BTC笔记-07-挖矿

BTC-挖矿

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回顾两种节点类型

全节点

• 一直在线
• 在本地硬盘上维护完整的区块链信息
• 在内存里维护 $\text{UTXO}$ 集合，以便快速检验交易的正确性
• 监听比特币网络上的交易信息，验证每个交易的合法性
• 决定哪些交易会被打包到区块里
• 监听别的矿工挖出来的区块，验证其合法性
• 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

轻节点

• 不是一直在线
• 不用保存整个区块链，只要保存每个区块的块头
• 不用保存全部交易，只保存与自己相关的交易
• 无法检验大多数交易的合法性，只能检验与自己相关的那些交易的合法性
• 无法检测网上发布的区块的正确性
• 可以验证挖矿的难度
• 只能检测哪个是最长链，不知道哪个是最长合法链

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挖矿设备

• 早期使用通用计算机的 $\text{CPU}$，挖矿计算哈希值仅用到通用 $\text{CPU}$ 中的部分指令，计算机的内存等大部分也是闲置的
• 之后使用 $\text{GPU}$，$\text{GPU}$ 并行计算的能力是闲置的，浮点计算的能力也用不上
• 现使用 $\text{ASIC}$ Application Specific Integrated Circuit 芯片，专为挖矿设计的芯片

通用 -> 专用

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矿池

单个矿工像是买彩票，挖中概率很低，挖中奖励很大，收入并不稳定。对于整个网络而言是 $10$ 分钟一个区块，而对一个矿工而言可能数年才挖出一个区块，而在出块前的成本是没有回报的。并且矿工还需要承担全节点的其他功能

因此出现了 mining pool 矿池，一个矿池具有一个 pool manager 矿主，下面拥有很多 miner 矿工

在矿池中，矿主只需要负责计算哈希值，而全节点的其他功能由 pool manager 完成，同时矿工使用的 ASIC 芯片也无法完成全节点的功能

当一个矿池挖出区块时，由矿池中的矿工分红。这里仍然需要用到工作量证明：

例如当前比特币网络要求的 nonce 为前 $50$ 位为 $0$，而在矿池中的矿工挖到了 nonce 前 $40$ 位为 $0$ 的 almost valid block，矿工可以将此块（称为 share）提交给矿主用作工作量证明

当矿工挖到一个区块时，是否可以不告知矿主而自己偷偷发布以获取出块奖励？

并不能，矿工的任务是由矿主发布的，矿工仅负责尝试 nonce，分配给矿工的块的出矿奖励地址是矿主的，矿工即使发布了也无法获得收益