pow矿池搭建

① 比特币矿池的协议stratum

转自： https://zhuanlan.hu.com/p/23558268
getblocktemplate协议诞生于2012年中叶，此时矿池已经出现。矿池采用getblocktemplate协议与节点客户端交互，采用stratum协议与矿工交互，这是最典型的矿池搭建模式。

与getwork相比，getblocktemplate协议最大的不同点是：getblocktemplate协议让矿工自行构造区块。如此一来，节点和挖矿完全分离。对于getwork来说，区块链是黑暗的，getwork对区块链一无所知，他只知道修改data字段的4个字节。对于getblocktemplate来说，整个区块链是透明的，getblocktemplate掌握区块链上与挖矿有关的所有信息，包括待确认交易池，getblocktemplate可以自己选择包含进区块的交易。

挖矿有两种方式，一种叫SOLO挖矿，另一种是去矿池挖矿。前文所述的在节点客户端直接启动CPU挖矿，以及依靠getwork+cgminer驱动显卡直接连接节点客户端挖矿，都是SOLO挖矿，SOLO好比自己独资买彩票，不轻易中奖，中奖则收益全部归自己所有。去矿池挖矿好比合买彩票，大家一起出钱，能买一堆彩票，中奖后按出资比率分配收益。理论上，矿机可以借助getblocktemplate协议链接节点客户端SOLO挖矿，但其实早已没有矿工会那么做，在写这篇文章时，比特币全网算力1600P+，而当前最先进的矿机算力10T左右，如此算来，单台矿机SOLO挖到一个块的概率不到16万分之一，矿工（人）投入真金白银购买矿机、交付电费，不会做风险那么高的投资，显然投入矿池抱团挖矿以降低风险，获得稳定收益更加适合。因此矿池的出现是必然，也不可消除，无论是否破坏系统的去中心化原则。

矿池的核心工作是给矿工分配任务，统计工作量并分发收益。矿池将区块难度分成很多难度更小的任务下发给矿工计算，矿工完成一个任务后将工作量提交给矿池，叫提交一个share。假如全网区块难度要求Hash运算结果的前70个比特位都是0，那么矿池给矿工分配的任务可能只要求前30位是0（根据矿工算力调节），矿工完成指定难度任务后上交share，矿池再检测在满足前30位为0的基础上，看看是否碰巧前70位都是0。

矿池会根据每个矿工的算力情况分配不同难度的任务，矿池是如何判断矿工算力大小以分配合适的任务难度呢？调节思路和比特币区块难度一样，矿池需要借助矿工的share率，矿池希望给每个矿工分配的任务都足够让矿工运算一定时间，比如说1秒，如果矿工在一秒之内完成了几次任务，说明矿池当前给到的难度低了，需要调高，反之。如此下来，经过一段时间调节，矿池能给矿工分配合理难度，并计算出矿工的算力。

矿池通过getblocktemplate协议与网络节点交互，以获得区块链的最新信息，通过stratum协议与矿工交互。此外，为了让之前用getwork协议挖矿的软件也可以连接到矿池挖矿，矿池一般也支持getwork协议，通过阶层挖矿代理机制实现（Stratum mining proxy）。须知在矿池刚出现时，显卡挖矿还是主力，getwork用起来非常方便，另外早期的FPGA矿机有些是用getwork实现的，stratum与矿池采用TCP方式通信，数据使用JSON封装格式。

先来说一下getblocktemplate遗留下来的几个问题：

矿工驱动：在getblocktemplate协议里，依然是由矿工主动通过HTTP方式调用RPC接口向节点申请挖矿数据，这就意味着，网络最新区块的变动无法及时告知矿工，造成算力损失。

数据负载：如上所述，如今正常的一次getblocktemplate调用节点都会反馈回1.5M左右的数据，其中主要数据是交易列表，矿工与矿池需频繁交互数据，显然不能每次分配工作都要给矿工附带那么多信息。再者巨大的内存需求将大大影响矿机性能，增加成本。

