HASH:BTC的挖矿算法究竟是如何运算的?_比特币

比特币挖矿是比特币系统安全的一个关键部分。其原理是,比特币矿工将一堆比特币交易归为一个区块,然后反复执行一种叫做Hash的加密操作几十亿次,直到有人找到一个特殊的目标Hash值。至此,该区块即被开采并成为比特币区块链的一部分。Hash任务本身并不能完成任何有价值的任务,但由于通过它找到一个成功的目标值非常困难,所以它确保了没有人拥有接管比特币系统的能力和资源。

Hash函数是指输入一个数据区块并创建一个较小的、不可预测的输出。Hash函数的设计使得没有"捷径"来获得所需的输出结果--你只能不断地对区块进行Hash操作,直到你通过蛮力找到有效的一个结果为止。对于比特币来说,Hash函数是一个叫做SHA-256的函数。为了提供更高的安全性,比特币将连续重复SHA-256函数两次,这个过程被称为双SHA-256。

谷燕西:美国新政府金融监管立场会更加认可比特币,更有利于机构资金流入比特币:1月25日,区块链和加密数字资产研究者谷燕西发表专栏文章称,在过去的两年中,投资比特币的用户已经开始从零售用户发展到机构用户。但即使是在今天,参与买卖和持有比特币的机构用户也是非常少数。市场中的绝大部分资金都是掌握在机构手中。所以在可流入资金方面,谷燕西认为比特币依然有着非常大的长期的增长空间。他还表示,在目前阶段,在主流金融机构眼中,比特币依然或者是一个无用的投机工具,或者是一个具有高度投机性的资产,因此这些机构不会将其掌握的资产投入到比特币当中。谷燕西在文中指出,投机力量在任何交易产品都起着主要的作用,而投机力量的方向变化就会导致价格的方向变化。对比特币来说,其中的投机资金数量比例远高于常规证券的投机比例。另外,由于目前比特币衍生品交易中的高杠杆率的存在,这同样会导致比特币价格的大幅浮动。所以比特币在未来波动高是非常可能的。他在文章最后表示,美国新一届政府的金融监管立场会更加认可比特币,因而会更加促进比特币成为一种主流的资产类型。因此会更加有利于机构的资金流入比特币。所以比特币未来依然有非常大的上涨空间。[2021/1/25 13:24:45]

在比特币中,一个成功的Hash值是一个以足够多的零开头的数值。就像很少能找到一个以多个0结尾的电话号码或车牌一样,很少能找到一个以多个0开头的Hash。但比特币的难度是呈指数倍增加的。目前,一个成功的Hash必须从大约17个0开始。换句话说,找到一个成功的Hash比在地球上所有沙粒中找到某一粒沙子还要难。

谷燕西:美国SEC或因监管及市场影响起诉Uniswap:区块链和加密数字资产研究者谷燕西发表专栏文章称,Uniswap项目方最近发行了代币UNI。鉴于这个代币的性质,发行方式,发行对象,以及UNI的美国持有用户不少于2000人,他认为它很有可能成为SEC起诉的对象。谷燕西在文章中表示,按照美国对证券产品定义的几个维度,如果持有者是未来盈利为预期,并且是通过一个普通企业的努力而达到这个产品的升值,那么这个产品就应该被定义为证券,其运作方式也应该按照证券的监管条例来运行。如果UNI被认为是证券,那么它此后的相关的一系列运作都是不符合证券法的要求的。除了以上按照证券定义来分析UNI属性之外,UNI的其它特点也使得它更像一个证券。另外,UNI已经在在多个中心化撮合交易平台进行交易,其交易方式同股票一样。他在文章中提到,SEC是否起诉一个项目的一个重要考虑是这个项目对美国证券市场的影响。UNI现在已经发行流通到美国市场,已经在中心化的交易平台进行交易。如果SEC不采取措施禁止UNI的流通,那么此后就会有更多的类似UNI的数字通证在美国市场中流通。另外,由于这样的数字通证的产生和流向市场的速度非常快,所以如果SEC不很快采取行动,那么它在此方面的监管以后就很难见效。[2020/9/25]

下图显示了比特币区块链中的一个区块以及它的Hash值。黄色的字节经过Hash后生成区块Hash值。在这种情况下,生成的Hash值以足够多的0开始,因此此次挖矿成功。然而,Hash很难一次得到的,在这种情况下,矿工会改变nonce值或其他区块内容,然后进行反复尝试。?

