比特币矿机网络安全（比特币矿机对网络的要求）

作为虚拟币行业人士而言，我们经常都会说到比特币矿机网络安全时有很多细节是需要注意的。你知道比特币矿机对网络的要求？今天就让小编跟你们说说吧！

什么是“比特币挖矿”？

#比特币观察# #数字货币#

最近很多朋友私信我问我什么叫挖矿?

今晚抽时间来举个例子讲讲比特币挖矿是什么意思!认真看相信对于币圈小白的你们有所帮助

币圈里“挖矿”是什么意思？，首先我们自己要清楚一个概念，数字货币一开始是没有的，而挖矿就能生产出数字货币，我们称之为挖矿。而挖矿的机器，就是计算机，通过专业的挖矿计算机，准确优先算出答案的，以数字货币等形式给予矿工的奖励，从而获得市场上交易的数字货币！

挖矿是什么，首先我们自己要清楚一个概念，数字货币一开始是没有的，而挖矿就能生产出数字货币，我们称之为挖矿。而挖矿的机器，就是计算机，通过专业的挖矿计算机，准确优先算出答案，以数字货币等形式给予矿工的奖励，从而获得市场上交易的数字货币！

挖矿是可以获得收益的，通常情况下矿工挖矿的过程就是通过运行比特币节点，同步 历史 账本，将最新交易记录到账本，并获得比特币区块奖励的一个过程。对比特币网络而言，矿工通过挖矿维护比特币网络安全。对矿工而言，通过挖矿分得比特币奖励.

那么我们如何去挖矿，挖矿又应该注意些什么。接下来听我给你好好分析！首先我们自己要知道从最初的用电脑就能挖出币，到如今需要专业的矿机才能挖出，这中间是经过了很多的迭代更新，这就造成了自己挖矿的难度大大的提升，那么我们该如何选择比较合适的挖矿方式呢？我们必须了解目前市场上的挖矿方式。从08年中本聪第一次用电脑挖出第一枚比特币开始，就掀起了挖矿热潮，越来越多的人开始用电脑挖矿，而人数的增多，也导致挖矿难度增大，普通的电脑也满足不了挖矿的需求，随着 科技 的进步，挖矿的机器也开始进步，人们开始购买专业的挖矿机，曾有一段时间居然在市面上都买不到CPU，而 科技 这几年一直的突飞猛进，以及越来越多的人对数字货币的认可，难度再一次加大，开始出现了云算力，这种技术相对前者来说，是进步很多的，挖矿变得大众化，使得大家都可以矿。不得不说，对于这种人人能参与的挖矿方式，很快也得到了大众认可，但对于靠挖矿为生人老矿工来说，只能被迫分一杯羹！

通常情况下算力与挖矿收益是正相关关系，算力和收益之间的关系如下所示：

1）如果在相同难度下，算力越高，收益也就会越高；

2）比特币每2016个区块，大概两周就会进行一次难度调整。可能出现全网难度调整，从而导致算力增加，收益反而减少的情况发生；

3）开始挖矿必须要有一个操作方便、产出稳定的矿池，它的作用就是为各个终端细分数据包，可以通过精密的算法将终端计算好的数据包按照比例，支付相应数量的比特币

比特币之挖矿与共识（二）

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。

独立校验还确保了诚实 的矿工生成的区块可以被纳入到区块链中，从而获得奖励。行为不诚实的矿工所产生的区块将被拒绝，这不但使他们失 去了奖励，而且也浪费了本来可以去寻找工作量证明解的机会，因而导致其电费亏损。

当一个节点接收到一个新的区块，它将对照一个长长的标准清单对该区块进行验证，若没有通过验证，这个区块将被拒 绝。这些标准可以在比特币核心客户端的CheckBlock函数和CheckBlockHead函数中获得

它包括：

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。矿工们必须构建一个完美的区块，基于所有节点共享的规则，并且根据正 确工作量证明的解决方案进行挖矿，他们要花费大量的电力挖矿才能做到这一点。如果他们作弊，所有的电力和努力都 会浪费。这就是为什么独立校验是去中心化共识的重要组成部分。

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），最后一种是在已知链中没有 找到已知父区块的。在验证过程中，一旦发现有不符合标准的地方，验证就会失败，这样区块会被节点拒绝，所以也不 会加入到任何一条链中。