Stratum协议彻底解决了以上问题。

Stratum协议采用主动分配任务的方式，也就是说，矿池任何时候都可以给矿工指派新任务，对于矿工来说，如果收到矿池指派的新任务，应立即无条件转向新任务；矿工也可以主动跟矿池申请新任务。

现在最核心的问题是如何让矿工获得更大的搜索空间，如果参照getwork协议，仅仅给矿工可以改变nNonce和nTime字段，则交互的数据量很少，但这点搜索空间肯定是不够的。想增加搜索空间，只能在hashMerkleroot下功夫，如果让矿工自己构造coinbase，那么搜索空间的问题将迎刃而解，但代价是必要要把区块包含的所有交易都交给矿工，矿工才能构造交易列表的Merkleroot，这对于矿工来说压力更大，对于矿池带宽要求也更高。

Stratum协议巧妙解决了这个问题，成功实现既可以给矿工增加足够的搜索空间，又只需要交互很少的数据量，这也是Stratum协议最具创新的地方。

再来回顾一下区块头的6个字段80字节，这个很关键，nVersion，nBits，hashPrevBlock这3个字段是固定的，nNonce，nTime这两个字段是矿工现在就可以改变的。增加搜索空间只能从hashMerkleroot下手，这个绕不过去。Stratum协议让矿工自己构造coinbase交易，coinbase的scriptSig字段有很多字节可以让矿工自由填充，而coinbase的改动意味着hashMerkleroot的改变。从coinbase构造hashMerkleroot无需全部交易，

如上图所示，假如区块将包含13笔交易，矿池先对这13笔交易进行处理，最后只要把图中的4个黑点（Hash值）交付给矿工，同时将构造coinbase需要的信息交付给矿工，矿工就可以自己构造hashMerkleroot（图中的绿点都是矿工自行计算获得，两两合并Hash时，规定下一个黑点代表的hash值总是放在右边）

。按照这种方式，假如区块包含N笔交易，矿池可以浓缩成log2(N)个hash值交付给矿工，这大大降低了矿池和矿工交互的数据量。

Stratum协议严格规定了矿工和矿池交互的接口数据结构和交互逻辑，具体如下：

1. 矿工订阅任务

启动挖矿机器，使用mining.subscribe方法链接矿池

返回数据很重要，矿工需本地记录，在整个挖矿过程中都用到，其中：

Extranonce1，和 Extranonce2对于挖矿很重要，增加的搜索空间就在这里，现在，我们至少有了8个字节的搜索空间，即nNonce的4个字节，以及 Extranonce2的4个字节。

2. 矿池授权

在矿池注册一个账号 ，添加矿工，矿池允许每个账号任意添加矿工数，并取不同名字以区分。矿工使用mining.authorize方法申请授权，只有被矿池授权的矿工才能收到矿池指派任务。

3. 矿池分配任务

以上每个字段信息都是必不可少，其中：

有了以上信息，再加上之前拿到的Extranonce1 和Extranonce2_size，就可以挖矿了。

4. 挖矿

1) 构造coinbase交易

用到的信息包括Coinb1, Extranonce1, Extranonce2_size 以及Coinb2，构造很简单：

为啥可以这样，因为矿池帮矿工做了很多工作，矿池已经构建了coinbase交易，系列化后在指定位置分割成coinb1和coinb2，coinb1和coinb2包含指定信息，比如coinb1包含区块高度，coinb2包含了矿工的收益地址和收益额等信息，但是这些信息对于矿工来说无关紧要，矿工挖矿的地方只是Extranonce2 的4个字节。另外Extranonce1是矿池写入区块的指定信息，一般来说，每个矿池会写入自己矿池的信息，比如矿池名字或者域名，我们就是根据这个信息统计每个矿池在全网的算力比重。

