比特币双sha256知乎
⑴ 什么是SHA256
SHA 家族
SHA (Secure Hash Algorithm，译作安全散列算法) 是美国国家安全局 (NSA) 设计，美国国家标准与技术研究院 (NIST) 发布的一系列密码散列函数。正式名称为 SHA 的家族第一个成员发布于 1993年。然而现在的人们给它取了一个非正式的名称 SHA-0 以避免与它的后继者混淆。两年之后， SHA-1，第一个 SHA 的后继者发布了。 另外还有四种变体，曾经发布以提升输出的范围和变更一些细微设计: SHA-224, SHA-256, SHA-384 和 SHA-512 (这些有时候也被称做 SHA-2)。
SHA-0 和 SHA-1
最初载明的算法于 1993年发布，称做安全散列标准 (Secure Hash Standard)，FIPS PUB 180。这个版本现在常被称为 "SHA-0"。它在发布之后很快就被 NSA 撤回，并且以 1995年发布的修订版本 FIPS PUB 180-1 (通常称为 "SHA-1") 取代。根据 NSA 的说法，它修正了一个在原始算法中会降低密码安全性的错误。然而 NSA 并没有提供任何进一步的解释或证明该错误已被修正。1998年，在一次对 SHA-0 的攻击中发现这次攻击并不能适用于 SHA-1 — 我们不知道这是否就是 NSA 所发现的错误，但这或许暗示我们这次修正已经提升了安全性。SHA-1 已经被公众密码社群做了非常严密的检验而还没发现到有不安全的地方，它现在被认为是安全的。
SHA-0 和 SHA-1 会从一个最大 2^64 位元的讯息中产生一串 160 位元的摘要然后以设计 MD4 及 MD5 讯息摘要算法的 MIT 教授 Ronald L. Rivest 类似的原理为基础来加密。
SHA-0 的密码分析
在 CRYPTO 98 上，两位法国研究者展示了一次对 SHA-0 的攻击 (Chabaud and Joux, 1998): 散列碰撞可以复杂到 2^61 时被发现；小于 2^80 是理想的相同大小散列函数。
2004年时，Biham 和 Chen 发现了 SHA-0 的近似碰撞 — 两个讯息可以散列出相同的数值；在这种情况之下，142 和 160 位元是一样的。他们也发现了 SHA-0 在 80 次之后减少到 62 位元的完整碰撞。
2004年8月12日，Joux, Carribault, Lemuet 和 Jalby 宣布了完整 SHA-0 算法的散列碰撞。这是归纳 Chabaud 和 Joux 的攻击所完成的结果。发现这个碰撞要复杂到 2^51， 并且用一台有 256 颗 Itanium2 处理器的超级电脑耗时大约 80,000 CPU 工作时 。
2004年8月17日，在 CRYPTO 2004 的 Rump 会议上，Wang, Feng, Lai, 和 Yu 宣布了攻击 MD5、SHA-0 和其他散列函数的初步结果。他们对 SHA-0 攻击复杂到 2^40，这意味着他们攻击的成果比 Joux 还有其他人所做的更好。该次 Rump 会议的简短摘要可以在 这里找到，而他们在 sci.crypt 的讨论，例如： 这些结果建议计划使用 SHA-1 作为新的密码系统的人需要重新考虑。
更长的变种
NIST 发布了三个额外的 SHA 变体，每个都有更长的讯息摘要。以它们的摘要长度 (以位元计算) 加在原名后面来命名："SHA-256", "SHA-384" 和 "SHA-512"。它们发布于 2001年的 FIPS PUB 180-2 草稿中，随即通过审查和评论。包含 SHA-1 的 FIPS PUB 180-2，于 2002年以官方标准发布。这些新的散列函数并没有接受像 SHA-1 一样的公众密码社群做详细的检验，所以它们的密码安全性还不被大家广泛的信任。2004年2月，发布了一次 FIPS PUB 180-2 的变更通知，加入了一个额外的变种 "SHA-224"，定义了符合双金钥 3DES 所需的金钥长度。
Gilbert 和 Handschuh (2003) 研究了新的变种并且没有发现弱点。
SHAd
SHAd 函数是一个简单的相同 SHA 函数的重述：
SHAd-256(m)=SHA-256(SHA-256(m))。它会克服有关延伸长度攻击的问题。
应用
SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384 和 SHA-512 都被需要安全散列算法的美国联邦政府所应用，他们也使用其他的密码算法和协定来保护敏感的未保密资料。FIPS PUB 180-1 也鼓励私人或商业组织使用 SHA-1 加密。Fritz-chip 将很可能使用 SHA-1 散列函数来实现个人电脑上的数位版权管理。
首先推动安全散列算法出版的是已合并的数位签章标准。
SHA 散列函数已被做为 SHACAL 分组密码算法的基础。
SHA-1 的描述
以下是 SHA-1 算法的伪代码：
(Initialize variables:)
a = h0 = 0x67452301
b = h1 = 0xEFCDAB89
c = h2 = 0x98BADCFE
d = h3 = 0x10325476
e = h4 = 0xC3D2E1F0
(Pre-processing:)
paddedmessage = (message) append 1
while length(paddedmessage) mod 512 > 448:
paddedmessage = paddedmessage append 0
paddedmessage = paddedmessage append (length(message) in 64-bit format)
(Process the message in successive 512-bit chunks:)
while 512-bit chunk(s) remain(s):
break the current chunk into sixteen 32-bit words w(i), 0 <= i <= 15
(Extend the sixteen 32-bit words into eighty 32-bit words:)
for i from 16 to 79:
w(i) = (w(i-3) xor w(i-8) xor w(i-14) xor w(i-16)) leftrotate 1
(Main loop:)
for i from 0 to 79:
temp = (a leftrotate 5) + f(b,c,d) + e + k + w(i) (note: all addition is mod 2^32)
where:
(0 <= i <= 19): f(b,c,d) = (b and c) or ((not b) and d), k = 0x5A827999
(20 <= i <= 39): f(b,c,d) = (b xor c xor d), k = 0x6ED9EBA1
(40 <= i <= 59): f(b,c,d) = (b and c) or (b and d) or (c and d), k = 0x8F1BBCDC
(60 <= i <= 79): f(b,c,d) = (b xor c xor d), k = 0xCA62C1D6
e = d
d = c
c = b leftrotate 30
b = a
a = temp
h0 = h0 + a
h1 = h1 + b
h2 = h2 + c
h3 = h3 + d
h4 = h4 + e
digest = hash = h0 append h1 append h2 append h3 append h4
注意：FIPS PUB 180-1 展示的构想，用以下的公式替代可以增进效能：
(0 <= i <= 19): f(b,c,d) = (d xor (b and (c xor d)))
(40 <= i <= 59): f(b,c,d) = (b and c) or (d and (b or c)))
专业的说，是在算哈希值SHA-256。如果不懂计算机的话，简单地说，就是算一些没有意义的随机数，谁的随机数被比特币区块链接受了，谁就有钱拿。所以比特币计算除了赚钱之外，其实并没有任何实际作用。如果这些算力用来做科学计算，真的可以做很多事情，但是没办法，谁让比特币赚钱啊
⑶ 比特币哈希字符要求前几位为零
是的。运算是将任意长度的0，变成固定长度的0。所以比特币哈希字符要求前几位为零的，任何信息，不管多长算法“SHA1”，算出的结果是160位，也就是由160个0或1组成；比特币挖矿用到的是“SHA256”，算出的结果是256位。至于具体怎么算的，我们继续秉承最小知识集原则，不去管它。