任何时候，主链都是累计了最多难度的区块链。在一般情况下，主链也是包含最多区块的那个链，除非有两个等长的链 并且其中一个有更多的工作量证明。主链也会有一些分支，这些分支中的区块与主链上的区块互为“兄弟”区块。这些区 块是有效的，但不是主链的一部分。 保留这些分支的目的是如果在未来的某个时刻它们中的一个延长了并在难度值上超 过了主链，那么后续的区块就会引用它们。

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全貌。

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工作的链（greatest cumulative work chain）。节点通过累加链上的每个区块的工作量，得到建立这个链所要付出的工作量证明的总量。只要所有的节点选择最长累计工作的区块链，整个比特币网络最终会收敛到一致的状态。分叉即在不同区块链间发生的临时差异，当更多的区块添加到了某个分叉中，这个问题便会迎刃而解。

提示由于全球网络中的传输延迟，本节中描述的区块链分叉自动会发生。

然而，倒三角形的区块不会被丢弃。它被链接到星形链的父区块，并形成备用链。虽然节点X认为自己已经正确选择了获胜链，但是它还会保存“丢失”链，使得“丢失”链如果可能最终“获胜”，它还具有重新打包的所需的信息。

这是一个链的重新共识，因为这些节点被迫修改他们对块链的立场，把自己纳入更长的链。任何从事延伸星形-倒三角形的矿工现在都将停止这项工作，因为他们的候选人是“孤儿”，因为他们的父母“倒三角形”不再是最长的连锁。

“倒三角形”内的交易重新插入到内存池中用来包含在下一个块中，因为它们所在的块不再位于主链中。

整个网络重新回到单一链状态，星形-三角形-菱形，“菱形”成为链中的最后一个块。所有矿工立即开始研究以“菱形”为父区块的候选块，以扩展这条星形-三角形-菱形链。

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。

2012年以来，比特币挖矿发展出一个解决区块头基本结构限制的方案。在比特币的早期，矿工可以通过遍历随机数 (Nonce)获得符合要求的hash来挖出一个块。

难度增长后，矿工经常在尝试了40亿个值后仍然没有出块。然而，这很容 易通过读取块的时间戳并计算经过的时间来解决。因为时间戳是区块头的一部分，它的变化可以让矿工用不同的随机值 再次遍历。当挖矿硬件的速度达到了4GH/秒，这种方法变得越来越困难，因为随机数的取值在一秒内就被用尽了。

当出现ASIC矿机并很快达到了TH/秒的hash速率后，挖矿软件为了找到有效的块， 需要更多的空间来储存nonce值 。可以把时间戳延后一点，但将来如果把它移动得太远，会导致区块变为无效。

区块头需要信息来源的一个新的“变革”。解决方案是使用coinbase交易作为额外的随机值来源，因为coinbase脚本可以储存2-100字节的数据，矿工们开始使用这个空间作为额外随机值的来源，允许他们去探索一个大得多的区块头值范围来找到有效的块。这个coinbase交易包含在merkle树中，这意味着任何coinbase脚本的变化将导致Merkle根的变化。

8个字节的额外随机数，加上4个字节的“标准”随机数，允许矿工每秒尝试2^96（8后面跟28个零）种可能性而无需修改时间戳。如果未来矿工穿过了以上所有的可能性，他们还可以通过修改时间戳来解决。同样，coinbase脚本中也有更多额外的空间可以为将来随机数的扩展做准备。

比特币的共识机制指的是，被矿工（或矿池）试图使用自己的算力实行欺骗或破坏的难度很大，至少理论上是这样。就像我们前面讲的，比特币的共识机制依赖于这样一个前提，那就是绝大多数的矿工，出于自己利益最大化的考虑，都会 通过诚实地挖矿来维持整个比特币系统。然而，当一个或者一群拥有了整个系统中大量算力的矿工出现之后，他们就可以通过攻击比特币的共识机制来达到破坏比特币网络的安全性和可靠性的目的。

值得注意的是，共识攻击只能影响整个区块链未来的共识，或者说，最多能影响不久的过去几个区块的共识（最多影响过去10个块）。而且随着时间的推移，整个比特币块链被篡改的可能性越来越低。

