浅谈比特币（2）——比特币的挖矿和转账有什么关系？

比特币是区块链的第一个应用，很多人明白这一点；但是在这个应用中比特币和比特币区块间是什么样的关系，很多人却不明白。这一篇文章，我就通过讲解比特币的挖矿和转账来给新接触的朋友理清二者之间的关系。

我们常说，比特币应用是一种分布式的账本，为什么做这样的类比呢？一个实物账本和比特币应用有怎样的对应关系呢？

我们先看一个实物账本有哪些元素构成——单页、页码、账务信息。账务信息又有哪些元素呢？转账人、收款人、转账货币、转账金额。其实，我认为把比特币应用看作是分布式的账本，这个类比是非常精妙的。下面是区块链应用中的元素和实物账本元素的一一对应关系：区块-单页，区块高度-页码，转账货币-比特币，转账人、收款人和转账金额也都一一对应。

在现实世界里，人们想要达成转账，就需要银行这种中心化的机构来记账；而在比特币的世界里，记账方不再是中心化的银行，而是拥有未满区块（账本未写满的单页）的矿工，同时其他矿工都会见证这笔账务信息。

比特币的区块是怎么来的呢？答案是，矿工挖出来的。矿工为什么要挖呢？换句话说，挖矿对他有什么好处呢？这就要说说中本聪对比特币天才般的设计了，他把比特币的发行、记账结合在一起。

比特币网络大约每10分钟出一个区块，即一页账单。关于谁获得这块区块的记账权，比特币采用的是工作量证明机制，所有的矿工通过竞争哈希计算的方式，争夺记账权力。

矿工们为什么要争夺记账权呢？因为伴随着每一个区块的诞生，会发行一定数量的比特币（现在这个数量是12.5枚）。矿工每获得一次记账权，就会获得系统产生的新的比特币作为奖励和被记录在账单里的交易的手续费。

同现实中的单页账本相似，一个区块也有着空间限制，为1M，大概能记录上千条交易。当网络转账的人比较少时，等待矿工确认的你可能只需要等10分钟，就能被下一个区块确认了，如果当前转账的人比较多，你可能要排队，多等一个10分钟，甚至更长时间。矿工们会不断的等待记录的转账交易里面去选择手续费比较高的转账信息来进行记账，如果你的手续费不排在前面，可能就要排在很后面才能够记你的账了。随着使用比特币的人和机构越来越多，全球比特币转账越来越频繁，转账手续费总量也会越来越大，手续费会未来成为矿工的主要收入来源。

正是这种把比特币的发行、记账结合在一起的精妙设计，激励着整个区块链分布式网络的运行。

看到这里，相信新接触比特币的朋友已经大体明白了比特币发行和转账的机制，也能够区分比特币和比特币区块的区别。最后呢，再分享些相关信息。

在比特币应用的设计里，中本聪规定了比特币的总量为2100万枚。前面讲到，伴随着每一个区块的诞生，就会奖励给获得记账权的矿工一定数量的比特币。在比特币诞生之初，每个区块的比特币奖励是50枚，然后每21万个区块减半一次，一直到2140年，所有的比特币发行完毕。一旦全部比特币发行完毕，新的区块产生就不再发行比特币，这时候矿工的收入就全部来自于手续费用。

比特币采用工作量证明来认证记账权，这是怎么运作的呢？每十分钟，区块链网络向所有矿工发布一道方程题，谁先解出方程题，谁就可以获得记账权。这道方程题有唯一解，并且解这道方程题没有什么技巧，就是要靠算力大小，算力越大，算出答案的概率越大（概率大体是占全网算力的比例）。

最开始，大家都是用CPU进行计算的，后来那个用10000个比特币买披萨的小哥拉兹罗·翰耶斯发现显卡GPU比一般的CPU挖矿要快800倍，开始用GPU挖矿。后来，为了提高挖矿效率，又出现了专门的矿机。

一台矿机从投入，到收回成本，大概需要200-300天的时间（根据以往的数据计算得出，不代表现在的成本回收周期）。由于投资挖矿的成本较高，并且回报周期较长，需要一定的抗风险能力，所以人们开始联合起来共担风险，矿场聚成矿池。矿池的主要合作模式有两种，PPS和PPLNS：PPS是矿池预选支付费用，根据算力，获得固定收入；PPLNS是根据每个人的算力股份，动态获得收入。