⑷ 比特币挖矿是在进行什么计算吗
为了证明时间 保证整个网络的安全性
如果没有这个计算 整个体系是不安全的 所以这些看似没有意义的计算是为了保证大家的安全
⑸ 区块链密码算法是怎样的
区块链作为新兴技术受到越来越广泛的关注，是一种传统技术在互联网时代下的新的应用，这其中包括分布式数据存储技术、共识机制和密码学等。随着各种区块链研究联盟的创建，相关研究得到了越来越多的资金和人员支持。区块链使用的Hash算法、零知识证明、环签名等密码算法:
Hash算法
哈希算法作为区块链基础技术，Hash函数的本质是将任意长度（有限）的一组数据映射到一组已定义长度的数据流中。若此函数同时满足：
（1）对任意输入的一组数据Hash值的计算都特别简单；
（2）想要找到2个不同的拥有相同Hash值的数据是计算困难的。
满足上述两条性质的Hash函数也被称为加密Hash函数，不引起矛盾的情况下，Hash函数通常指的是加密Hash函数。对于Hash函数，找到使得被称为一次碰撞。当前流行的Hash函数有MD5,SHA1,SHA2,SHA3。
比特币使用的是SHA256，大多区块链系统使用的都是SHA256算法。所以这里先介绍一下SHA256。
1、 SHA256算法步骤
STEP1：附加填充比特。对报文进行填充使报文长度与448模512同余（长度=448mod512），填充的比特数范围是1到512，填充比特串的最高位为1，其余位为0。
STEP2：附加长度值。将用64-bit表示的初始报文（填充前）的位长度附加在步骤1的结果后（低位字节优先）。
STEP3：初始化缓存。使用一个256-bit的缓存来存放该散列函数的中间及最终结果。
STEP4：处理512-bit（16个字）报文分组序列。该算法使用了六种基本逻辑函数，由64 步迭代运算组成。每步都以256-bit缓存值为输入，然后更新缓存内容。每步使用一个32-bit 常数值Kt和一个32-bit Wt。其中Wt是分组之后的报文，t=1,2,...,16 。
STEP5：所有的512-bit分组处理完毕后，对于SHA256算法最后一个分组产生的输出便是256-bit的报文。
2、环签名
2001年，Rivest, shamir和Tauman三位密码学家首次提出了环签名。是一种简化的群签名，只有环成员没有管理者，不需要环成员间的合作。环签名方案中签名者首先选定一个临时的签名者集合,集合中包括签名者。然后签名者利用自己的私钥和签名集合中其他人的公钥就可以独立的产生签名,而无需他人的帮助。签名者集合中的成员可能并不知道自己被包含在其中。
环签名方案由以下几部分构成：
（1）密钥生成。为环中每个成员产生一个密钥对(公钥PKi,私钥SKi)。
（2）签名。签名者用自己的私钥和任意n个环成员(包括自己)的公钥为消息m生成签名a。
（3）签名验证。验证者根据环签名和消息m,验证签名是否为环中成员所签,如果有效就接收,否则丢弃。
环签名满足的性质：
（1）无条件匿名性:攻击者无法确定签名是由环中哪个成员生成,即使在获得环成员私钥的情况下,概率也不超过1/n。
（2）正确性:签名必需能被所有其他人验证。
（3）不可伪造性:环中其他成员不能伪造真实签名者签名,外部攻击者即使在获得某个有效环签名的基础上,也不能为消息m伪造一个签名。
3、环签名和群签名的比较
（1）匿名性。都是一种个体代表群体签名的体制，验证者能验证签名为群体中某个成员所签，但并不能知道为哪个成员，以达到签名者匿名的作用。
（2）可追踪性。群签名中，群管理员的存在保证了签名的可追踪性。群管理员可以撤销签名，揭露真正的签名者。环签名本身无法揭示签名者,除非签名者本身想暴露或者在签名中添加额外的信息。提出了一个可验证的环签名方案,方案中真实签名者希望验证者知道自己的身份,此时真实签名者可以通过透露自己掌握的秘密信息来证实自己的身份。
（3）管理系统。群签名由群管理员管理，环签名不需要管理，签名者只有选择一个可能的签名者集合，获得其公钥，然后公布这个集合即可，所有成员平等。
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⑹ 比特币挖矿计算的是什么
1、计算的就是比特币本身。这一计算过程就是比特币的发行过程。
2、因上述原因，我觉得可以理解为没有实际意义。
3、你说的是货币包的数目吧？那个就是你连接的其他客户端的数量（毕竟是P2P），这很重要！这个数值要达到一定程度账户才可正常运作。一直开着就好了。