2) 构建Merkleroot

利用coinbase和merkle_branch，按照上图方式构造hashMerkleroot字段。

3) 构建区块头

填充余下的5个字段，现在，矿池可以在nNonce和Extranonce2 里搜索进行挖矿，如果嫌搜索空间还不够，只要增加Extranonce2_size为多几个字节就可轻而易举解决。

5. 矿工提交工作量

当矿工找到一个符合难度的shares时，提交给矿池，提交的信息量很少，都是必不可少的字段：

矿池拿到以上5个字段后，首先根据任务号ID找出之前分配任务前存储的信息（主要是构建的coinbase交易以及包含的交易列表等），然后重构区块，再验证shares难度，对于符合难度要求的shares，再检测是否符合全网难度。

6. 矿池给矿工调节难度

矿池记录每个矿工的难度，并根据shares率不断调节以指定合适难度。矿池可以随时通过mining.set_difficulty方法给矿工发消息另其改变难度。

如上，Stratum协议核心理念基本解析清楚，在getblocktemplate协议和Stratum协议的配合下，矿池终于可以大声的对矿工说，让算力来的更猛烈些吧。

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④ 什么是POW和POS，二者区别联系

POW：全称Proof of Work，工作量证明。

POS：全称Proof of Stake，权益证明。

这两者都区块链的共识机制，是数字货币的记账方法。

区别是：

1、POW机制：工作量证明机制即对于工作量的证明，是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。

2、POS机制：权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。

(4)pow矿池搭建扩展阅读：

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。

⑤ 什么是矿池 矿场

比特币也是“挖”出来的，只不过它是由计算机我们一般称之为“矿机”)在虚拟网络世界中开采出来的。所以，要挖币，同样需要选择一片合适的区域，搭建起厂房，把成百上千台矿机连接起来一起挖矿，这就是矿场。

一个矿场的成本包括建设成本、设备成本、维护成本、网络成本等。其中维护成本包括电力成本和人力成本，这也是我们会把矿场选建在电费相对比较便宜的地方的原因。一台比特币矿机的回本周期，和政策、技术、币价、算力、维护状况等多种因素有关，一般需要200-300天回本。但随着市场波动，回本周期也会变化。

说完矿场，我们来说说矿池。由于现在挖矿的人越来越多，加入的矿机和矿场也起来越多、总算力越来越大。这种情况下，单个矿机挖到比特币的概率越来越小。于是，人们想出了个办法、既然矿机单枪匹马不行，那我们把矿机联合起来去和全球其他矿机竞争——这种矿机算力的集合就是所谓的矿池。这样就能大大增加挖到矿的概率，挖到比特币后，再根据每台矿机对总算力的贡献，给予其相应的奖励。

矿池的概念比矿场抽象。矿池可以是若干矿机的集合，也可以是若干矿场中矿机算力的集合。比如谈到现实中一个在中国的矿池，接入这个矿池的矿机既有中国矿机，也有来自国外的矿机，不分区域、大家按劳分配。

⑥ 细数几种挖矿模式，哪种更适合新手

曾几何时，挖矿还仅仅只是极客和部分区块链技术开发人员之间的娱乐。但随着资本的涌入，加密货币世界越来越多的涉足金融世界，交易所Binance（币安）宣布其收入远超德意志银行（Deutsche Bank），采矿巨头 Bitmain（比特大陆）也即将上市，不管我们喜不喜欢，采矿作为新兴行业迅猛发展已成事实。

无数矿工的涌入，极大的推高了数字货币的全网算力，单打独斗的solo挖矿由于POW（Proof of Work，工作量证明机制）而受限于矿机性能，往往无法与大矿工进行竞争（独立建立矿场的大佬除外）。取而代之的，是无数矿工抱团取暖，贡献算力，然后挖到币之后大家按算力贡献大小分，也就是所谓的矿池。

