區塊鏈之CPU挖礦、GPU挖礦、ASIC挖礦原理以及區別_GET

區塊鏈世界里，有些非常有意思的比喻，像挖金子一樣“挖”數字貨幣叫做“挖礦”，挖數字貨幣的人被稱為“礦工”，而用于“挖”數字貨幣的電腦被稱為“礦機”。

比特幣挖礦原理

比特幣的區塊頭，共含6個字段，如下：

int32_tnVersion，4字節，版本號，一般固定不變，僅在升級時改變。

uint256hashPrevBlock，32字節，前一個區塊的區塊頭哈希，由前一個區塊決定。

uint256hashMerkleRoot，32字節，包含進區塊的所有交易構造的Merkle根，調整區塊中的交易次序、增刪交易、或修改Coinbase交易時改變。

uint32_tnTime，4字節，時間戳，后一個區塊時間略早于前一個區塊是被允許的，但必須在合理的時間區間，一般會直接使用機器當前時間戳。

uint32_tnBits，4字節，挖礦難度，由全網決定，每2016個區塊按算法重新調整。

育碧計劃創建自己的區塊鏈游戲以“實現更多play-to-earn”:金色財經報道，在游戲巨頭育碧（Ubisoft）的第二季度財報電話會議中，首席執行官Yves Guillemot證實，育碧既想投資使用區塊鏈的公司，也想創造自己的區塊鏈游戲。育碧首席財務官Frédérick Duguet表示，可能會看到區塊鏈以某種形式的新貨幣化策略最終出現在育碧游戲中。Duguet稱：“（區塊鏈）將實現更多的play-to-earn，這將使更多的玩家能夠真正獲得內容、擁有內容，我們認為這將大大促進該行業的發展。我們一直在與許多使用區塊鏈的小公司合作，我們開始對它如何影響行業有了很好的專業知識，我們希望成為這里的主要參與者之一。”[2021/10/30 6:20:36]

uint32_tnNonce，4字節，隨機數，提供2^32種取值。即4,294,967,296。

其中nVersion、hashPrevBlock、nBits是固定的，其他hashMerkleRoot、nTime、nNonce為可變的。比特幣挖礦原理即，不斷變更區塊頭中的可變值，使得對區塊頭做雙重SHA256哈希，結果小于挖礦難度目標值。即：SHA256D(BlockHeader)<F(nBits)　

聲音 | 騰訊盧洋：區塊鏈缺乏跨界復合型人才，場景適配效率偏低:金色財經報道，騰訊區塊鏈業務負責人盧洋在采訪時表示，現在區塊鏈遇到的另一個困難是相關人才太少了。一方面，因為這還是一個非常新的技術，鉆研核心技術的人才較少，多方共識機制、共識算法是區塊鏈技術的重要發展方向，但從國內、國外情況看，這個能力近兩年處于緩慢發展狀態，大家已經到了一個瓶頸期，需要更多的集體攻堅，另一方面，現在缺乏既懂技術又懂產業的跨界復合型人才，使得場景適配的效率偏低。[2019/12/5]

其中SHA256D(BlockHeader)即對區塊頭做雙重SHA256哈希，F(nBits)即按nBits計算的難度目標值。

算力的表示

1H/S=每秒一次運算

1KH/S=1000H/S，即每秒1千次運算

1MH/S=1000KH/S，即每秒100萬次運算

1GH/S=1000MH/S，即每秒10億次運算

動態 | 區塊鏈相關崗位人才吸引力呈迅速下滑趨勢:移動招聘平臺BOSS直聘今日發布《2018二季度人才吸引力報告》，報告顯示，互聯網金融人才呈現階段性流失現象，與此同時，區塊鏈相關崗位人才吸引力呈迅速下滑趨勢，無論從市場價格還是聲量上，區塊鏈熱度都出現了回落。[2018/8/8]

1TH/S=1000GH/S，即每秒1萬億次運算

1PH/S=1000TH/S，即每秒1000萬億次運算

1EH/S=1000PH/S，即每秒100萬萬億次運算

CPU挖礦原理

CPU挖礦，即利用RPC接口setgenerate控制挖礦。

控制臺輸入setgeneratetrue2，即開始挖礦，后邊的數字表示代表的挖礦線程數，當然前提先完成同步數據。

由于單CPU運算SHA256D算力約為2MH/S，因此nNonce提供的4字節搜索空間完全夠用，即支持4G種取值。

金色財經現場報道前海梧桐并購基金合伙人 中國創業投資服務聯盟理事長王蔚：區塊鏈將顛覆權證與契約:金色財經現場報道，在2018全球區塊鏈精英峰會上，進行以《區塊鏈投資產業的風險與機遇》為題的圓桌談論，前海梧桐并購基金合伙人王蔚指出：總體而言，幣圈還是走在灰色地帶，因為不知道規是什么，因此無法合規。未來的發展方向是資產上鏈，另外，商業模式也將發生改變。社會上的很多行業很復雜，不同的角色會對產業的發展產生不同影響。區塊鏈會將權證和契約領域造成顛覆，區塊鏈是讓更多人參與至新型的契約關系中。[2018/4/28]