⑺ 比特币矿机运算的是什么
从用户的角度来看，比特币就是一个手机应用或电脑程序，可以提供一个个人比特币钱包，用户可以用它支付和接收比特币。这就是比特币对于大多数用户的运作原理。
在幕后，整个比特币网络共享一个称作“块链”的公共总帐。这份总帐包含了每一笔处理过的交易，使得用户的电脑可以核实每一笔交易的有效性。每一笔交易的真实性由发送地址对应的电子签名保护，这使得用户能够完全掌控从他们自己的比特币地址转出的比特币。另外，任何人都可以利用专门硬件的计算能力来处理交易并为此获得比特币奖励。这一服务经常被称作“挖矿”。
比特币挖矿经历了三个发展阶段，在比特币刚刚诞生时，比特币的价格很低，大家只是把比特币当做一种游戏，使用自己普通的电脑进行挖矿，但在2012年随着比特币价格的上升，人们发现显卡挖矿速度较快，因此，人们开始购买大量显卡组装到一起进行挖矿，俗称“烧显卡”；第三阶段，就是大家熟知的ASIC矿机挖矿，自从阿瓦隆生产出世界上第一台ASIC比特币矿机，比特币挖矿就彻底的被颠覆了，挖矿成为了一个特别专业的事情。
⑻ 比特币算法原理
比特币算法主要有两种，分别是椭圆曲线数字签名算法和SHA256哈希算法。
椭圆曲线数字签名算法主要运用在比特币公钥和私钥的生成过程中，该算法是构成比特币系统的基石。SHA-256哈希算法主要是运用在比特币的工作量证明机制中。
比特币产生的原理是经过复杂的运算法产生的特解，挖矿就是寻找特解的过程。不过比特币的总数量只有2100万个，而且随着比特币不断被挖掘，越往后产生比特币的难度会增加，可能获得比特币的成本要比比特币本身的价格高。
比特币的区块由区块头及该区块所包含的交易列表组成，区块头的大小为80字节，由4字节的版本号、32字节的上一个区块的散列值、32字节的 Merkle Root Hash、4字节的时间戳（当前时间）、4字节的当前难度值、4字节的随机数组成。拥有80字节固定长度的区块头，就是用于比特币工作量证明的输入字符串。不停的变更区块头中的随机数即 nonce 的数值，并对每次变更后的的区块头做双重 SHA256运算，将结果值与当前网络的目标值做对比，如果小于目标值，则解题成功，工作量证明完成。
比特币的本质其实是一堆复杂算法所生成的一组方程组的特解（该解具有唯一性）。比特币是世界上第一种分布式的虚拟货币，其没有特定的发行中心，比特币的网络由所有用户构成，因为没有中心的存在能够保证了数据的安全性。
⑼ 虚拟货币和什么算法有关
Litecoin
Litecoin（LTC）发布于2011年10月7日,是目前市值最高的山寨币，约为 BTC 市值的2%。目前单价为2.31美元，总币值 3800 万美元。
这同样是一种分布式（去中心化）的数字货币。不同于比特币使用的 SHA256 挖矿算法，LTC 采用 scrypt 算法。独特的算法也是从山寨币中脱颖而出的关键，scrypt 算法使用 SHA256 作为其子程序，而 scrypt 自身需要大量的内存，每个散列作为输入的种子使用的，然后与需要大量的内存存储另一种子伪随机序列，共同生成序列的伪随机点而输出哈希值。在 BTC（Bitcoin）的开采依靠单纯的显卡挖矿已经力不从心（利用一般配置显卡挖到一个 BTC 大概需要十几到数十天），各种价格不菲挖矿机的出现提高了普通人通过挖矿获得 BTC 的门槛，而 LTC 在使用 PC 显卡挖矿上具有一定优势。（本段来源于知乎。）
Litecoin 对比 BTC 在技术上做了一点的改进，如果现在 BTC 是金，那 LTC 暂时是银。
Litecoin 的最大优点是能更快确认真伪，该虚拟货币由 Charles Lee 设计和维护。比特币的交易需要验证，验证的时间平均在10分钟以上，大多数交易网站验证需要1个小时。Litecoin 交易确认平均为2.5分钟，开发者声称缩短验证增加了虚拟货币的实用性。定制机器和 AMD GPU 的比特币采矿效率最高，令使用 CPU 采矿的矿工几乎无利可图。Litecoin 的采矿排除了 GPU 和定制处理器，因此不过于依赖少量专业矿工。
PPCoin
PPCoin（PPC） 发布于2012年8月19，在 BTC 原有技术上有所提升。使用 proof-of-stake，并加入 coin age 概念。