目前市场上的矿池很多，各自选用的模式也有所不同，为了方便新手选择，接下来我们就细数几种模式的区别，然后审查它们的弱点和好处，以便理解。

Pay Per Last N Shares模式就是" 根据过去的N个股份来支付收益 "。主流矿池一般采用PPLNS模式，这个也是最原始的挖矿模式，大家一起组队挖矿，挖了矿、出了块，扣除矿池的手续费后，剩下的 按贡献的算力分配 。

在PPLNS模式下，运气成占比很大。不管是什么币种，出块都是一个概率问题，运气好的时候运算一会儿就出块了。运气不好的时候半天都出不了一个。也有可能今天出5个，明天就出3个，矿池一天内发现区块的多与少，会直接影响到矿工的分红。

长远来看收益差不多，短期就有太多不确定因素。但是这种模式的 手续费相对较低 ，适合稳定在一个矿池的矿工，随意切换会降低收益，因为收益想稳定就得把时间轴拉长。

优点：收益全分配，运气好时会获得更多收益

缺点：收益没保证，收益时高时低，完全看运气

PPLNS时而收益高，时而没有收益，极不稳定，为了解决这一问题，Pay Per Share运用了新的分配方案。新方案是矿池根据你的算力提前推算出你的在一个周期内能够获得多少币，直接将对应算力的币支付给你，这样矿工收益就固定了，完全不用承担风险。相当于将算力卖给矿池，矿池自己负责盈亏。即使一天没有出块也没事，照样有收益。但是如果有一天收益高了，那么这时候矿池就赚了。

事实上，PPS模式的矿池为了避免亏本风险，往往会 收取更高额手续费 。相对的，PPS收益尽管低了点，但每天比较稳定，不容受到挫折，矿工也不用担心切换矿池而损害收益。

优点：收益固定，可以随意切换矿池

缺点：手续费比较高，没有高收益奖励

再有就是PPS+模式，结合了PPS和PPLNS模式的优点。这种模式是 将收益拆分为固定块收益和交易手续费 。爆块的奖励是固定的，提前按pps的方式计算，给你按理论收益再扣除矿池费率，给矿工结算，能保证收益的固定。交易费用按PPLNS计算，在转账高手续费，以及矿池幸运值高的时候爆块多的时候，会明显提高矿工的收益。

优点：收益可观，适合所有矿工

缺点：高收益依赖于高转账手续费和矿池幸运值

当然，除了上述这些，还有一些其他的小众模式，相对比较少见，这里就不做赘述。

总的来说，3种模式都各有优劣，出块数量和稳定性、身处矿池的周期、矿池的费率等都会对最终收益造成影响，对于新手来说，最好可以根据自己的情况进行分析，这样才能找到真正适合自己的挖矿模式。

⑦ 区块链是怎么挖矿赚钱的

挖矿赚钱的原理：PoW和挖矿。

最开始比特币可以用显卡挖出，但在 13 年时，已经无法用显卡通用计算程序挖出比特币 BTC，比特币现在全部都是用 ASIC 矿机进行"挖矿"。

类似地，14 年莱特币 ASIC 矿机上市也终结了显卡挖莱特币的挖矿历史。目前显卡能够"挖矿"的数字货币是以太坊 ETH、以太经典 ETC、Zcash 零币 ZEC。

显卡"挖矿"并不是一本万利的生意，事实上起步越早，收益越高，而且收益会随着更多的矿工和显卡的加入递减。

直白说，现在买高价的显卡入场"挖矿"绝对是亏死你，购置专业矿机才是更高性价比的选择。如今个人挖矿的必备工具是矿池，矿池的作用是集合大量矿机算力，增大你挖到币的几率，同时你未来能挖到的币提前平均分配到你的账户里。

以比特币为例，假如现在比特币全网每 10 分钟产生一个区块，这个区块包含 25 个比特币。假设全球有 1W 人参与挖矿，那么在这 10 分钟内，只有 1 个幸运儿拿走了这 25 个比特币。

