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如何挖矿获取比特币

比特币最迷人的地方就是挖矿了。为什么挖矿这么迷人？因为挖矿能获得比特币呗。我写这篇文章的时候比特币的价格是3900美元，如果能挖到一个区块，就能获得48750美元的挖矿收入和约6000美元的交易手续费收入，这不是非常迷人吗？

那么到底什么是挖矿呢？矿工又如何通过挖矿获得比特币的呢？这就需要从比特币区块链系统采用的PoW（工作量证明）共识机制说起了。

先讲一个故事：有一个村子，这个村子里很多事情都需要大家一起决策。比如某天，村长需要全体村民一起决策今天中午村里的大食堂是包饺子还是擀面条。通常，我们能想到的方法就是投票----每个村民一票，少数服从多数。但是有些村民并不想在食堂吃饭，所以他可能就会把票送给别人，这样就有可能会导致不公平，在食堂吃饭的大多数人可能没有实现他们的愿望。

于是村长换了一种办法，他在10点50的时候，用大喇叭给全体村民广播：“大家来选择食堂中午是做饺子还是做面条，想来食堂吃饭的人，就去食堂门口推那个巨大的石头，到了11点整，石头被推到了大门东边，中午就吃饺子；推到了大门西边，中午就吃面条。”

于是想去食堂吃饭的人，就跑去推石头了。出力多的人群最终实现了自己的愿望，出力少的人群也心甘情愿，因为村里一直都是这样的规矩。

这个故事讲了一种实现人群共识的方式，我们可以叫它“工作量证明机制”。利用出力的多少，来证明自己的选择意愿。

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比特币背后的交易原理

比特币作为一个优秀的、目前最成功的区块链系统，非常值得我们研究和学习。通过前面的文章，相信大家已经知道比特币就是一个大家一起维护的账本了。那么，这个账本具体是怎样工作的呢？

一般来说，需要有账户，我们才能开始记账。

比特币使用了一种叫做UXTO的模式代替传统的账户。UXTO是Unspent Transaction Output的缩写，是比特币发明人“中本聪”的天才设计。本质上，UXTO就是流水账。了解过一点点会计学，见过企业记账的同学都知道，我们现在的会计系统绝大部分采用的是一种叫做“借贷记账法”的方法，账目分成借方和贷方，每发生一笔业务都要登记两个以上的科目。

简单来说，Alice转账给Bob 1美元，使用借贷记账法至少要产生两条账目，Alice账户减少1美元，Bob账户增加1美元。这种记账法在企业经营、企业审计中有无数的好处，这里就不详述了。但是这种记账法也有一个最大的缺点，就是容易产生记账错误和记账误差。一笔交易需要登记两条以上的账目，本质上记录的是“交易的结果”，而不是“交易本身”。

如果让一个程序员来设计基于“借贷记账法”的账本，数据库中记录的就是每一个账户的变动情况和余额。在数据库系统中，需要一系列额外的规则，来确保交易成功地进行。在Alice给Bob转账1美元的操作中，系统首先需要检查Alice账户余额是否大于等于1美元，然后检查Bob的账户地址是否合法，最后才是Alice账户减1，Bob账户加1。

上述过程是不是非常复杂？其实会计的工作之所以那么忙，就是因为他们每天都要把交易拆分成不同的科目去记录。不同的会计对交易理解不同，可能记录的科目就不一样（当然在简单的转账系统中，不存在这个问题），于是产生了记账差异。

“中本聪”没有采用这种复杂的记账方案，而是采用了一种追踪比特币的流水账记录法——UXTO。本质上，就是只记录交易本身，而不记录交易的结果。从金融系统设计角度来说，这种方式有点“交易清算分离”的意思。区块链系统只处理所有的交易，而需要清算、查看余额等信息，由区块链节点自行处理。

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比特币账户安全谁来保障？

比特币价格已经涨的那么高了，比特币系统的资金安全已经成为很多人关心的一个问题。通常资金安全包括两个方面：账户安全和账户内的资金安全。第一条是怎么确认这个账户是我的，第二条是怎么确保账户里面的钱不会被人轻易转走。Alice想要转账给Bob 10美元，在传统的金融系统中，Alice要做两件事：首先，Alice需要证明这个账户确实是Alice的；其次，Alice要证明这个账户她是有操作权限的。在证明第一件事情上，传统金融系统通常是利用实体机构，依靠证件，确保人证合一来证明用户身份的。在证明了Alice对账户有控制权后，Alice通过密码、数字证书、U盾、令牌等技术，对账户进行操作。

传统金融系统中，使用的信息技术有一个最重要的特点：

账户地址（账号）和密码（或者数字证书、令牌种子等）的对应关系是依靠数据库的表格存储这个对应关系来实现的，两者之间（账号和密码）并没有数学上的关系。

正是由于这个特点，在传统金融系统中，账号可以随意编制，只要不重复就行；不同的账号可以使用相同的密码，只要用户记得住就行；用户忘了密码，可以拿着自己的证件去营业厅重置密码。这些已经成为我们对金融系统认知中最理所应当的事情了。

然而区块链系统，尤其是像比特币这种纯粹的去中心化区块链系统，这种方式是不行的。首先，并没有一个实体机构能够给用户颁发比特币的账号，让用户去设置密码。因为比特币是去中心化的，原则上没有任何个人或者机构能够控制这个系统。那么，比特币该怎样去实现帐号和身份的对应关系呢？

在比特币系统中，“账户是谁的”和“怎样控制账户”这两条是同一个问题。只要你能控制这个账户，那么就说明这个账户是你的。反正比特币也没办法去校验用户在现实世界中的身份，因此，只要你能证明自己可以控制这个账户，那么这个账户就是你的。这一点，就是人们通常所说的比特币的匿名性。比特币区块链系统的设计中，不需要存储任何和身份相关的信息。

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