PPCoin 是 Bitcoin 的分叉项目，目标是实现能源效率，并尽可能保持原 Bitcoin 的最好性能。PPCoin 单价0.22美元，总币值 400 万美元。
PPCoin 没有一个固定的货币供应量上限，但这并不意味着 PPCoin 比 Bitcoin 有明显通胀。可以将 Bitcoin 比做黄金，黄金每年的通胀是1-3％左右，虽然黄金并没有已知的货币供应量上限，但我们仍知道它是可靠的稀缺品。
PPCoin 的铸造有两种类型，工作证明及股权证明。工作证明的铸币率受摩尔定律影响，这取决于我们的工作证明能力的成倍增长。而大家都知道的是摩尔定律最终会结束，到那时通胀的 PPCoin 可能已经接近黄金的水平。而股权证明铸造每年最多通胀 1％。与此同时，PPCoin 的交易费用被销毁以抗衡通胀。所以整体来说， PPCoin 的铸币设计仍是未来一个非常低的通胀设计，可以达到和 Bitcoin 相媲美的程度。
PPCoin 的奖励方式类似彩票，会根据矿工持有的 PPCoin 数量决定获胜几率，创始人之一的 Sunny King 说，他们的设计是基于长期能量效率的新概念。
Terracoin
Terracoin（TRC）发布于2012年10月26，总币量 4200 万。每块速度为2分钟，比 LTC 稍快一些。技术上没有太多特别之处，类似 BTC 每4年产量减半。
不过运营团队似乎有较强商业背景，可能会在流通上优于其他比特币。虚拟货币现在的发展越来越得到重视，现在一些有商业背景的团队进入，会加速虚拟货币的发展。
Namecoin
Namecoin 是一个基于比特币技术的分布式域名系统，其原理和 Bitcoin 一样， 这个开源软件首次发布的日期是2011年4月18日。
Namecoin 产生于一个不同于 Bitcoin 主交易区块的起源块， 使用一个新的区块链（blockchain），独立于 Bitcoin 的区块链之外，因为是基于 Bitcoin，域名的安全性， 分布性， 鲁棒性， 加密性， 迁移都有数学保证。可以用挖 Bitcoin 的方式，同时挖 Namecoin。
⑽ 详解比特币挖矿原理
可以将区块链看作一本记录所有交易的公开总帐簿（列表），比特币网络中的每个参与者都把它看作一本所有权的权威记录。
比特币没有中心机构，几乎所有的完整节点都有一份公共总帐的备份，这份总帐可以被视为认证过的记录。
至今为止，在主干区块链上，没有发生一起成功的攻击，一次都没有。
通过创造出新区块，比特币以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币。每开采210,000个块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。
在2016年的某个时刻，在第420,000个区块被“挖掘”出来之后降低到12.5比特币/区块。在第13,230,000个区块（大概在2137年被挖出）之前，新币的发行速度会以指数形式进行64次“二等分”。到那时每区块发行比特币数量变为比特币的最小货币单位——1聪。最终，在经过1,344万个区块之后，所有的共20,999,999.9769亿聪比特币将全部发行完毕。换句话说， 到2140年左右，会存在接近2,100万比特币。在那之后，新的区块不再包含比特币奖励，矿工的收益全部来自交易费。
在收到交易后，每一个节点都会在全网广播前对这些交易进行校验，并以接收时的相应顺序，为有效的新交易建立一个池（交易池）。
每一个节点在校验每一笔交易时，都需要对照一个长长的标准列表：
交易的语法和数据结构必须正确。
输入与输出列表都不能为空。
交易的字节大小是小于MAX_BLOCK_SIZE的。
每一个输出值，以及总量，必须在规定值的范围内 （小于2,100万个币，大于0）。
没有哈希等于0，N等于-1的输入（coinbase交易不应当被中继）。
nLockTime是小于或等于INT_MAX的。
交易的字节大小是大于或等于100的。
交易中的签名数量应小于签名操作数量上限。
解锁脚本（Sig）只能够将数字压入栈中，并且锁定脚本（Pubkey）必须要符合isStandard的格式 （该格式将会拒绝非标准交易）。
池中或位于主分支区块中的一个匹配交易必须是存在的。
对于每一个输入，如果引用的输出存在于池中任何的交易，该交易将被拒绝。
对于每一个输入，在主分支和交易池中寻找引用的输出交易。如果输出交易缺少任何一个输入，该交易将成为一个孤立的交易。如果与其匹配的交易还没有出现在池中，那么将被加入到孤立交易池中。
