比特币生成新区块的条件

㈠ 深入了解区块链的共识机制及算法原理

所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，我们就可以认为全网对此也能够达成共识。再通俗一点来讲，如果中国一名微博大V、美国一名虚拟币玩家、一名非洲留学生和一名欧洲旅行者互不相识，但他们都一致认为你是个好人，那么基本上就可以断定你这人还不坏。

要想整个区块链网络节点维持一份相同的数据，同时保证每个参与者的公平性，整个体系的所有参与者必须要有统一的协议，也就是我们这里要将的共识算法。比特币所有的节点都遵循统一的协议规范。协议规范（共识算法）由相关的共识规则组成，这些规则可以分为两个大的核心：工作量证明与最长链机制。所有规则（共识）的最终体现就是比特币的最长链。共识算法的目的就是保证比特币不停地在最长链条上运转，从而保证整个记账系统的一致性和可靠性。

区块链中的用户进行交易时不需要考虑对方的信用、不需要信任对方，也无需一个可信的中介机构或中央机构，只需要依据区块链协议即可实现交易。这种不需要可信第三方中介就可以顺利交易的前提是区块链的共识机制，即在互不了解、信任的市场环境中，参与交易的各节点出于对自身利益考虑，没有任何违规作弊的动机、行为，因此各节点会主动自觉遵守预先设定的规则，来判断每一笔交易的真实性和可靠性，并将检验通过的记录写入到区块链中。各节点的利益各不相同，逻辑上将它们没有合谋欺骗作弊的动机产生，而当网络中有的节点拥有公共信誉时，这一点尤为明显。区块链技术运用基于数学原理的共识算法，在节点之间建立“信任”网络，利用技术手段从而实现一种创新式的信用网络。

目前区款连行业内主流的共识算法机制包含：工作量证明机制、权益证明机制、股份授权证明机制和Pool验证池这四大类。

工作量证明机制即对于工作量的证明，是生成要加入到区块链中的一笔新的交易信息(即新区块)时必须满足的要求。在基于工作量证明机制构建的区块链网络中，节点通过计算随机哈希散列的数值解争夺记账权，求得正确的数值解以生成区块的能力是节点算力的具体表现。工作量证明机制具有完全去中心化的优点，在以工作量证明机制为共识的区块链中，节点可以自由进出。大家所熟知的比特币网络就应用工作量证明机制来生产新的货币。然而，由于工作量证明机制在比特币网络中的应用已经吸引了全球计算机大部分的算力，其他想尝试使用该机制的区块链应用很难获得同样规模的算力来维持自身的安全。同时，基于工作量证明机制的挖矿行为还造成了大量的资源浪费，达成共识所需要的周期也较长，因此该机制并不适合商业应用。

2012年，化名Sunny King的网友推出了Peercoin，该加密电子货币采用工作量证明机制发行新币，采用权益证明机制维护网络安全，这是权益证明机制在加密电子货币中的首次应用。与要求证明人执行一定量的计算工作不同，权益证明要求证明人提供一定数量加密货币的所有权即可。权益证明机制的运作方式是，当创造一个新区块时，矿工需要创建一个“币权”交易，交易会按照预先设定的比例把一些币发送给矿工本身。权益证明机制根据每个节点拥有代币的比例和时间，依据算法等比例地降低节点的挖矿难度，从而加快了寻找随机数的速度。这种共识机制可以缩短达成共识所需的时间，但本质上仍然需要网络中的节点进行挖矿运算。因此，PoS机制并没有从根本上解决PoW机制难以应用于商业领域的问题。

股份授权证明机制是一种新的保障网络安全的共识机制。它在尝试解决传统的PoW机制和PoS机制问题的同时，还能通过实施科技式的民主抵消中心化所带来的负面效应。

股份授权证明机制与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。

股份授权证明机制可以大大缩小参与验证和记账节点的数量，从而达到秒级的共识验证。然而，该共识机制仍然不能完美解决区块链在商业中的应用问题，因为该共识机制无法摆脱对于代币的依赖，而在很多商业应用中并不需要代币的存在。

Pool验证池基于传统的分布式一致性技术建立，并辅之以数据验证机制，是目前区块链中广泛使用的一种共识机制。

Pool验证池不需要依赖代币就可以工作，在成熟的分布式一致性算法(Pasox、Raft)基础之上，可以实现秒级共识验证，更适合有多方参与的多中心商业模式。不过，Pool验证池也存在一些不足，例如该共识机制能够实现的分布式程度不如PoW机制等

