比特幣挖礦（Bitcoin Mining）是通過計(jì)算復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題（稱為“哈希運(yùn)算”）來驗(yàn)證并記錄比特幣交易的過程，同時(shí)礦工（參與挖礦的個(gè)體或組織）可以獲得新生成的比特幣作為獎(jiǎng)勵(lì)。挖礦不僅是獲得比特幣的方式，也是確保整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)安全和去中心化運(yùn)作的重要機(jī)制。
比特幣挖礦的基本原理
比特幣是一種去中心化的數(shù)字貨幣，沒有中央機(jī)構(gòu)或銀行負(fù)責(zé)處理交易，為了驗(yàn)證交易、打包數(shù)據(jù)并將其記錄在區(qū)塊鏈上，比特幣網(wǎng)絡(luò)依賴一種稱為“工作量證明”（Proof of Work, PoW）的共識(shí)機(jī)制。挖礦就是執(zhí)行這個(gè)工作量證明的過程。
1. 交易打包：比特幣網(wǎng)絡(luò)中的所有交易都會(huì)被廣播給所有節(jié)點(diǎn)（即運(yùn)行比特幣軟件的計(jì)算機(jī)）。礦工的任務(wù)是將這些交易打包成一個(gè)“區(qū)塊”。
2. 尋找哈希值（Nonce）：礦工需要通過大量的計(jì)算，找到一個(gè)特定的哈希值（即隨機(jī)數(shù)），這個(gè)哈希值需要滿足特定的條件，如以一定數(shù)量的零開頭。這一過程需要消耗大量的計(jì)算資源和電力，稱為“工作量證明”。
3. 驗(yàn)證和新增區(qū)塊：當(dāng)一個(gè)礦工成功找到合適的哈希值（Nonce），這個(gè)區(qū)塊就會(huì)被認(rèn)為是有效的，并廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。其他節(jié)點(diǎn)會(huì)驗(yàn)證這個(gè)區(qū)塊的有效性。一旦通過驗(yàn)證，這個(gè)區(qū)塊就會(huì)被添加到區(qū)塊鏈中。
4. 獲得獎(jiǎng)勵(lì)：成功挖出一個(gè)區(qū)塊的礦工將獲得比特幣獎(jiǎng)勵(lì)，稱為“區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)”，當(dāng)前（2024年），每個(gè)新生成的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)6.25個(gè)比特幣。此外，礦工還會(huì)獲得該區(qū)塊中所有交易的交易費(fèi)。
比特幣挖礦的技術(shù)細(xì)節(jié)
輸入數(shù)據(jù)包括前一個(gè)區(qū)塊的哈希值、新區(qū)塊中的交易數(shù)據(jù)、時(shí)間戳和隨機(jī)數(shù)（Nonce）。
礦工通過反復(fù)嘗試不同的隨機(jī)數(shù)，計(jì)算出一個(gè)滿足條件的哈希值。這個(gè)過程需要強(qiáng)大的計(jì)算能力。
比特幣網(wǎng)絡(luò)每隔2016個(gè)區(qū)塊（大約每?jī)芍埽?huì)自動(dòng)調(diào)整挖礦難度，確保平均每10分鐘生成一個(gè)新塊。隨著更多礦工加入網(wǎng)絡(luò)，挖礦難度也會(huì)相應(yīng)提高。
挖礦的設(shè)備與成本
早期比特幣挖礦可以使用普通電腦的CPU和GPU來進(jìn)行，但隨著網(wǎng)絡(luò)難度的增加，現(xiàn)在主流的挖礦方式是使用專用集成電路（ASIC）礦機(jī)。ASIC礦機(jī)專為比特幣挖礦設(shè)計(jì)，具有極高的計(jì)算能力，但也消耗大量電力。
挖礦的主要成高性能的ASIC礦機(jī)價(jià)格較高，挖礦需要大量電力，電費(fèi)是持續(xù)性的主要成本。礦機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，需要良好的散熱系統(tǒng)。
比特幣挖礦因高能耗而備受爭(zhēng)議，大量礦機(jī)運(yùn)行需要大量電力，一些礦場(chǎng)集中在電費(fèi)較低的地區(qū)，如冰島、俄羅斯西伯利亞以及中國(guó)西南的水電資源豐富地區(qū)。近年來，越來越多的礦場(chǎng)開始使用可再生能源，減少對(duì)環(huán)境的影響。