理论上，一个区块链分叉可以变得很长，但实际上，要想实现一个非常长的区块链分叉需要的算力非常非常大，随着整个比特币区块链逐渐增长，过去的区块基本可以认为是无法被分叉篡改的。

同时，共识攻击也不会影响用户的私钥以及加密算法（ECDSA）。

共识攻击也 不能从其他的钱包那里偷到比特币、不签名地支付比特币、重新分配比特币、改变过去的交易或者改变比特币持有纪录。共识攻击能够造成的唯一影响是影响最近的区块（最多10个）并且通过拒绝服务来影响未来区块的生成。

共识攻击的一个典型场景就是“51%攻击”。想象这么一个场景，一群矿工控制了整个比特币网络51％的算力，他们联合起来打算攻击整个比特币系统。由于这群矿工可以生成绝大多数的块，他们就可以通过故意制造块链分叉来实现“双重支 付”或者通过拒绝服务的方式来阻止特定的交易或者攻击特定的钱包地址。

区块链分叉/双重支付攻击指的是攻击者通过 不承认最近的某个交易，并在这个交易之前重构新的块，从而生成新的分叉，继而实现双重支付。有了充足算力的保证，一个攻击者可以一次性篡改最近的6个或者更多的区块，从而使得这些区块包含的本应无法篡改的交易消失。

值得注意的是，双重支付只能在攻击者拥有的钱包所发生的交易上进行，因为只有钱包的拥有者才能生成一个合法的签名用于双重支付交易。攻击者在自己的交易上进行双重支付攻击，如果可以通过使交易无效而实现对于不可逆转的购买行为不予付款， 这种攻击就是有利可图的。

攻击者Mallory在Carol的画廊买了描绘伟大的中本聪的三联组画（The Great Fire），Mallory通过转账价值25万美金的比特币 与Carol进行交易。在等到一个而不是六个交易确认之后，Carol放心地将这幅组画包好，交给了Mallory。这时，Mallory 的一个同伙，一个拥有大量算力的矿池的人Paul，在这笔交易写进区块链的时候，开始了51%攻击。

首先，Paul利用自己矿池的算力重新计算包含这笔交易的块，并且在新块里将原来的交易替换成了另外一笔交易（比如直接转给了Mallory 的另一个钱包而不是Carol的），从而实现了“双重支付”。这笔“双重支付”交易使用了跟原有交易一致的UTXO，但收款人被替换成了Mallory的钱包地址。

然后，Paul利用矿池在伪造的块的基础上，又计算出一个更新的块，这样，包含这 笔“双重支付”交易的块链比原有的块链高出了一个块。到此，高度更高的分叉区块链取代了原有的区块链，“双重支付”交 易取代了原来给Carol的交易，Carol既没有收到价值25万美金的比特币，原本拥有的三幅价值连城的画也被Mallory白白 拿走了。

在整个过程中，Paul矿池里的其他矿工可能自始至终都没有觉察到这笔“双重支付”交易有什么异样，因为挖矿程序都是自动在运行，并且不会时时监控每一个区块中的每一笔交易。

为了避免这类攻击，售卖大宗商品的商家应该在交易得到全网的6个确认之后再交付商品。或者，商家应该使用第三方 的多方签名的账户进行交易，并且也要等到交易账户获得全网多个确认之后再交付商品。一条交易的确认数越多，越难 被攻击者通过51%攻击篡改。

对于大宗商品的交易，即使在付款24小时之后再发货，对买卖双方来说使用比特币支付也 是方便并且有效率的。而24小时之后，这笔交易的全网确认数将达到至少144个（能有效降低被51%攻击的可能性）。

需要注意的是，51%攻击并不是像它的命名里说的那样，攻击者需要至少51%的算力才能发起，实际上，即使其拥有不 到51%的系统算力，依然可以尝试发起这种攻击。之所以命名为51％攻击，只是因为在攻击者的算力达到51%这个阈值 的时候，其发起的攻击尝试几乎肯定会成功。

本质上来看，共识攻击，就像是系统中所有矿工的算力被分成了两组，一 组为诚实算力，一组为攻击者算力，两组人都在争先恐后地计算块链上的新块，只是攻击者算力算出来的是精心构造 的、包含或者剔除了某些交易的块。因此，攻击者拥有的算力越少，在这场决逐中获胜的可能性就越小。

