中本聪对比特币愿景的核心是挖掘，这是一个既能保护网络，又能鼓励参与的过程。看看它是怎么运作的。
简单地说 比特币挖掘是向比特币的公共区块链添加和验证交易块的过程。 比特币使用的是“工作量证明”共识机制，这种机制要求矿商拿出昂贵的采矿硬件和电力来作出承诺。 矿工们为了解开一个复杂的密码难题而竞争，他们得到的奖励是新铸造的比特币。
比特币挖掘是将交易块添加到公共区块链并进行验证的过程。这也是创造新比特币的过程——一种既能确保区块链完整性，又能鼓励人们参与网络的机制。 矿业公司竞相在区块链增加新区块。开采比特币需要矿商做出实质性承诺；这是一项昂贵而耗时的任务，也是加密货币发挥作用和人们对其合法性抱有信心所必需的。
自中本聪创造比特币十多年以来，大多数人都听说过采矿。但这到底意味着什么——你该如何挖掘比特币？
什么是比特币挖矿？
开采比特币不像在地下深处挖掘黄金或煤炭。它指的是验证使用比特币进行的交易。矿工是那些维护和审计支持加密货币的区块链网络的个人或公司。 他们通过完成已核实交易的“块”来做到这一点，这些交易被添加到区块链中；当一名矿工完成一个区块时，他们会获得比特币奖励。
大约每四年，开采比特币的回报就会减半，这一事件被称为“减半”。2020年5月，街区奖励从每街区12.5 BTC降至6.25 BTC。 比特币的开采已经不像以前那么便宜了，但这仍然不妨碍投资者开展这项活动。比特币的整体回报是通过合法化和监控网络来推动加密货币交易的激励。由于这一责任由世界各地的许多用户承担，比特币是一种去中心化的加密货币，这意味着它不依赖政府或银行等中央权威机构来保证其可信度。
比特币为什么需要矿工？
挖掘实际上是一个审计和验证比特币交易的过程，以防止“重复支出”的问题。双重消费是指拥有加密货币的人试图两次消费同一枚硬币。有了实物货币，你就不能用20英镑在酒吧里买一杯饮料，然后又用同样的20英镑去商店买东西。
有了加密货币，就存在这样一种风险:持有比特币的人可能会制作一份比特币拷贝，然后把它送给商家，而不是真的送给商家。在现实世界中，收银员会盯着一张20美元的钞票，以确保它不是伪造的——而这正是比特币挖矿者试图对加密货币做的事情；他们正在检查以确保交易没有进行两次。
比特币的挖掘过程是什么？你能用它做什么？
比特币使用一种被称为“工作证明”的共识机制。
挖掘比特币的过程如下:
️的一台矿工计算机被称为节点，它将过去十分钟内的单笔比特币交易收集并打包成一个区块。 这个节点与网络中的其他节点竞争，以解决一个复杂的密码问题，成为第一个为区块链验证新区块的节点。
第一个解决问题的矿工将他们的成功广播到整个网络。
其他节点然后检查他们的解决方案是否正确。如果正确，则新块被添加到区块链，并且整个过程再次开始。
由于这家矿业公司是第一家解决这个问题的公司，所以它可以获得比特币作为奖励。
比特币挖掘硬件在块头上运行加密哈希函数。 这意味着每个挖掘器使用来自节点的内存池(mempool)的未确认事务创建一个“候选块”。此区块包括概述区块内部的数据的区块标头，连同对区块链中的现有区块的参考及现时(“仅使用一次的数字”)。在比特币中，现时是介于0和4，294，967，296之间的整数。
然后，这个块头通过SHA256散列函数；如果得到的数字高于当前目标散列，则挖掘器调整现时值并再次尝试。矿工每秒钟要做成千上万次。难度目标为256位数字；每2016个区块(大致每两周)调整一次，以确保平均每10分钟开采一个区块。 如果幸运矿工的散列函数抛出的结果低于当前的目标散列，则块广播到网络。