这里主要讲解区块链工作量证明机制的一些算法原理以及比特币网络是如何证明自己的工作量的，希望大家能够对共识算法有一个基本的认识。

工作量证明系统的主要特征是客户端要做一定难度的工作来得到一个结果，验证方则很容易通过结果来检查客户端是不是做了相应的工作。这种方案的一个核心特征是不对称性：工作对于请求方是适中中的，对于验证方是易于验证的。它与验证码不同，验证码是易于被人类解决而不是易于被计算机解决。

下图所示的为工作量证明流程。

举个例子，给个一个基本的字符创“hello，world！”，我们给出的工作量要求是，可以在这个字符创后面添加一个叫做nonce（随机数）的整数值，对变更后（添加nonce）的字符创进行SHA-256运算，如果得到的结果（一十六进制的形式表示）以“0000”开头的，则验证通过。为了达到这个工作量证明的目标，需要不停地递增nonce值，对得到的字符创进行SHA-256哈希运算。按照这个规则，需要经过4251次运算，才能找到前导为4个0的哈希散列。

通过这个示例我们对工作量证明机制有了一个初步的理解。有人或许认为如果工作量证明只是这样一个过程，那是不是只要记住nonce为4521使计算能通过验证就行了，当然不是了，这只是一个例子。

下面我们将输入简单的变更为”Hello,World!+整数值”，整数值取1~1000，也就是说将输入变成一个1~1000的数组：Hello,World!1；Hello,World!2；...；Hello,World!1000。然后对数组中的每一个输入依次进行上面的工作量证明—找到前导为4个0的哈希散列。

由于哈希值伪随机的特性，根据概率论的相关知识容易计算出，预计要进行2的16次方次数的尝试，才能得到前导为4个0的哈希散列。而统计一下刚刚进行的1000次计算的实际结果会发现，进行计算的平均次数为66958次，十分接近2的16次方（65536）。在这个例子中，数学期望的计算次数实际就是要求的“工作量”，重复进行多次的工作量证明会是一个符合统计学规律的概率事件。

统计输入的字符创与得到对应目标结果实际使用的计算次数如下：

对于比特币网络中的任何节点，如果想生成一个新的区块加入到区块链中，则必须解决出比特币网络出的这道谜题。这道题的关键要素是工作量证明函数、区块及难度值。工作量证明函数是这道题的计算方法，区块是这道题的输入数据，难度值决定了解这道题的所需要的计算量。

比特币网络中使用的工作量证明函数正是上文提及的SHA-256。区块其实就是在工作量证明环节产生的。旷工通过不停地构造区块数据，检验每次计算出的结果是否满足要求的工作量，从而判断该区块是不是符合网络难度。区块头即比特币工作量证明函数的输入数据。

难度值是矿工们挖掘的重要参考指标，它决定了旷工需要经过多少次哈希运算才能产生一个合法的区块。比特币网络大约每10分钟生成一个区块，如果在不同的全网算力条件下，新区块的产生基本都保持这个速度，难度值必须根据全网算力的变化进行调整。总的原则即为无论挖矿能力如何，使得网络始终保持10分钟产生一个新区块。

难度值的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每隔2016个区块，所有节点都会按照统一的格式自动调整难度值，这个公式是由最新产生的2016个区块的花费时长与期望时长（按每10分钟产生一个取款，则期望时长为20160分钟）比较得出来的，根据实际时长一期望时长的比值进行调整。也就是说，如果区块产生的速度比10分钟快，则增加难度值；反正，则降低难度值。用公式来表达如下：

新难度值=旧难度值*（20160分钟/过去2016个区块花费时长）。

工作量证明需要有一个目标值。比特币工作量证明的目标值（Target）的计算公式如下：

目标值=最大目标值/难度值，其中最大目标值为一个恒定值

目标值的大小与难度值成反比，比特币工作量证明的达成就是矿中计算出来的区块哈希值必须小于目标值。

我们也可以将比特币工作量的过程简单的理解成，通过不停变更区块头（即尝试不同nonce值）并将其作为输入，进行SHA-256哈希运算，找出一个有特定格式哈希值的过程（即要求有一定数量的前导0），而要求的前导0个数越多，难度越大。

可以把比特币将这道工作量证明谜题的步骤大致归纳如下：

该过程可以用下图表示：

比特币的工作量证明，就是我们俗称“挖矿”所做的主要工作。理解工作量证明机制，将为我们进一步理解比特币区块链的共识机制奠定基础。

㈡ 比特币之问（一）一笔交易如何被写进区块

由于人为设置的海量运算，限制了用于存储比特币交易信息的区块链生成新的区块的速度。这个速度我所知道的是大约10分钟产生一个。

你通过某些方式制作了一串包含着完整交易信息的数字流，将其上传到网络中。这个网络可以理解为比特币节点网，也可以指某个可以验证交易的节点。本文中所有使用的“网络”一词，都如此解释。