谷燕西:数字稳定币竞争优势是其底层清算结算系统及相应的配套设施:9月7日,区块链和加密数字资产研究者谷燕西发表专栏文章《从USDT到Libra,分析数字稳定币的商业模式》称,数字稳定币的竞争优势就是其底层清算结算系统以及相应的配套设施。譬如对于在以太坊上发行的数字稳定币来说,经营方完全不必另外开发底层清算结算系统,支付终端方面的工作也会非常少。另外,由于以太坊的全球性,所以它可触及的用户的范围非常广。这些优势是通常的金融机构所不具备的。与此同时,他还表示,这样的一些优势并不能保证这样的机构能够只依据稳定币来获得足够的收入。对于数字稳定币的经营方来说,只有在一个能够充分发挥数字稳定币优势的具体应用场景,才能保证这个数字稳定币的持续经营。从另外一个角度说,如果一个数字稳定币是作为一个通用性质的数字货币推向市场,那么这个商业模式就很难持续下去。如果是这种情形的话,这个稳定币的规模越大,其失败的几率也就越大。[2020/9/7]

声音 | 谷燕西:Bitfinex被调查 对行业的健康长久发展非常有益:纽约总检察长办公室指控Bitfinex加密货币交易所损失8.5亿美元,随后利用关联的稳定币运营商Tether的资金,秘密填补差额。对此,DAEX基金会主席谷燕西表示,Bitfinex与Tether之间的关系一直是行业质疑的地方。现在纽约总检察长办公室对此进行调查。相信真相一定会公布于众。这对行业的健康长久发展非常有益,对其它的严格按照监管规则发现稳定币的项目是非常利好的消息。[2019/4/26]

比特币使用的SHA-256Hash算法

SHA-256的Hash算法采用512位的输入块,对数据进行加密组合,并产生256位的输出。SHA-256算法由重复64次的相对简单的回合组成。下图显示了一个回合,它需要8个4字节的输入--A到H,然后执行一些操作,并生成A到H的新值。?

蓝色方框以非线性的方式将数值混合在一起,因此很难用密码学分析这些值。由于算法使用了几个不同的函数,所以发现攻击就更难了。(如果你能找出一种数学捷径来生成成功的Hash值,你就可以接管比特币挖矿了)。

Ma大多数框看A、B、C的位数,对于每个位置,如果多数位数为0,则输出0,否则输出1。也就是说,对于A、B、C的每个位置,看1位的数量。如果是0或1,输出0,如果是2或3,输出1。

Σ0框将A的位数反转,形成三个反转版本,然后将它们相加模数为2。换句话说,如果1位的数量是奇数,则和为1,否则为0,和中的三个值分别是A向右反转2位、13位和22位。

Ch"选择"框根据输入E的值选择输出位,如果E的某位为1,则输出位为F的对应位,如果E的某位为0,则输出位为G的对应位,这样,F和G的位就根据E的值进行随机选择。

下一框Σ1对E的位进行反转和,除了移位是6位、11位和25位外,其他与Σ0类似。

红框执行32位加法,生成A和E的新值,输入Wt是基于输入数据,稍加处理。(这是输入块被输入到算法中的地方。)输入Kt是为每一轮定义的常数。

从上图可以看出,一轮中只有A和E是变化的。其他值不变通过,旧的A值变成新的B值,旧的B值变成新的C值,以此类推。虽然SHA-256的每一轮都不会对数据有太大的改变,但64轮之后,输入的数据将完全被扰乱。?

这对挖矿的硬件意味着什么?

SHA-256的每一步在数字逻辑中都非常容易实现--简单的布尔运算和32位加法。。出于这个原因,定制的ASIC芯片可以在硬件中非常高效地实现SHA-256算法,在一个芯片上并行地放上几百轮。

相比之下,Litecoin、Dogecoin和类似的altcoins使用CryptHash算法,该算法被有意设计成难以在硬件中实现的形式。它将1024个不同的Hash值存储到内存中,然后以不可预测的方式将它们结合起来,以获得最终结果。因此,与SHA-256Hash相比,Scrypt需要更多的电路和内存。你可以通过查看挖矿硬件来了解其影响,Scrypt的计算速度比SHA-256慢数千倍。

SHA-256算法出乎意料的简单,很容易手动完成。(用于签署比特币交易的椭圆曲线算法用手计算会非常痛苦,因为它有很多32字节整数的乘法)。手工做一轮SHA-256花了我16分45秒。按照这个速度,Hash一个完整的比特币区块(128轮)需要1.49天,每天的Hash率为0.67次(虽然我可能会通过练习变得更快)。相比之下,目前的比特币挖矿硬件每秒可以做到几兆次的Hash,比我的手动Hash快了约五千万倍。不用说,手动比特币挖矿根本不实用。

有Reddit读者问到我的能量消耗。其实不需要太多能量消耗,所以假设静止代谢率为1500kcal/天,人工Hash的能耗差不多为10兆焦耳/Hash。一般挖矿硬件的能耗是1000兆焦耳/Hash。所以,我的能源效率低了101?。接下来的问题是能源成本。一个便宜的食物能量来源是甜甜圈,200千卡的热量是0.23元。这里的电是0.15美元/千瓦时,便宜了6.7倍--比我预期的要接近。因此,我每Hash的能源成本大约是挖矿硬件的67倍。很明显,我不会靠人工挖矿发家致富,我甚至还没有包括我需要的所有纸和铅笔的成本。

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