定，在新产生的区块传输到一半的时候，还没收到这个区块的网络有很大可能性也生成了一个新的了。

于是，一个分叉就产生了。而这种情况是很可能会出现的，也就是说，这个网络里会长期存在至少一个分叉。这样的网络显然是不安全的，因为比特币的假设是“如果想要作弊，你得算赢所有的竞争者，也就是全网51%的算力。”但是，如果网络里常年有两个以上的分叉，说明全网的算力被分摊了，于是，想要作弊的话，只需要算赢一半的网络就够了，也就是25%算力。很显然，这样比特币的可靠性就降低了。

『玖』 用笔记本在家挖矿，一天可以挖几个比特币

现如今如果还试图用笔记本或家用电脑在家里“挖矿”，绝对是吃饱了撑得慌，除了浪费电之外，连比特币的最小单位1聪都不可能获得（1比特币为1亿个聪）。

如果挖矿这件事真的有这么简单，那么多矿场就不会设置在深山老林离发电厂很近的地方，矿场里的每一台算力惊人价值不菲的矿机都极为耗电，可谓是吃电的老虎。

如今一台专业矿机的算力达到了惊人的110TH/s，功率为3250w，也就是一个小时耗电3.25度。

这样一台算力达到了110TH/s的矿机，挖矿一年可以产出0.2158个比特币，年耗电量为284700度电，电费如果以3毛钱计算就是85410元/年，如果是以正常的市电电价挖矿一年下来还真可能连本都捞不回来。

110TH/s的算力是什么概念？

1H/s就是每秒一次哈希碰撞，而1TH/s就是每秒1000G次哈希碰撞（1万亿次），那么110TH/s的算力就是110万亿次哈希碰撞。

拿一块七彩虹的GTX 1080Ti Neptune水冷显卡，这张显卡对于一台普通的电脑来说已经很炸了，通过超频后测得的算力大约是1.8GH/s，也就是0.0018TH/s。按照这样的速度来挖一个比特币，可谓是何年何月，还不如洗洗睡吧，更别提用普通的家用电脑来挖比特币了。

用家用电脑挖矿放到2010年以前还是有可能的

在2010年挖一个比特币需要经过7.3M次哈希碰撞，也就是730万次哈希碰撞。在那个时候，如果你懂得怎么去挖矿，用普通的电脑还是有可能挖出比特币来的。奈何在当时比特币的价格并不足以对一般人产生诱惑力，就跟所有人都后悔为什么没有早点买房一样。

自从2016年开始比特币的价格就随着挖矿的难度系数蹭蹭地往上涨，给人的错觉就是比特币的价格是和算力的增加而增加的。实际上我们细微的观察算力曲线和价格曲线就会发现，价格和算力并不成正比，不管是价格还是算力都随着时间的推移有涨有跌。这时我们就会发现它具有了股票、债券、期货这样的市场属性，是可以被炒作的，它也会受市场、政策等因素影响。

按照中本聪的算法，比特币的总量大约为2100万个，最开始的时候，每完成一次记账就会奖励50个比特币，但每过4年奖励就会减半，预计到2140年奖励就会变为0，所以越是往后，挖出比特币的难度系数就会越大。

这么说似乎可以认定比特币是一种稀缺的资源，但它并没有货币的属性，仅仅只是一串毫无用处的字符串。只是币圈的这些人哄抬它就水涨船高了，假如有一天这个巨大的泡沫破裂了，比特币就是一串字符串，接盘的人就是那些手握比特币而出手不了的人。

比特币到底是个什么东西？

比特币就是维持区块链记账系统中的一种奖励机制，对于整个区块链记账系统来说参与挖矿的人越多，参与账本数据确认的人也就越多，区块数据也就越安全。如果没有这种奖励机制，区块链记账系统就玩不下去了。

区块链中的每一个节点都拥有记账的权利，但每笔账单记账权是通过接一道数学题来获得，只不过这道数学题很难解，并且越来越难解。谁先算出难度系数内的值，谁就拥有优先记账权。计算出来的值通过验证后，和账本一起封装，广播到区块链中，这样就完成了记账的过程，然后就会获得相应的比特币奖励。

细细想来挖比特币还真的是挖了个寂寞

那么多矿场的矿机每年耗费那么多电，仅仅为了解一道又一道的数学题从而获得比特币交易的记账权利。这些电用来作为工厂生产不香吗？哪怕用来吹吹空调也划得来。

比特币被资本裹挟后，然后资本在高位临近崩盘时撤离，会不会又是一地鸡毛，一片哀嚎呢。所以普通人还是别想用笔记本挖比特币这件事了。

笔记本一天挖几个？你是来 搞笑 的吗？比特币矿机又叫高频计算机，为什么叫高频计算机，因为他的运算速率是以T为单位，三年前一台11.5T的矿机都需要一年时间挖一个比特币，1T=1024G，而且比特币挖狂周期是不断衰减的，也就是同样算力越往后挖一个时间越久，你的工作笔记本估计也就8G，你说一天能挖几个？

