比特币挖矿原理与算力（通俗解释）

比特币挖矿到底是什么？ 这是一个需要多层次理解的问题。

SHA-256 哈希算法的简要说明

当您输入密码来解锁手机或笔记本电脑时，密码会起作用，因为它对应于密码谜题的唯一解决方案。

使双因素身份验证等现代密码学安全的原因在于，即使有人可以访问预散列或后散列密码，也很难获得相应的密码。

正如您在下面看到的，一个简单的 3 个字符的字符串“abc”对应于一个几乎不可理解的字符串。

SHA-256 的工作原理是将任意长度的字符串转换为 64 个字符的哈希值。

输入可以是3个字符，也可以是300个比特币简单解释，甚至3000个字符。 结果仍然是 64 个字符的散列。

简单来说，当找到解决方案时，比特币就被认为是开采的。

这是一个 64 个字符的字符串，每个字符有 36 个可能的输入。 26个字母和10个数字。 所以这是 36^64 个输入。

经过 856,192,328 次尝试，找到了正确的解决方案。 通过使用已证明包含解决方案的块，问题已大大简化。 在绝大多数情况下，解决方案是不存在的。

哈希率

现在我们对哈希是什么有了一个大概的了解，我们可以将这个概念进一步扩展到一个称为哈希率的指标。 这只是全球开采比特币的速度。

根据 CoinDesk 的数据，截至 2021 年 9 月 6 日的哈希率约为 89 Exa Hash/second (EH/s)。 由于比特币采用SHA-256算法，每个哈希值产生的信息占用256位内存。

信息与能量之间的联系

下面的关系式是 Rudolf Landauer 于 1961 年在 IBM 担任研究科学家时提出的。

销毁（或创建）数据包所需的最小能量。 其中 k_B 是玻尔兹曼常数比特币简单解释，T 是以开尔文为单位的系统温度。 现代计算机的能效要低大约一百万倍。

比特币能源消耗

让我们做一些近似计算，并尝试根据目前讨论的数字得出当今世界比特币能源消耗的粗略数字。

我知道这可能严重偏离目标，但让我试试。

1. SHA-256 哈希产生 256 位。

每个哈希的最小理论能耗为 256 KT ln2。

因此，每个哈希的能量成本至少为 7.30/10^19 焦耳。

2.计算10^6的能量成本。

每个散列的能量接近 7.30/10^13 焦耳。

3. 考虑大量尝试

此示例进行了 856,192,328 次尝试以获得正确的哈希值。

所以这里是：每个正确的哈希值 6.25/10^4 焦耳。

4、现有算力为89EH/s。

所以，这是每秒 89×10^18 个哈希值。

我们得出的全球能源消耗率为 5.56×10^16 瓦。 作为参考，一个中型核电站可以产生大约 1GW 的能量。