比特币挖矿原理：工作量证明

在比特币系统中，记账的节点可以通过完成记账工作获得比特币奖励，这个过程也叫做挖矿。比特币的发行过程就是通过记账节点完成的，因此节点会争相参与挖矿，获得比特币奖励。

记账工作

由于记账是有奖励的，每次记账都可以给自己增加一定数量的比特币。因此，节点争相记账会引起记账不一致的问题。为了解决这个问题，比特币系统引入了工作量证明机制：在一段时间内，只有一个节点可以通过解决密码学难题获得唯一记账权，其他节点复制记账结果。在进行工作量证明之前，记账节点会进行准备工作，包括收集广播中还没有被记录账本的原始交易信息、检查交易信息中付款地址是否有足够余额、验证交易是否有正确签名以及记录添加一个奖励交易。如果节点成功争夺记账权，就可以获得比特币奖励。

工作量证明

每次记账，节点会把上一个块的Hash值和当前的账页信息一起比特币系统设置了挖矿难度。节点需要通过猜谜的方式找到一个随机数，使得Hash结果以若干个0开头。通过不断改变随机数的值，率先找到满足条件的节点获得唯一记账权。

计算量分析

在比特币挖矿过程中，需要进行大量的Hash运算来找到满足条件的随机数。理论上，查找一个以n个0开头的Hash值需要尝试62的n次方次运算。由于这个数非常巨大，矿工需要投入大量的计算设备和电力。因此，为了降低成本，很多矿工联合起来组成矿池进行挖矿。

验证

节点找到满足条件的随机数后，会对全网进行广播打包区块。其他节点收到广播打包区块后，会立刻对其进行验证。如果验证通过，则表明已经有节点成功解迷，其他节点就不再竞争当前区块打包，而是选择接受这个区块，记录到自己的账本中，然后进行下一个区块的竞争猜谜。

说明

除了获得比特币奖励外，矿工还能通过交易费收益获得收益。比特币共识协议主要由工作量证明和最长链机制两部分组成。