某几个节点验证了你的交易合法，然后广播到整个比特币节点网中，这种广播是不断验证再次广播的过程。直到这笔交易 A 被网络中大多数节点接收。

需要明白的是，这一过程只是验证，而非记录（确认）。

我们所说的挖矿，是寻找一个符合要求的数字，这个数字就像 id 一样代表了一个区块。

一笔交易在网络中得到确认后，会保存在挖矿节点中，形成交易池，矿工需要从交易池中挑选一些优先级高的交易形成一个备选区块后，依据这个区块进行挖矿。之所以说是备用区块，因为这个区块里存储的交易信息但是没有id，没有 id 就无法识别同时无法认可。

在 04 整合交易&构建新区块 中认为“验证交易后，每个比特币网络节点会将这些交易添加到自己的内存池中”，我认为验证交易的节点可能是非挖矿节点，此节点不具有内存池的功能。

首先，交易费是不固定的。要理解为什么是不固定的，需要明白一下几个问题：

网络上积淀着一批需要确认的交易，这批交易存在于所有矿工的手里，记录工作由所有矿工根据自己认可的优先级来进行，但是确认工作职能由其中的一个完成。这个矿工就是成功把记录交易的区块添加到主链上的矿工。 这个矿工：完成了记录工作，找到一个新的区块，将这个区块成功添加到网络中。

时间以及交易量等多个因素决定交易的优先级，交易费就是其中一项。

根据以上描述，总结：

矿工完成交易的确认。

你发起一笔交易，可以指定交易费也可以不指定，交易费的数量直接关系到交易确认的时间。如果没有矿工愿意记录你的这比交易，理论上说你的交易就无法写入区块链，这就意味着无法得到确认。这笔交易就永远无法完成。

假设你的交易最终会写入区块链得到有效确认。

不管你的交易在其他矿工手里如何，首先你的交易达到了确认交易的矿工的要求，被添加进备选区块中，而不是躺在交易池里。

这个包含了你的交易信息的新区块被成功添加进主链，主链得到有效延伸。此时你的交易记录得到有效确认。

㈢ 谁知道比特币是什么它是怎么运作的

比特币是一种P2P形式的虚拟的加密数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。与所有的货币不同，比特币不依靠特定货币机构发行，它依据特定算法，通过大量的计算产生。

比特币及其众多衍生品被称为加密货币。该系统使用了加密技术来生成新币，以及进行转帐验证。加密序列有以下几个目的：使交易几乎不可能被伪造；使货币银行或货币钱包可作为数据轻松转移；验证比特币从一个用户转移到另一个用户。

在比特币被使用之前，必须先由系统生成或挖矿得到新币。这些区块的编码和解码过程需要大量的算力，那些成功生成新区块的用户将获得一些比特币或一部分交易费用作为奖励。

这样一来，将比特币从一位用户转移到另一位用户的同样过程中，在同等基础上也为贡献给比特币网路的更多算力创造了需求，从而生成出可供使用的新币。

(3)比特币生成新区块的条件扩展阅读：

比特币的作用

比特币就像现实中的金币一样：它们具有价值，也可以像金币一样用于交易。可以透过比特币进行投资——买入加密货币并从其价格波动中获利。每天都有新的地方将比特币列入支付方式。

比特币没有一个正式价格。比特币的价格是根据人们愿意支付的价格来确定的。比特币的价格通常以一枚比特币的花费来表示。但是，交易所一般会允许以任何金额购买，即可以购买少于一枚比特币。Libertex的价格指数就是即时查看比特币价格的优质资源。

参考资料来源：网络-比特币

㈣ 比特币的区块产生时间是大概多久

10分钟。

1、比特币区块的产生时间为什么是10分钟？

中本聪（比特币的发明者）自己决定的，区块的生产速率应保持每10分钟1个区块的平均平均速度，因为：区块链估计需要10分钟才能将最新的区块传播到全球所有节点。为了使区块链保持正确同步。如果以更快的速度生产区块，则地球另一端的某些节点可能无法足够快地追上最新交易数据，这可能导致节点不再正确对齐，从而导致“区块断裂”，这是区块链必须尽量避免以保持安全的基本措施。

