比特幣的發行和挖礦

概述

挖礦的用途

1. 搶奪區塊打包權
2. 驗證交易事務
3. 獎勵發行新幣
4. 廣播新區塊

你們約定一個規則，共同按照這個規則競爭，競爭成功誰就有數據打包權，打包完成後廣播給別人，別人驗證無問題就存入本身的數據文件中。

規則------->工做量證實

難度值： 一個門檻
        規定一個256位的證書，做爲難度爲1的目標值:
        X00000000FFFFFFF.......
        當時全網的算力，大約須要10分鐘左右的運算能獲得一個符合這個難度爲1的值。
    0號區塊的難度信息
        "nonce": 2083236893
        "bits": "1d00ffff"
        "difficulty": 1
    noce：一個隨機數，挖礦計算獲得
    bits: 存儲難度的十六進制目標值，存儲在區塊頭部
        源碼中，用4字節，32位存儲256位長度的難度目標值（壓縮過）
    壓縮方法：
        1. 4個字節的高位字節用來存儲難度值得有效字節數
            有效字節數： 從第一個不全爲0的字節開始的部分。
            約定：若是難度值有效位的最高位爲1，則須要在前面補上0x00
            舉例：難度爲1的目標值，X00000000FFFFFFF.......（十六進制計數，沒一位兩個字節，因此前8個0爲4字節），有四個字節長度爲0，減掉這些0的長度共計32bit，剩餘256-32=224，也就是28個字節，由於F轉換爲2進製爲1111，第一位爲1，因此補上0x00，所以有效位總計29個字節，29的十六進制爲1D
        2. 另外3個字節中存儲的是目標值有效位的最高3個字節，此時目標 值有效位前面已經加上2個0，所以最高3個字節爲0x00FFFF,合起來壓縮後的值就是0x1D00FFFF
    此4個字節前2位一般爲冪或指數，後6位爲係數：目標值 = 係數*2^(8*(指數-3）)次方
        難度值：差很少兩週調整一下新的難度值，算力在增長。爲了維持差很少10分鐘出一個區塊，難度要跟隨算力變化而調整。
        難度值會愈來愈大，目標值會愈來愈小，目標值越小越難挖礦。
    新的難度值 = 當前難度值*（最近的2016個區塊的實際出塊時間/2016分鐘）

挖礦計算

1.挖礦的計算公式：
    SHA256(
        SHA256(version + prev_hash + markle_root + ntime + nbits + nonce)
    ) < TARGET
    TARGET: 難度目標值，若是計算出來的值小於這個值，就算挖礦成功
    各名詞解釋：
        version : 區塊的版本號
        prev_hash: 前一個區塊的哈希值
        merkle_root: 準備打包的交易事務哈希樹，也就是梅克爾根
        ntime: 區塊時間戳
        nbits: 當前難度
        noce: 隨機數
    以上爲去塊頭組成部分。

挖礦

1. 概念
   挖礦就是重複計算區塊頭的哈希值，不斷修改該參數，直到與難度目標值匹配的一個過程，多個節點同時匹配，誰的鏈最長爲準。
2. cainbase交易
   挖礦獎勵做爲一條交易事務包含在區塊的交易事務中的，至關於系統給礦工轉了一筆比特幣。通常位於區塊的第一條。
3. 挖礦獎勵規則
   2019年1月建立出第一個區塊，每21萬區塊產量減半(大約4年)，到2140年，全部比特幣(20999999.98)將所有發行完畢。
4. 比特幣錢包
   比特幣地址生成過程：
   
   核心錢包，輕錢包
   核心錢包： 完整交易驗證，是否有足夠餘額，是否雙花。
   跟核心客戶端在一塊兒，能夠建立錢包地址，收發比特幣，加密錢包，備份錢包
5. SPV錢包
   大體過程：
   1.下載完整區塊頭數據，區塊頭中包含區塊的梅克爾根------->SPV方式靠它實現
   2.算出待驗證支付的交易事務哈希值taHash
   3.找到taHash所在的區塊，驗證一下全部區塊的區塊頭是否包含在帳本數據中
   4.得到所在區塊中計算梅克爾根所須要的哈希值
   5.計算出梅克爾根
   6.若計算結果與所在區塊的梅克爾根相等，則支付交易是存在的
   7.根據該區塊所處的高度位置，還能夠肯定該交易獲得了多少個確認
   注：僅能看到當前支付的支付交易是否被髮起而已，並不能保證這筆交易事務最終進入到主鏈中，須要等待覈心節點進行全面的交易驗證，而且礦工打包到區塊後進入主鏈。
6. 管理多個私鑰的錢包技術(分層肯定性錢包(HD Wallets))
   特色：
   1. 用一個隨機數來生根私鑰，這與任何一個比特幣錢包生成私鑰沒區別
   2. 用一個肯定的，不可逆的算法，基於根私鑰生成任意數量的子私鑰
7. 未花費事務輸出,UTXO,(Unspent Transaction Output)

a.比特幣的交易不是經過帳戶的增減來實現的，而是一筆筆關聯的輸入/輸出交易事務
b.花費"輸入"，產生"輸出"，這個輸出就是"未花費過的交易輸出"，也就是UTXO.每一筆交易事務都由一個惟一的編號，稱交易事務ID，經過哈希計算而來，引用"輸出"，主要提供交易事務id和所處"輸出"獵豹中的序號就能夠了。
c.因爲沒有帳戶的概念，所以當"輸入"部分的金額大於所需"輸出",必須給本身找零，這個找零也是做爲交易的一部分包含在"輸出中"

證實哪一條UTXO是屬於誰
1.輸入腳本，2.輸出腳本。也叫鎖定腳本和解鎖腳本。
1.用私鑰簽名解鎖本身的某一條UTXO(也是以前的輸出)
2.對方公鑰鎖定新的"輸出",成功後，這筆新的"輸出"就成了對方的UTXO經過輸入，輸出腳本實現轉帳。