对于每一个输入，如果引用的输出交易是一个coinbase输出，该输入必须至少获得COINBASE_MATURITY (100)个确认。
对于每一个输入，引用的输出是必须存在的，并且没有被花费。
使用引用的输出交易获得输入值，并检查每一个输入值和总值是否在规定值的范围内 （小于2100万个币，大于0）。
如果输入值的总和小于输出值的总和，交易将被中止。
如果交易费用太低以至于无法进入一个空的区块，交易将被拒绝。
每一个输入的解锁脚本必须依据相应输出的锁定脚本来验证。
以下挖矿节点取名为 A挖矿节点
挖矿节点时刻监听着传播到比特币网络的新区块。而这些新加入的区块对挖矿节点有着特殊的意义。矿工间的竞争以新区块的传播而结束，如同宣布谁是最后的赢家。对于矿工们来说，获得一个新区块意味着某个参与者赢了，而他们则输了这场竞争。然而，一轮竞争的结束也代表着下一轮竞争的开始。
验证交易后，比特币节点会将这些交易添加到自己的内存池中。内存池也称作交易池，用来暂存尚未被加入到区块的交易记录。
A节点需要为内存池中的每笔交易分配一个优先级，并选择较高优先级的交易记录来构建候选区块。
一个交易想要成为“较高优先级”，需满足的条件：优先值大于57,600,000，这个值的生成依赖于3个参数：一个比特币（即1亿聪），年龄为一天（144个区块），交易的大小为250个字节：
High Priority > 100,000,000 satoshis * 144 blocks / 250 bytes = 57,600,000
区块中用来存储交易的前50K字节是保留给较高优先级交易的。 节点在填充这50K字节的时候，会优先考虑这些最高优先级的交易，不管它们是否包含了矿工费。这种机制使得高优先级交易即便是零矿工费，也可以优先被处理。
然后，A挖矿节点会选出那些包含最小矿工费的交易，并按照“每千字节矿工费”进行排序，优先选择矿工费高的交易来填充剩下的区块。
如区块中仍有剩余空间，A挖矿节点可以选择那些不含矿工费的交易。有些矿工会竭尽全力将那些不含矿工费的交易整合到区块中，而其他矿工也许会选择忽略这些交易。
在区块被填满后，内存池中的剩余交易会成为下一个区块的候选交易。因为这些交易还留在内存池中，所以随着新的区块被加到链上，这些交易输入时所引用UTXO的深度（即交易“块龄”）也会随着变大。由于交易的优先值取决于它交易输入的“块龄”，所以这个交易的优先值也就随之增长了。最后，一个零矿工费交易的优先值就有可能会满足高优先级的门槛，被免费地打包进区块。
UTXO（Unspent Transaction Output） : 每笔交易都有若干交易输入，也就是资金来源，也都有若干笔交易输出，也就是资金去向。一般来说，每一笔交易都要花费（spend）一笔输入，产生一笔输出，而其所产生的输出，就是“未花费过的交易输出”，也就是 UTXO。
块龄：UTXO的“块龄”是自该UTXO被记录到区块链为止所经历过的区块数，即这个UTXO在区块链中的深度。
区块中的第一笔交易是笔特殊交易，称为创币交易或者coinbase交易。这个交易是由挖矿节点构造并用来奖励矿工们所做的贡献的。假设此时一个区块的奖励是25比特币，A挖矿的节点会创建“向A的地址支付25.1个比特币(包含矿工费0.1个比特币)”这样一个交易，把生成交易的奖励发送到自己的钱包。A挖出区块获得的奖励金额是coinbase奖励（25个全新的比特币）和区块中全部交易矿工费的总和。
A节点已经构建了一个候选区块，那么就轮到A的矿机对这个新区块进行“挖掘”，求解工作量证明算法以使这个区块有效。比特币挖矿过程使用的是SHA256哈希函数。
用最简单的术语来说， 挖矿节点不断重复进行尝试，直到它找到的随机调整数使得产生的哈希值低于某个特定的目标。 哈希函数的结果无法提前得知，也没有能得到一个特定哈希值的模式。举个例子，你一个人在屋里打台球，白球从A点到达B点，但是一个人推门进来看到白球在B点，却无论如何是不知道如何从A到B的。哈希函数的这个特性意味着：得到哈希值的唯一方法是不断的尝试，每次随机修改输入，直到出现适当的哈希值。
需要以下参数
• block的版本 version
• 上一个block的hash值: prev_hash
• 需要写入的交易记录的hash树的值: merkle_root
• 更新时间: ntime
• 当前难度: nbits