从另一个角度 讲，一个攻击者拥有的算力越多，其故意创造的分叉块链就可能越长，可能被篡改的最近的块或者或者受其控制的未来 的块就会越多。一些安全研究组织利用统计模型得出的结论是，算力达到全网的30%就足以发动51%攻击了。全网算力的急剧增长已经使得比特币系统不再可能被某一个矿工攻击，因为一个矿工已经不可能占据全网哪怕的1%算 力。

待补充

待补充

比特币的四大弊端你知道吗？

论述题：请回答比特币有哪四大弊端？并论述目前有哪些技术能弥补这些不足？

答：比特币的四大弊端分别是：交易确认时间长、需要大量算力投入、难以承载商用场景、社区治理过于片面。目前Bitterfly——蝴蝶矩阵熵权共识算法能弥补上述不足。

1. 交易时间缩短至15秒，赋能商业应用新生态

比特币交易的生命周期始于交易的创建，目前比特币系统中一般取6个区块作为交易确认时间，即在交易被写入区块后再等待6个基于该区块生成（一般是60分钟），再实际进行该交易其他资产的交接，而这个过程所需的时间是非常漫长的。

针对这个问题，Bitterfly改进了工作量证明机制：首先，Bitterfly的共识达成发生在验证节点之间。参与投票节点的身份是事先知道的，每个验证节点都预先配置了一份可信任节点名单，在名单上的节点可对交易达成进行投票。其次，Bitterfly共识算法的拜占庭容错（BFT）能力为（n-1）/5，即可以容忍整个网络中20%的节点出现拜占庭错误而不影响正确的共识。因此，算法的效率比POW等匿名共识算法要高效，商用级的区块链确认速度（5000 TPS）将交易的确认时间缩短到了几秒钟，完全可以满足绝大多数的交易不受时间限制，实时进行。

2. Cloud-API云服务器挖矿，减少算力 电力投入

从2010年开始挖矿，随着越来越多的矿工加入比特币网络中，挖矿的难度急剧增大，全网每秒要进行几万亿次的哈希计算，挖矿对电脑的硬件和矿机的性能提出了更加苛刻的要求。随着被挖出的比特币数量逐渐减少，矿工们为了确保有利可图，成千上万台矿机每天24小时挖矿，用电量消耗十分庞大。据英国《每日电讯报》报道，开采这种加密货币所需电力激增至每年77.78太瓦时，相当于智利的总耗电量。

Bitterfly作为一条具有开放性和包容性的公链，改进了比特币的挖矿方式，首次提出云服务器挖矿Cloud-API的概念。Cloud-API支持多种类型计算设备，包括接入全球多个云服务器供应商，如亚马逊云、微软云、阿里云、谷歌云、IBM云等，通过高效聚合全球算力资源，实现挖矿裂变效应，不仅大幅度降低了挖矿门槛，还能有效避免资源浪费。从投资成本角度来说，在保证矿机高性能运作下，节约电力将使传统的专用矿机不再具有优势甚至面临被淘汰的境地。

3. POW Bitterfly双层算法，承载商业应用之需

比特币由于系统吞度量（TPS）每秒处理的数量过低，很容易造成网络拥堵严重，难以满足用户交易的核心诉求。在落地应用方面，由于扩展性差、交易费用高、确认时间长等问题，导致比特币难以承载更大的商用场景。随着“区块链 ”的概念不断深入推进，用户已从单纯的关注数字货币价格和交易，逐步转为更加重视其使用范围的大小。根据市场需求提高落地应用能力是比特币和其他数字货币的发展趋势。

Bitterfly开创性地提出了POW Bitterfly双层算法，即改进型 PBFT 算法。Bitterfly通过 POW 算法确保底层区块足够安全的同时，以价值储存、去中心化数字资产兑换、支付与清算等技术，服务多种商业生态和应用。根据使用者（个人、企业、政府）、资产所有者、服务运营商、产业链上不同经营主体（设备供应商、在线电商、金融机构、物流企业等），以及区块链业务特点，对底层进行模块化拆分，达到应对多维度、多角色的安全防护、数据隐私保密、分布式数据存储、可信数据资产接入和交易。