你还想一天挖几个比特币？大概你可以想象一年能不能挖出0.1个比特币。

按现在的通行说法，普通电脑挖矿，大致上回不来电费的本。虽然笔记本是公司的，但家里的电费是你自己掏吧。所以，性能本来就缩水的笔记本去挖矿，一定在电费上让你老开心了。

天上不会突然掉馅饼的。

比特币在2月20日早晨突破了56000美元，截至13时30分，比特币价格为55624美元左右，24小时上涨8.29%，24小时内成交量为753.9美元，市值达1.04万亿，进入“万亿俱乐部”。

以上这样的数据看着当然诱人，一枚比特币的价值近40万人民币，是很多普通上班族不吃不喝工作六七年的工资，想用笔记本在家挖矿，估计连电费都赚不回来。

一夜暴富，想想就好，还是脚踏实地一些好。

保持当前比特币的全网算力难度不变，即便是你用当前3060显卡来挖比特币，那么这个时间也需要1400年才能挖出一枚比特币。所以不要有任何实质性的幻想，你接触比特币的时间现在已经是2021年，不是2009年的那个时间节点。

比特币由原先的几美分已经一路上涨至目前最高的5.8万美元，换句话说2009年左右比特币的价格只有几元人民币，但是到目前为止已经上涨到了30万人民币一枚的价格。再加上比特币的无国界和去中心化属性，在过去11年的时间里，比特币的全网算力已经呈现出指数爆炸式的增长，世界各地电力丰富稳定的地区都有比特币的专业矿场存在。

所以目前我们任何更先进的家用电脑都是无法直接去挖掘比特币的。要不然为什么我们能够听到专业的比特币矿场和相对应的矿机？现在都是几百上千个显卡集中组成的专业矿机来贡献比特币的算力，谁先打包出了相对应的区块，谁就能获得6.25个比特币的奖励。

时代已经发展到了目前的这个阶段，如果现在是2009年甚至于2010年的那个时间节点，家用电脑当时确实是可以支持挖掘比特币的，全网算力不高参与量极少，因为那个时候很多人都不了解比特币，当时的比特币也并不值钱。

所以我们能够看到在2010年上半年的时候，当时一部分的矿工在淘宝网上出售相对应的比特币，当时的价格是5元人民币到10元人民币一枚。即便是2011年的下半年比特币当时的价格也才60元人民币左右。

但是从2012年下半年开始，基本上比特币的发展阶段就已经越过了调用电脑贡献算力的时代，开始进入到了专业的矿机时代。当然目前比特币的价格对于相对应的挖矿而言是有丰富的利润回报率的，但是在比特币熊市的时候基本上挖矿是呈现出亏损状态的，那个时候只有垫资囤币等待牛市周期到来才能获得总的盈利。

所以现在也不要轻易的去参与到专业的比特币挖矿行业中，这个行业的入门门槛极高，并且需要专业的人员以及很大的资金链支撑，风险也是比较大的。

一天挖几颗？以现在比特币的价格近5万美元一颗，别人都是在房间里放几十上百张显卡用货架装着挖矿，以笔记本挖矿解码的速度，估计几年都没有一颗，想要挖矿至少还是要配备1050ti以上的显卡才行，而且显卡越多，解码越快，同时对电费，显卡寿命消耗也是不小的费用，作为普通人还是最好不要打比特币的主意，容易踏空摔疼

天上掉馅饼的事情你也相信？就算真能挖到，那也需要你有强大的服务器阵容，而并非是你的一台小电脑能做的。而且挖一个不是按照天来计算，是你以年做单位来计算，你算算，你一年能挖一个不？？

大兄弟醒醒，你这个想法容易上当受骗。

不劳而获的心理太重，盲目跟风的行为也重，最好的还是不切实际。

还是脚踏实地吧。

4千台3kW矿机，一天24小时能挖出一个BTC，你的20台笔记本算力比不上一台矿机，按此计算，你一台笔记本需8万天才能挖出一个币，平均一天24小时能挖出8万分之一个比特币。

但是你一台笔记本，即使挖8万/365=220年，肯定挖不出一个比特币，因为每隔2年左右，区块链所藏币的数量会减半，按此逻辑，你这笔记本挖一万年也挖不出一个比特币[捂脸][捂脸][捂脸]

兄弟你想的太多了，不知道你有没看过一个新闻，疫情期间韩国很多网吧全都不营业改挖矿了，整个网吧的电脑一天也挖不了多少，何况一个笔记本了。我有个朋友专门做挖矿的，他在云南的中缅边境那里建的矿场。就是因为那里电费便宜。以前还有很多人在内蒙古建矿场，因为点都是偷的，但是后来被抓住判刑了。所以咱们不是圈里的人基本操作不了，还不如多发发文章赚点零花钱呢！