挖矿的过程就是找到x使得
SHA256(SHA256(version + prev_hash + merkle_root + ntime + nbits + x )) < TARGET
上式的x的范围是0~2^32, TARGET可以根据当前难度求出的。
简单打个比方，想象人们不断扔一对色子以得到小于一个特定点数的游戏。第一局，目标是12。只要你不扔出两个6，你就会赢。然后下一局目标为11。玩家只能扔10或更小的点数才能赢，不过也很简单。假如几局之后目标降低为了5。现在有一半机率以上扔出来的色子加起来点数会超过5，因此无效。随着目标越来越小，要想赢的话，扔色子的次数会指数级的上升。最终当目标为2时（最小可能点数），只有一个人平均扔36次或2%扔的次数中，他才能赢。
如前所述，目标决定了难度，进而影响求解工作量证明算法所需要的时间。那么问题来了：为什么这个难度值是可调整的？由谁来调整？如何调整？
比特币的区块平均每10分钟生成一个。这就是比特币的心跳，是货币发行速率和交易达成速度的基础。不仅是在短期内，而是在几十年内它都必须要保持恒定。在此期间，计算机性能将飞速提升。此外，参与挖矿的人和计算机也会不断变化。为了能让新区块的保持10分钟一个的产生速率，挖矿的难度必须根据这些变化进行调整。事实上，难度是一个动态的参数，会定期调整以达到每10分钟一个新区块的目标。简单地说，难度被设定在，无论挖矿能力如何，新区块产生速率都保持在10分钟一个。
那么，在一个完全去中心化的网络中，这样的调整是如何做到的呢？难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每2,016个区块(2周产生的区块)中的所有节点都会调整难度。难度的调整公式是由最新2,016个区块的花费时长与20,160分钟（两周，即这些区块以10分钟一个速率所期望花费的时长）比较得出的。难度是根据实际时长与期望时长的比值进行相应调整的（或变难或变易）。简单来说，如果网络发现区块产生速率比10分钟要快时会增加难度。如果发现比10分钟慢时则降低难度。
为了防止难度的变化过快，每个周期的调整幅度必须小于一个因子（值为4）。如果要调整的幅度大于4倍，则按4倍调整。由于在下一个2,016区块的周期不平衡的情况会继续存在，所以进一步的难度调整会在下一周期进行。因此平衡哈希计算能力和难度的巨大差异有可能需要花费几个2,016区块周期才会完成。
举个例子，当前A节点在挖277,316个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第277,316个区块(父区块为277,315)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。
比特币共识机制的第三步是通过网络中的每个节点独立校验每个新区块。当新区块在网络中传播时，每一个节点在将它转发到其节点之前，会进行一系列的测试去验证它。这确保了只有有效的区块会在网络中传播。
每一个节点对每一个新区块的独立校验，确保了矿工无法欺诈。在前面的章节中，我们看到了矿工们如何去记录一笔交易，以获得在此区块中创造的新比特币和交易费。为什么矿工不为他们自己记录一笔交易去获得数以千计的比特币？这是因为每一个节点根据相同的规则对区块进行校验。一个无效的coinbase交易将使整个区块无效，这将导致该区块被拒绝，因此，该交易就不会成为总账的一部分。
比特币去中心化的共识机制的最后一步是将区块集合至有最大工作量证明的链中。一旦一个节点验证了一个新的区块，它将尝试将新的区块连接到到现存的区块链，将它们组装起来。
节点维护三种区块：
· 第一种是连接到主链上的，
· 第二种是从主链上产生分支的（备用链），
· 第三种是在已知链中没有找到已知父区块的。
有时候，新区块所延长的区块链并不是主链，这一点我们将在下面“ 区块链分叉”中看到。
如果节点收到了一个有效的区块，而在现有的区块链中却未找到它的父区块，那么这个区块被认为是“孤块”。孤块会被保存在孤块池中，直到它们的父区块被节点收到。一旦收到了父区块并且将其连接到现有区块链上，节点就会将孤块从孤块池中取出，并且连接到它的父区块，让它作为区块链的一部分。当两个区块在很短的时间间隔内被挖出来，节点有可能会以相反的顺序接收到它们，这个时候孤块现象就会出现。