4. 21个创世节点，凝聚社区共识

比特币社区的上层管理就算是最低门槛也是大部分人的天花板，因为比特币的社区治理更侧重于技术的升级与维护，且治理体系非常复杂，需要极强的专业能力。虽然社区“人人可参与”，只要大体上认同比特币的核心价值并愿意参与其中相关活动，就可以被认为是社区成员，但相较于金字塔顶部而言这些人缺乏认同感，流动性较大。

所以，Bitterfly从机制上首要倡导的就是让每个节点主动推广Bitterfly的价值观，在理念上达成一致。其次，以“做贡献，得奖励”的方式促进社区共享共治，形成合力稳健发展。Bitterfly社区将不设准入门槛，不论是否拥有技术背景，均可竞争节点资格。Bitterfly总共诞生210个节点，节点会通过多种方式来帮助社区未来的发展。

近来在国外科研社交服务网站Researchgate上，一篇由哈佛大学学生发表的文章：“Bitterfly：蝴蝶熵权共识算法”引起了广泛关注。文章在肯定比特币价值的同时，也指出了POW共识算法的弊端，并表明在技术方面比特币对区块链的未来难以为继。

在比特币问世11年后，它能否继续支撑整个区块链行业被再一次放在话题桌上讨论，

而该名学生在提出问题的同时，也同样给出了解决方案，那就是蝴蝶熵权共识算法。蝴蝶振翅，飓风将起。Bitterfly变革世界的力量从每一次全力以赴的展翅而始。

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什么叫比特币挖矿?

比特币挖矿是消耗计算资源来处理交易，确保网络安全以及保持网络中每个人的信息同步的过程。它可以理解为是比特币的数据中心，区别在于其完全去中心化的设计，矿工在世界各国进行操作，没有人可以对网络具有控制权。这个过程因为同淘金类似而被称为“挖矿”，因为它也是一种用于发行新比特币的临时机制。然而，与淘金不同的是，比特币挖矿对那些确保安全支付网络运行的服务提供奖励。在最后一个比特币发行之后，挖矿仍然是必须的。

简而言之，比特币挖矿计算的是基于SHA256算法的数学难题，确认网络交易，比特币网络会根据矿工贡献算力的大小给予的等分的比特币奖励。目前，比特币挖矿经历了三个阶段，CPU、GPU、ASIC，目前，以ASIC矿机挖矿一家独大，其中，阿瓦隆矿机尤其突出，阿瓦隆矿机一直走在矿机行业的前列，是比特币挖矿行业的领头羊，目前，搭乘三代芯片的矿机已进入市场，第四代芯片据说正在研发中。

【拓展资料】

任何人均可以在专门的硬件上运行软件而成为比特币矿工。挖矿软件通过P2P网络监听交易广播，执行恰当的任务以处理并确认这些交易。比特币矿工完成这些工作能赚取用户支付的用于加速交易处理的交易手续费以及按固定公式增发的比特币。

新的交易需要被包含在一个具有数学工作量证明的区块中才能被确认。这种证明很难生成因为它只能通过每秒尝试数十亿次的计算来产生。矿工们需要在他们的区块被接受并拿到奖励前运行这些计算。随着更多的人开始挖矿，寻找有效区块的难度就会由网络自动增加以确保找到区块的平均时间保持在10分钟。因此，挖矿的竞争非常激烈，没有一个个体矿工能够控制块链里所包含的内容。

工作量证明还被设计成必须依赖以往的区块，这样便强制了块链的时间顺序。这种设计使得撤销以往的交易变得极其困难，因为需要重新计算所有后续区块的工作量证明。当两个区块同时被找到，矿工会处理接收到的*9个区块，一旦找到下一个区块便将其转至最长的块链。这样就确保采矿过程维持一个基于处理能力的全局一致性。

比特币矿工既不能通过作弊增加自己的报酬，也不能处理那些破坏比特币网络的欺诈交易，因为所有的比特币节点都会拒绝含有违反比特币协议规则的无效数据的区块。因此，即使不是所有比特币矿工都可以信任，比特币网络仍然是安全的。

比特币矿机网络安全的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于比特币矿机对网络的要求、比特币矿机网络安全的信息别忘了在本站进行查找喔。