GPU挖礦原理

GPU運算SHA256D算力約為200M-1G，nNonce提供4G搜索空間，如果僅調整nNonce取值，可以支持4秒左右。因此可以調整nTime，每調整一次nTime，可以繼續挖礦4秒。

GPU挖礦使用GETWORK協議，即挖礦程序和節點分離，也即挖礦部件與區塊鏈數據分離。GPU挖礦時代，使用GETWORK協議，使得挖礦程序與節點交互。

英國金融監管機構推出全球金融科技沙箱 首輪申請公司包括區塊鏈企業:繼2016年推出的一個英國沙箱進展取得成功之后，英國金融行為管理局（FCA）正在推出一個全球金融技術監管沙箱，這將允許創新性金融科技在一個沒有完整的、嚴格的監管測試流程下發展。參與英國沙箱第一輪申請的公司中包括區塊鏈公司和初創企業，有90%已經“進入市場”。[2018/3/21]

核心思路為：節點構造區塊，將區塊頭數據交給挖礦程序，挖礦程序遍歷nNonce進行挖礦。驗證合格交付給節點，節點提取nNonce和nTime驗證區塊，如果符合要求即向全網廣播。遍歷結束將調用GETWORK，節點構造新區塊，然后重復上述過程。

GPU經典挖礦驅動為cgminer，源碼為https://github.com/ckolivas/cgminer。

GPU挖礦缺陷：GETWORK協議給挖礦程序提供的搜索空間為4G，結束后需再次調用GETWORKRPC接口。礦機出現后，礦機算力已達10TH/S，繼續使用GETWORK協議將頻繁調用RPC接口，顯然不太合適。因此需轉向更高效的getblocktemplate協議。

GPU挖礦即可以使用顯卡進行挖礦，并不是所有的顯卡都適合挖礦，GPU對于算力要求比較高，對于帶寬、緩存等都有要求，一般的顯卡并不能進行挖礦。

ASIC礦機

FPGA，Field-ProgrammableGateArray，譯為現場可編程門陣列。

是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。能用FPGA實現各種AISC、DSP和單片機。FPGA作為挖礦硬件，對于ASIC來說屬于必然的過度技術。

ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircuits，即專用集成電路。是指應特定用戶要求和特定電子系統的需要而設計、制造的集成電路。

目前市面上來說，主要有螞蟻礦機、阿瓦隆礦機、神馬礦機等專業ASIC礦機。

礦池挖礦原理

礦工通過getblocktemplate協議與節點交互，或礦池采用stratum協議與礦工交互，即為礦池的兩種典型搭建模式。

與getwork相比，getblocktemplate協議讓礦工自行構造區塊，因此使得節點與挖礦完全分離。礦工拿到一系列數據后，開始挖礦：

1、構建coinbase交易。

2、coinbase交易放在交易列表之前，構建hashMerkleRoot。因coinbase、以及交易次序均可調整，因此hashMerkleRoot空間可以認為無限大。因此getblocktemplate協議也使礦工獲得了巨大的搜索空間。

3、構建區塊頭。

4、挖礦，即礦工可以在nNonce、nTime、hashMerkleRoot提供的搜索空間中涉及任意的挖礦策略。

5、上交數據，如果挖礦成功即提交給節點，由節點驗證并廣播。

getblocktemplate協議的問題：

1、礦工通過HTTP方式調用RPC接口向節點申請挖礦數據，因此網絡中最新區塊變動無法告知礦工，造成算力浪費。

2、每次調用getblocktemplate，節點都會返回1.5M左右數據，因頻繁交互將因此增加大量成本。Stratum協議將解決上述問題。

Stratum協議

Stratum協議，采用主動分配任務的方式，也即礦池任何時候都可以給礦工分派任務。對于礦工，如收到新任務，將無條件轉向新任務。另外礦工也可以向礦池申請新任務。

最核心問題為，如何使得礦工獲得更大的搜索空間。如果僅礦工僅可改變nNonce和nTime，交互數據少但搜索空間不足。如果允許礦工構造coinbase，搜索空間大但代價是需要將所有交易交給礦工，因此對礦池帶寬要求較高。

Stratum協議巧妙解決了這個問題。即：基于Merkler樹的原理，無需將全部交易發給礦工，只需將構造hashMerkleroot所需的少數幾個節點交給礦工即可。同時將構造coinbase所需信息交給礦工，礦工可基于少數信息構造hashMerkleroot。照此方式，如果包含N筆交易，僅需將log2(N)個hash值交給礦工。因此可大大降低交互的數據量。

礦池的核心即給礦工分派任務，統計工作量并分發收益。礦池可以將區塊難度分成更小的任務發給礦工，礦工完成任務提交礦池。如果全網區塊難度要求前70位為0，那么礦池可以給礦工分派難度為前30位0的任務，礦池再判斷是否碰巧前70位都為0。

總體來說，CPU礦機以及ASIC礦機只能針對性的挖某一兩種幣，GPU礦機可以挖多種幣，搭配不同的程序就可以挖不同的幣，不過GPU礦機一般來說與同一種幣的ASIC礦機相比，效率沒有它高，可以說各有優劣。

Tags：區塊鏈GETASHHASH區塊鏈專業方向好就業嗎togetherbnb下載電腦KAKASHI幣Ethash Miner

AAVE