2、那为什么时间短就不安全呢？

如果你把它改成1分钟，问题就来了——我们假设任何一个新的区块传遍网络需要2分钟。那么，如果10分钟产生一个区块，那么新区块在传播过程中没收到它的节点又生成了一个新区块的几率还不算大，因为毕竟只是全网平均产生区块时间的1/5。然而，如果1分钟产生一个区块的话，问题就大了——假设区块传输速度平均，那么几乎可以确定，在新产生的区块传输到一半的时候，还没收到这个区块的网络有很大可能性也生成了一个新的了。

于是，一个分叉就产生了。而这种情况是很可能会出现的，也就是说，这个网络里会长期存在至少一个分叉。这样的网络显然是不安全的，因为比特币的假设是“如果想要作弊，你得算赢所有的竞争者，也就是全网51%的算力。”但是，如果网络里常年有两个以上的分叉，说明全网的算力被分摊了，于是，想要作弊的话，只需要算赢一半的网络就够了，也就是25%算力。很显然，这样比特币的可靠性就降低了。

㈤ 比特币区块链的随机数要满足什么条件

比特币达成此协议（中本聪共识）的方式是通过使用 工作证明（PoW）作为随机数源来确定每一轮中哪一个区块将会被添加到区块链中，从而减少消息传递的费用。因为 PoW 设置的题目在算法上非常难解决，只有最先算出来的人才能将他们的区块添加到分类帐中。由于多个人同时解开难题的概率非常低，因此 PoW 可以作为一种限制网络消息传递数量的机制

㈥ 如果比特币挖完，还会有新的区块产生吗

区块生成是靠打包者（可以被称作「矿工」）打包交易生成的。没有打包者，就没有区块，就不存在区块奖励。比特币并没有要求一定会有下一个区块，是通过经济利益激励打包者去竞争打包区块而不是算法强制。

㈦ 什么是爆块／报块

比特币协议规定全网每10分钟会产生1个区块，矿工完成计算任务，发现新的区块后，会获得约12.5个比特币的奖励，发现新区块又被称为爆块或者报块。

㈧ 区块链技术中的区块是什么

区块就是很多交易数据的集合，它被标记上时间戳和之前一个区块的独特标记。有效的区块获得全网络的共识认可以后会被追加到主区块链中。区块链是有包含交易信息的区块从后向前有序链接起来的数据结构。

区块链由一串使用密码学算法产生的区块连接而成。每一个区块上写满了交易记录，区块按顺序相连形成链状结构，也就是区块链大账本。以比特币为例，矿工在生成新区块时，需要根据前一个区块的哈希值、新交易区块和随机数，来计算新的哈希值和随机数。

(8)比特币生成新区块的条件扩展阅读：

每一个区块都是在前一个区块数据的基础上生成的，该机制保证了区块链数据的唯一性。因为交易记录细微的变化也会彻底改变哈希值的结果。

所以矿工在进行算力竞争的时候无法作弊，每个矿工都必须等前一个区块生成之后才能根据前一个区块的数据开始计算符合条件的随机数，保证了挖矿的公平性。

㈨ 比特币挖矿原理是什么

比特币挖矿就是通过挖矿节点，然后比特币挖矿机（电脑）不断消耗自身的算力，来换取比特币。在比特币系统，通过自身的算法可以动态调整全网节点的挖矿难度，保证每过大约10分钟，就会有一个节点挖矿成功，这时比特币系统就会奖励此人一定数量的比特币。挖比特币是一个比较复杂的过程，不过挖比特币一般会经过这几个步骤，分别是准备工作、找到矿池、注册矿池账号、矿池账号设置、下载比特币挖矿器（软件）、比特币挖矿机配置；经过以上步骤就可以挖矿了。
本条内容来源于：中国法律出版社《中华人民共和国金融法典:应用版》

㈩ 比特币新区块产生的过程

当挖矿节点要构造预备区块，准备生成新区块时，会按照优先级排序，从交易池中取待确认交易。预备区块通常会预留一定空间给高优先级的交易，剩下的空间会按照交易费比例（Sat/B）由高到低顺序一直把区块加满或者把交易池的交易用光。但比特币区块中不仅仅包含从交易池中取的待确认交易。按照比特币协议规定，比特币的区块主要包括五个部分：魔数，区块大小，区块头，交易计数器和交易信息。比特币区块的结构其中，“魔数”是一个值为0xD9B4BEF9的常数；“区块体积”是本区块所有数据的总体积；“区块头”是可以看作是整个区块的缩略信息，挖矿用到的区块信息就是区块头；“交易计数器”用来记录区块中交易的数量；“交易数据”是区块所包含的所有交易信息，包括Coinbase奖励部分，一般来说，这部分数据占了整个区块绝大部分空间。在比特币区块中，区块头是最为关键的一个信息。它包含整个区块的所有特征信息：区块版本号。