以太坊如何挖礦?以太坊挖礦的原理詳解

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以太坊如何挖礦?凡是涉及到幣,就一定離不開挖礦。以太坊網路中,想要獲得以太坊,也要透過挖礦來實現。那麼,說道挖礦,就一定離不開共識機制。

比特幣的共識機制是PoW (這是英文Proof of Work的縮寫,意思是“工作量證明機制”)。簡單來說,就是多勞多得,你付出的計算工作越高,那麼你就越有可能第一個找到正確的雜湊值,就越有可能得到比特幣獎勵。但是,比特幣的PoW存在著一定的缺陷,就是它處理交易的速度太慢,礦工們需要不斷地透過計算來碰撞雜湊值,這是勞民傷財且效率低下的。

以太坊為了彌補比特幣的不足,提出了新的共識機制,名叫PoS(這是英文的縮寫,意思是“權益證明”,也有翻譯成“股權證明”的)。PoS簡單來講,其實就跟它的字面意思一樣:權益、股權,你持有的幣越多相當於你的股權越多,你的權益越高。以太坊的PoS就是說:你持幣越多,你持有幣的時間越久,你的計算難度就會降低,挖礦會容易一些。

說以太坊的共識機制是PoS,沒錯,但是,PoS只是以太坊釋出之初的一個計劃或者說目標,目前以太坊採用的共識機制也是PoW,就是比特幣那個PoW。在以太坊最初的設定中,以太坊希望能夠透過階段性的升級,在前期依舊採用PoW來構建一個相對穩定的系統,之後逐漸採用PoW+PoS,最後完全過渡到PoS。

這裡涉及到兩個資訊點,第一個資訊點是:以太坊採用的PoW就是比特幣那個PoW,但是並不是一模一樣的,是有差別的;第二個資訊點是:以太坊最初的設定中,希望透過階段性升級來最終實現由PoW向PoS過渡的。下面的內容,我們來對這兩個資訊點逐一說明一下。

第一個資訊點:以太坊目前採用的共識機制也是PoW,但是和比特幣的PoW稍稍不同。那麼,和比特幣的PoW到底有什麼不同呢?

簡單來說,就是以太坊挖礦難度可以調節,比特幣挖礦難度不能調節。就好比我們高考,因為各個省份的教學情況、生源人數都不一樣,所以高考分為全國卷和各省自主命題。以太坊說我贊成這樣分地區出題,比特幣說:不行,必須全國同一卷,大家難度都一樣!

通俗解釋,就是,比特幣是利用計算機算力做大量的雜湊碰撞,列舉出各種可能性,來找到一個正確雜湊值。而以太坊系統呢,它有一個特殊的公式用來計算之後的每個塊的難度。如果某個區塊比前一個區塊驗證的更快,以太坊協議就會增加區塊的難度。透過調整區塊難度,就可以調整驗證區塊所需的時間。

以太坊協議規定,難度的動態調整方式是使全網建立新區塊的時間間隔為15秒,網路用15秒時間建立區塊鏈,這樣一來,因為時間太快,系統的同步性就大大提升,惡意參與者很難在如此短的時間發動51%(也就是半數以上)的算力去修改歷史資料。

第二個資訊點是:以太坊最初的設定中,希望透過階段性升級來最終實現由PoW向PoS過渡的。

時間追溯到2014年,在以太坊釋出之初,團隊宣佈將專案的釋出分為四個階段,即Froniter(前沿)、Homestead(家園)、Metropolis(大都會)和Serenity(寧靜)。前三個階段共識機制採用PoW(工作量證明機制),第四個階段切換到PoS(權益證明機制)。

2015年7月30號,以太坊第一個階段“前沿”正式釋出,這個階段只適用於開發者使用,開發人員可於在以太坊網路上編寫智慧合約和去中心化應用程式DAPP,礦工開始進入以太坊網路維護網路安全並挖礦得到以太幣。前沿版本類似於測試版,證明以太坊網路到底是不是可靠的。

2016年3月14日,以太坊進入到第二個階段“家園”,這一階段,以太坊提供了錢包功能,讓普通使用者也可以方便體驗和使用以太坊。其他方面沒有什麼明顯的技術提升,只是表明以太坊網路已經可以平穩執行。

2017年9月,以太坊已經進行到第三個階段“大都會”。“大都會”由拜占庭和君士坦丁堡兩次升級組成,這個階段的的目標是希望能夠引入PoW和PoS的混合鏈模式,為PoW向PoS的順滑過渡做準備。最近比較熱門的“以太坊君士坦丁堡升級”升級的就是這個,在君士坦丁堡升級中呢,以太坊將對底層協議和演算法做一些改變,來為實現PoW和PoS奠定良好的基礎。

以太坊挖礦會得到對多少獎勵呢?贏得區塊建立競爭成功的礦工會得到這麼幾項收入:

1)靜態獎勵,5個以太坊;

2)區塊內所花費的燃料成本,也就是Gas,這部分我們上一期內容講過;

3)作為區塊組成部分,包含“叔區塊”的額外獎勵,每個叔區塊可以得到挖礦報酬的1/32作為獎勵,也就是5乘以1/32.等於0.15625 個以太坊。

這裡我們簡單解釋一下“叔區塊”,“叔區塊”這個概念是以太坊提出來的,為什麼要引進叔塊的概念?這還要從比特幣說起。在比特幣協議中,最長的鏈被認為是絕對的正確。如果一個塊不是最長鏈的一部分,那麼它被稱為是“孤塊”。一個孤立的塊是一個塊,它也是合法的,但是可能發現的稍晚,或者是網路傳輸稍慢,而沒有能成為最長的鏈的一部分。在比特幣中,孤塊沒有意義,隨後將被拋棄掉,發現這個孤塊的礦工也拿不到採礦相關的獎勵。

但是,以太坊不認為孤塊是沒有價值的,以太坊系統也會給與發現孤塊的礦工回報。在以太坊中,孤塊被稱為“叔塊”(uncle block),它們可以為主鏈的安全作出貢獻。 以太坊十幾秒的出塊間隔太快了,會降低安全性,透過鼓勵引用叔塊,使引用主鏈獲得更多的安全保證(因為孤塊本身也是合法的) ,而且,支付報酬給叔塊,還能激發礦工積極挖礦,積極引用叔塊,所以,以太坊認為,它是有價值的。

總結一下,本期我們主要介紹了以太坊的挖礦情況。以太坊宣稱採用的共識機制是PoS,也就是權益證明,但是目前並沒有實現,以太坊目前還停留在PoW,只是以太坊的PoW和比特幣的PoW有一些不同的地方。

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