每个节点检查块头部散列以满足目标，并且如果被确认，则新挖掘的块被添加到区块链。矿工获得比特币作为报酬；这种凭空产生新比特币的交易称为“coinbase交易”，包含在候选区块中。 这些奖励可以激励员工参与，让公司运转得更顺畅。 硬币的发行速率由采矿代码设定，以确保采矿者赢得区块的时间始终约为10分钟。这样做是为了保护系统，防止挖矿者创建自己的比特币。
每次开采比特币，加密问题都会变得更加难以解决，这意味着开采商需要更高的散列率才能成功获得区块奖励。这意味着需要更高的计算能力才能获得同样数量的加密货币。 第一批比特币挖矿者用他们计算机的CPU来完成加密问题。不久，矿商发现图形处理单元(GPU)比CPU更有效，引发了采矿硬件的军备竞赛。现在，比特币挖矿商使用的是专用集成电路(ASIC)挖矿机这种专用硬件，不过以太坊和其他加密货币的挖矿商仍在使用GPU，这导致了显卡的短缺。
解决加密问题对于保护比特币网络免受攻击是必要的。在区块链逆转交易需要整个网络51%的计算能力。这确保了任何攻击都是困难和无意义的，因为攻击者必须拥有比任何人都多的采矿硬件。 中国对比特币挖矿的打击，以及其他 随着比特币挖矿的成熟，个人挖矿者的准入门槛提高了。现在，大多数采矿都是由矿工“池”进行的，这些矿工组合他们的资源，并试图使用他们累积的计算能力来赚取比特币奖励。
直到2021年年中，大多数矿池都位于中国。这种情况在2021年5月发生了变化，当时中国国务院将比特币挖矿纳入了需要监控的金融风险清单。这标志着中国全国范围内全面打击加密采矿的开始，这是由中国对碳中和的承诺以及即将推出的数字人民币(央行数字货币和比特币的竞争对手)推动的。
随后，包括内蒙古、新疆、青海、云南和四川在内的省级政府实施了一系列采矿禁令，导致比特币采矿散列率暴跌。自那以后，中国矿商转移到了包括哈萨克斯坦在内的国家，而其他国家的矿商填补了空缺，结果是到2021年10月，美国已经取代中国成为世界上最大的比特币开采市场。
矿工受电价影响很大，因为工作证明采矿使用大量电力；许多矿商为了充分利用廉价的电力，搬迁了他们的业务。 你知道吗？ 比特币的供应量上限为2100万。当2140年左右，2100万BTC全部被开采时，采矿者将获得交易费奖励。 比特币采矿因其高能耗而受到批评，2021年的能耗约为11.8吉瓦或103.31太瓦时——超过12座核电站的产出。
一些加密货币的支持者认为，它的功能是作为一种“能源货币”，鼓励使用剩余能源；事实上，美国和伊朗的几家发电厂正在利用剩余的天然气进行大规模的比特币采矿作业。其他矿业公司正在寻求核能。萨尔瓦多政府于2021年将比特币定为法定货币，甚至已经开始利用火山的地热能开采比特币。 比特币总能耗中有多少来自可再生能源的数据各不相同，估计从39%到75%不等(尽管更高的估计通常来自加密行业的公司)。比特币矿工目前产生的碳足迹相当于孟加拉国。
受到这种批评的刺激，一些加密货币正在从工作共识证明机制转向一种被称为利益证明(PoS)的系统。 代替矿工，股权加密货币的证明有验证器。这些验证者将他们的加密货币押在打赌哪个区块将被添加到链的旁边。如果成功，验证者将获得与他们下注成比例的奖励。以太坊是市值仅次于比特币的第二大加密货币，随着以太坊2.0的升级，它正在转向股权证明模式。 然而，比特币仍然坚持十多年前中本聪在最初的比特币白皮书中支持的行之有效的共识模型。