# 153期【币圈人物】 北大肖臻比特币的挖矿 2022

**Published by:** [币同学](https://paragraph.com/@0x4484c3371eb90c8a9092ec8caecb3dfb3038c818/)
**Published on:** 2022-04-17
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你好，我是币同学。这是我分享学习的第153天，每天学习进步一点点。 关键词：北大肖臻老师的公开课，关于比特币系统的挖矿。 全节点的职责 1. 一直在线； 2. 在本地硬盘上维护完整的区块链信息； 3. 在内存里维护UTXO集合，以便快速检验交易的正确性； 4. 监听比特币网络上的交易信息，验证每个交易的合法性（有没有合法的签名）； 5. 决定哪些交易会被打包到区块里； 6. 监听别的矿工挖矿出来的区块，验证其合法性（验证区块中的每个交易都要合法，包括铸币（coinbase transaction）；验证发布的区块是否符合难度要求；验证该区块是都在最长合法链上）； 7. 挖矿：决定沿着哪条链挖下去？最长合法链。 当出现等长的分叉的时候，选择哪一个分叉？最先听到的区块。 轻节点的职责： 1. 不是一直在线； 2. 不用保存整个区块链的信息，只要保存每个区块的块头； 3. 不用保存全部交易，只保存与自己相关的交易； 4. 无法验证大多数交易的合法性，只能验证与自己相关的那些交易的合法性； 5. 无法检测网上发布的区块的正确性； 6. 可以验证挖矿的难度； 7. 只能验证哪个是最长链，不知道哪个是最长合法链。 1. 挖矿的性质是无记忆性（memoryless）。 2. 比特币如何保证安全性？ 密码学：没有私钥，就没办法伪造你的签名。 共识机制：前提是系统中绝大多数的矿工是诚实节点，遵守系统协议，不会接受那些没有合法签名的交易。 3. 挖矿的趋势。 挖矿设备的专业性：从家用电脑的CPU挖矿——GPU（主要用于大规模的并行计算，像深度学习），GPU是为了通用并行计算而设计的，用来挖矿的话，它里面的很多部件仍然是闲置状态。GPU的噪音很大——ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片，这是专门为挖矿而设计的芯片，没有多余的电路逻辑，整个芯片就是为了比特币挖矿计算哈希值的操作而设计的。这个芯片除了挖矿，别的也干不了。如果挖其他的币，除非两个加密货币的mining puzzle相同。 ASIC芯片研发周期是很长的，一款芯片从设计流片到生产周期，像比特币的ASIC芯片，可能需要一年时间，但这已经是非常快的了。 挖矿市场的竞争很激烈，可能上市几个月后，就得更换更高算力的芯片。 【注意：新研发出来的高算力的芯片矿机，最佳的利润点可能就在两个月时间（这也是其市场的短期优势），基本上头两个月时间可以在该芯片整个生命周期中有一半的利润。再往后，可能有更强算力的芯片被研发出来，所以购买矿机的时机很重要，一般都是期货预定制的。有些不良的厂商，把这些最新研发出来的芯片矿机，不是马上交付给市场，而是自己把最佳算力挖矿期（黄金时间）先挖完。】 大型矿池的出现：单个矿工，即使用ASIC芯片，挖矿从平均收益来看是有利可图的，但是他的收入是非常不稳定的。比特币平均每十分钟出一个区块，但这是相对于整体矿工而言的。如果具体到某个矿工，他可能要挖很长的时间，才能挖出一个区块。如果没有矿池行为，与全网算力竞争，单个矿工的挖矿行为就像中彩票。挖到的概率是很小的，但挖到后的收益比较大。单个矿工除了挖矿外，还要承担全节点的职责。 矿池就是把矿工组织起来，作为一个整体。矿池的架构，一般来说是一个全节点会驱动很多矿机。一个矿池，一般有一个矿主（pool manager），管理着很多矿工（miner）。矿工只负责计算哈希值，全节点的其他职责都由矿主来完成。ASIC芯片矿机，只能负责计算哈希值，不能承担全节点的其他工作。 矿池的出现，还为了解决收入不稳定的问题。单个矿工的收益不稳定，所以大家集合在一起，有收益后按工作量/贡献大小来分配。 4. 如果矿池的某个矿工，在挖到区块后不提交给矿池的矿主，而是扔掉。这样做是可行的，虽然经济利益角度来说是损人不利己的，但是矿池之间是存在竞争的。为了打击竞争对手，故意派些矿工去对手矿池里挖矿，采用上述方法起到搞破坏的作用。等于这些矿工还是能得到分红，分的是别的矿工挖出来的区块奖励。 5. 矿池的危害？ 全球矿池的分布，假设某个机构把算力分散到不同的矿池，平时的时候是分散的，但需要发动攻击的时候，再集中起来发动攻击。矿工转换矿池是容易的，加入一个矿池，就是按照该矿池的协议去矿主联系，矿主再把找随机数的任务分配给该矿工，矿工开始挖矿即可。如果矿工要转换到另外一个矿池，也是可按照上述方法操作。 所以这就是矿池带来的危害，如果没有矿池的话，那么要想发动51%的攻击。这个攻击者只要投入大量的硬件成本来购买到足够的矿机，能够达到系统中半数以上的算力。 有了矿池后，攻击者可能自己只占一定比例的算力，只要能够吸引到足够多不明真相的矿工，加入到该攻击者的矿池中。 6. 假设某个矿池占到半数以上的算力，那么具体可以发动哪些攻击？ 第一种常见的攻击就是分叉攻击，看下图。【注意：51%的攻击，其实是概率问题，不是必须得超过51%的概率，就不能发起攻击。】第二种攻击就是封锁禁令（boycott）。比如说攻击者要封锁A的账户，他怀疑A的账户上参与了非法交易，攻击者会让所有跟A的交易都不让上链。如果有人把A的交易发布到区块链上，他马上就发动分叉，产生一个不包含A交易的区块。 总结大型矿池出现的好处：给矿工减轻了负担，矿工就负责挖矿找哈希值即可，别的事情由矿主来完成；收入分配更加稳定。 大型矿池出现的危害：使得发动51%的攻击，变得更容易。 今天就学习到这里，明天见。

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