其它人则颗粒无收。而矿池的原理是大家组队挖矿，并按约定的分配方式分配，使得矿工的挖币回报趋于稳定，减少矿工的风险。

为增强性价比，还可选购一些类似玩客云这样的实用矿机，既能当普通硬件产品使用，也能挖矿，一举两得。

(7)pow矿池搭建扩展阅读

块链交易和数字货币的运作核心有几个：

去中心化数据库连成的交易网络——称为区块链，大家所有的客户端（包括矿机）一起记账，确认转账交易;按时间发行一定量的数字货币。

因为赢家通吃，导致中小散户矿工要联合起来组成"矿池"，以 Shares 记录累积工作量，联合算力越高，矿池联合体先找到数字货币的概率就越大，增大找到新发数字货币的概率，瓜分挖到的数字货币。这就叫 PoW 工作量证明机制。

⑧ 区块链共识机制之一：POW工作量证明机制

区块链可以理解为一个不可篡改的公共账本，所有参与者都能验证交易并进行记账，即为分布式账本。那到底由谁来记账？又如何保证账本的一致性、准确性呢？也就是区块链的共识机制是如何的？

区块链的共识机制就是解决由谁来记账（构造区块），以及如何维护区块链的一致性问题。目前区块链项目采用的共识机制有多种，如：POW工作量证明机制，POS权益证明机制，DPOS股份授权证明机制等等。本文说明POW工作量证明机制。

区块链的第一个成功应用比特币系统采用的POW工作量证明机制。即以比特币系统为例说明POW机制，首先比特币系统有一套激励机制让所有参与者竞争记账的权利，即谁拥有记账权谁将获取构造新区块的比特币奖励（目前奖励为12.5比特币），同时获取新区块内所有交易的手续费作为奖励。

参与者如何竞争记账权利呢？参与者通过自己的算力计算一道数学难题，谁先计算的结果，谁就拥有了记账的权利，也就可获得构造新区块的奖励。这道数学难题就是寻找一个随机数Nonce，使得对区块头的哈希计算的结果小于目标值，Nonce本身是区块头中的一个字段，所以通过不断的尝试Nonce的值，以满足区块头的哈希计算结果小于目标值。通过动态调整目标值，即可调整计算的Nonce值的难度。

关于哈希计算Nonce的过程通常类比为掷筛子游戏，基于参与游戏的筛子的个数通过调整掷得筛子的点数可调整游戏的难度。例如：100个人参与掷筛子，总共有100个筛子，要求掷得点数为100为赢，则100个人谁先掷得点数100即为胜利者，即拥有了记账权。如果发现大家掷出100点的时间太快，则可增加难度，要求掷得点数为80为赢。如果又有100个人参与游戏，则游戏中增加了筛子数，如：筛子数增加为200个，同样通过设置掷得点数来调整游戏的难度。

筛子类似于比特币网络的算力，掷得点数类似于比特币网络可动态调整的目标值。

区块链以最长的链条视为正确的链条，如果存在同时出现两个区块，会暂时并行记录两个区块，后续再生成的区块基于其中的某一个区块，将会形成的最长的链条作为一致性的链条，另外一个区块将会被丢弃，比特币是基于6个区块的确认，所以被丢弃的区块将不会获得比特币系统的奖励，也就是白白将竞争记账权的算力（电费）浪费了。基于工作量的激励，参与者必然尽最大能力构造正确的区块，也就是满足区块链的一致性。即全网的所有用户可以达成唯一的一致性的公共账本。

目前比特币系统全网算力已达到惊人的24.75EH/s，其中1E=1000P，1P=1000T，1T=1000G，1G=1000M，1M=1000K，1K=1000，H/s为每秒一次哈希计算（哈希碰撞），也就是每秒进行24.75E次哈希计算，且仍有持续的算力加入比特币系统。比特币记账权的竞争，提供算力的硬件从CPU，GPU，专业矿机，矿池。目前单机版的专业矿机已无法竞争到记账权，必须由多台矿机组合为矿池才能竞争到记账权。