加密货币挖矿是如何运作的

本指南讲解加密货币矿工在做什么以及为什么这样做：交易如何变成区块，哈希和 nonce 是什么，难度如何让出块保持节奏，奖励从哪里来，以及为什么大多数人在矿池中挖矿。全文以 Blocknet 为例，所以每个数字都是你可以核对的真实数字。

什么是加密货币挖矿？

挖矿同时完成两项工作。它为交易排序，让所有人对哪笔付款在先达成一致；它还按固定的计划发行新币，因此不需要信任任何人来创造货币。比特币在 2008 年提出了这个思路，如今许多币都在使用它，Blocknet 也是其中之一。有些链改用权益证明，例如 2022 年起的以太坊；工作量证明与权益证明的区别一文比较了两者。

区块里有什么？

区块是一批交易加上一个描述它的简短区块头。Blocknet 的区块头有七个字段：

前一个哈希字段让区块连成链。每个区块都指向它前面的区块，所以修改任何一笔旧交易都会改变该区块的指纹，并破坏它之后的每一个链接。每个区块的第一笔交易是 coinbase 交易，它把奖励支付给找到该区块的矿工。

矿工如何找到区块？

哈希函数把任意输入变成一个看起来随机的固定长度数字。输入哪怕只改变一个比特，输出也会完全不同。把这个输出看作一个巨大的数字：如果它小于或等于目标值，区块就有效。目标值越低，能胜出的哈希就越少，平均需要的尝试次数也就越多。

在 Blocknet 上，每次尝试都是一次 Argon2id 哈希。8 字节的 nonce 作为密码，区块头的其余部分作为盐值，每次哈希都要处理 2 GiB 内存，才会得到一个 32 字节的结果。当矿工找到小于或等于目标值的哈希时，就把区块发送到网络。每个节点只需重复这一次哈希就能确认它，所花的工作只是找到它所需工作的一小部分。

Argon2id 详解逐步讲解了这种哈希的每个步骤，以及它为什么需要这么多内存。

什么是挖矿难度？

难度是决定目标值的数字。在 Blocknet 上，目标值等于 (2^256 − 1) 除以难度，这意味着难度大约就是全网平均找到一个区块所需的哈希次数。

这给了你一个快速读懂网络的方法。Blocknet 目标是每 300 秒一个区块，所以全网算力约等于难度 ÷ 300。举个例子，难度为 6,000,000 时，全网每秒大约进行 20,000 次哈希。

随着矿工来来去去，网络会调整难度，让出块保持节奏：

• 比特币目标是十分钟出一个块，每 2,016 个区块重新计算一次难度，大约每两周一次。
• Blocknet 目标是五分钟出一个块，用 LWMA（线性加权移动平均）在每个区块之后重新计算难度。它查看最近 60 个区块，并给最新的区块最大的权重，所以能很快跟上算力的变化：整个窗口覆盖约五小时的区块。

LWMA 还限制了单个异常区块对结果的影响：每个区块的出块时间至少按 1 秒、最多按 1,800 秒（目标的六倍）计算。如果出块快于每五分钟一个，难度就上升；如果慢于这个速度，难度就下降。

矿工如何获得收益？

每个区块都在它的 coinbase 交易中产生新币。在 Blocknet 上，coinbase 交易只有一个输出，金额恰好等于区块奖励，支付到矿工选定的地址。创世区块中没有任何交易，所以流通中的每一枚币都是挖出来的。

奖励遵循公开的计划。Blocknet 的奖励起始为每个区块 723.25 BNT，并平滑递减，每个 30 天的月份（8,640 个区块）下调一次。四年后总发行量约达 1 亿 BNT，此后每个区块永久支付 2 BNT 的尾部奖励，所以矿工始终有币可挖。

挖出的币要等 60 个区块（约五小时）后才能花费。这段等待让链上短暂的分叉先平息下来，然后新的奖励才能花费。

为什么大多数矿工加入矿池？

矿池把许多矿工的算力合在一起，让整个群体经常找到区块，然后按每个成员贡献的工作分配每笔奖励。独立挖矿时，一个小矿工可能要等几天或几周才能挖到一个完整的区块；在矿池中，同样的算力会带来稳定的一连串小额收益。

算一算就明白了。Blocknet 每天产生 288 个区块，所以你独立挖矿时每天预期挖到的区块数为 288 × (你的算力 ÷ 全网算力)。如果你的机器占全网的千分之一，平均每天可找到约 0.29 个区块，即每三天半一个区块，但实际间隔每次都会有所不同。

矿池用份额衡量你的工作。份额是满足矿池为你的连接设定的较低目标的哈希。每个份额都计入你应得的奖励部分，而同时满足网络完整目标的份额就是一个真正的区块，矿池会把它提交到区块链。在 bntpool.com 上：

• 份额难度按连接调整，目标是每五分钟约十个份额，所以快机器和慢机器都能定期报告工作。
• 奖励按 PPLNS 分配，窗口为六小时：每个区块的奖励分给它被找到之前六小时内提交的份额。
• 收益从 0.1 BNT 起付，在区块达到 60 个区块深度之后支付。

如果你运行自己的节点，也可以独立挖矿（solo），保留你找到的每一个区块。挖矿指南介绍了这两种方式。

什么决定你的挖矿速度？

哈希函数决定哪种硬件表现好。比特币的 SHA-256 几乎不需要内存，所以如今大部分比特币挖矿由叫作 ASIC 的专用芯片完成。Blocknet 选择了 Argon2id，这是一种内存密集的函数，设计目标是抵抗 ASIC：每次哈希都要占满 2 GiB 内存，所以内存容量和内存带宽决定你的速度。

这改变了普通电脑的计算方式：

• 内存决定线程数。 每个挖矿线程都需要自己的 2 GiB 内存区，所以一台 16 GB 的机器在为系统留出空间后，大约能运行六到七个线程。
• 内存带宽决定总速度。 每次哈希大约写入 2 GiB、读取 2 GiB，所以内存读写越快的机器，每秒完成的哈希越多。
• CPU 和显卡都能挖。 在 Windows 和 Linux 上，seine 会同时在 CPU 和每张 NVIDIA 显卡上挖矿，两者的算力相加。

seine 测得的最好成绩是 AMD EPYC Zen 5 服务器（EPYC 9R45，32 个线程）上的 49.4 H/s，Apple M4 Max MacBook Pro 可达 30.9 H/s。硬件指南列出了测试过的每一代硬件的结果，2026 年 CPU 挖矿一文则解释了内存密集型币种为什么适合普通处理器。

谁来保证链的诚实？

每个节点都会检查每个区块：哈希满足目标值，交易有效，奖励完全正确。任何一项检查不通过的区块都会被拒绝，不管为它投入了多少工作。

当两个矿工几乎同时找到区块时，链会短暂分叉。Blocknet 节点跟随总工作量最大的链，也就是所有区块难度之和最大的链，所以只要下一个区块落在其中一边，分叉就会消除。这就是钱包要计算确认数的原因：在 Blocknet 上，10 个确认（约 50 分钟）即视为安全，任何节点都不会重组超过 100 个区块深度的链。

在你自己的电脑上试试

挖 Blocknet 只需三步：准备一个地址，下载 seine，运行它并接受默认矿池 bntpool.com。seine 会在挖矿时自行选择线程数、CPU 计算内核和内存布局，所以几分钟内你就能看到第一批份额。