选择了最大难度的区块链后，所有的节点最终在全网范围内达成共识。随着更多的工作量证明被添加到链中，链的暂时性差异最终会得到解决。挖矿节点通过“投票”来选择它们想要延长的区块链，当它们挖出一个新块并且延长了一个链，新块本身就代表它们的投票。
因为区块链是去中心化的数据结构，所以不同副本之间不能总是保持一致。区块有可能在不同时间到达不同节点，导致节点有不同的区块链视角。解决的办法是， 每一个节点总是选择并尝试延长代表累计了最大工作量证明的区块链，也就是最长的或最大累计难度的链。
当有两个候选区块同时想要延长最长区块链时，分叉事件就会发生。正常情况下，分叉发生在两名矿工在较短的时间内，各自都算得了工作量证明解的时候。两个矿工在各自的候选区块一发现解，便立即传播自己的“获胜”区块到网络中，先是传播给邻近的节点而后传播到整个网络。每个收到有效区块的节点都会将其并入并延长区块链。如果该节点在随后又收到了另一个候选区块，而这个区块又拥有同样父区块，那么节点会将这个区块连接到候选链上。其结果是，一些节点收到了一个候选区块，而另一些节点收到了另一个候选区块，这时两个不同版本的区块链就出现了。
分叉之前
分叉开始
我们看到两个矿工几乎同时挖到了两个不同的区块。为了便于跟踪这个分叉事件，我们设定有一个被标记为红色的、来自加拿大的区块，还有一个被标记为绿色的、来自澳大利亚的区块。
假设有这样一种情况，一个在加拿大的矿工发现了“红色”区块的工作量证明解，在“蓝色”的父区块上延长了块链。几乎同一时刻，一个澳大利亚的矿工找到了“绿色”区块的解，也延长了“蓝色”区块。那么现在我们就有了两个区块：一个是源于加拿大的“红色”区块；另一个是源于澳大利亚的“绿色”。这两个区块都是有效的，均包含有效的工作量证明解并延长同一个父区块。这个两个区块可能包含了几乎相同的交易，只是在交易的排序上有些许不同。
比特币网络中邻近（网络拓扑上的邻近，而非地理上的）加拿大的节点会首先收到“红色”区块，并建立一个最大累计难度的区块，“红色”区块为这个链的最后一个区块（蓝色-红色），同时忽略晚一些到达的“绿色”区块。相比之下，离澳大利亚更近的节点会判定“绿色”区块胜出，并以它为最后一个区块来延长区块链（蓝色-绿色），忽略晚几秒到达的“红色”区块。那些首先收到“红色”区块的节点，会即刻以这个区块为父区块来产生新的候选区块，并尝试寻找这个候选区块的工作量证明解。同样地，接受“绿色”区块的节点会以这个区块为链的顶点开始生成新块，延长这个链。
分叉问题几乎总是在一个区块内就被解决了。网络中的一部分算力专注于“红色”区块为父区块，在其之上建立新的区块；另一部分算力则专注在“绿色”区块上。即便算力在这两个阵营中平均分配，也总有一个阵营抢在另一个阵营前发现工作量证明解并将其传播出去。在这个例子中我们可以打个比方，假如工作在“绿色”区块上的矿工找到了一个“粉色”区块延长了区块链(蓝色-绿色-粉色)，他们会立刻传播这个新区块，整个网络会都会认为这个区块是有效的，如上图所示。
所有在上一轮选择“绿色”区块为胜出者的节点会直接将这条链延长一个区块。然而，那些选择“红色”区块为胜出者的节点现在会看到两个链： “蓝色-绿色-粉色”和“蓝色-红色”。 如上图所示，这些节点会根据结果将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链设置为主链，将 “蓝色-红色” 这条链设置为备用链。 这些节点接纳了新的更长的链，被迫改变了原有对区块链的观点，这就叫做链的重新共识 。因为“红”区块做为父区块已经不在最长链上，导致了他们的候选区块已经成为了“孤块”，所以现在任何原本想要在“蓝色-红色”链上延长区块链的矿工都会停下来。全网将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链识别为主链，“粉色”区块为这条链的最后一个区块。全部矿工立刻将他们产生的候选区块的父区块切换为“粉色”，来延长“蓝色-绿色-粉色”这条链。
从理论上来说，两个区块的分叉是有可能的，这种情况发生在因先前分叉而相互对立起来的矿工，又几乎同时发现了两个不同区块的解。然而，这种情况发生的几率是很低的。单区块分叉每周都会发生，而双块分叉则非常罕见。
比特币将区块间隔设计为10分钟，是在更快速的交易确认和更低的分叉概率间作出的妥协。更短的区块产生间隔会让交易清算更快地完成，也会导致更加频繁地区块链分叉。与之相对地，更长的间隔会减少分叉数量，却会导致更长的清算时间。