【知识分享】软件工程专业干货来袭！老符说：“挖矿是什么意思？”
目前疫情在家，网课已上线许久，那么新学期除了网课外，大家还可以利用空闲的时间去了解一些与专业相关的其他知识。这不，我们软件工程专业的符老师特地为大家分享了一篇干货知识，让我们一起去看看。
前几天某大厂工程师非法控制155台服务器“挖矿”谋利，被判刑3年。那么挖矿到底是怎么回事？
那得先从比特币说起，比特币实际上是一种电子货币，或者叫数字货币，它是基于密码学的一种货币。这种货币和银行卡里的货币不太一样，2008年金融危机，11月1日，一个网络极客，化名为中本聪，中本聪到目前为止，我们也不知道他到底是谁。他在网络上发表了一篇文章，我们称为《白皮书》，全名叫《比特币：一种点对点式的电子现金系统》。传统情况下我们在进行交易的时候，最重要的一件事就是记账，比如说，我付给你多少钱，我要检查我银行卡里还有多少钱，现在的记账是谁来记呢？是银行记，不管是用信用卡，还是用支付宝、微信，都是银行来记账。我们信任银行，因为银行背后是国家的信用。中本聪在《白皮书》里提出了这样一种构想，我们可以设计一种去中心化的电子记账系统，我们不需要传统的这种中心化的记账系统，每个人的账本都可以让别人去看，都是公开的。举个例子：A，B，C，D四个人进行交易，A先支付了10个比特币给B，这件事情，A要记账，同时要把账单广播出去，要告诉所有人，所以A把账单告诉B，C，D；B支付了5个比特币给C，同时B把账单告诉A，C，D；C支付了2个比特币给D，同时C把账单告诉A，B，D。这个账单我们要进行打包，打包成一个块，这个块我们叫它为区块，一个区块的大小大概是1M，我们可以存4000条左右的交易记录，这个块打包完之后，我们把这个块链接到以前的交易记录上，形成了一条链，后续新的的块再链接到这个块上，这就叫区块链。
1、为何要记账？
记账有奖励，每个比特币系统中的用户都可以去记账，如果他记账他会有手续费的收益，用银行卡其实也有手续费，还挺高，用比特币会很低；打包的那个人，会有打包奖励。只能是1个人打包，那么奖励是多少呢？中本聪提出这个系统时，设计了一个方案，就是每10分钟打一个包，最开始那个包会奖励打包者50个比特币，过了四年之后，每打一个包会奖励25个比特币，如果再过四年，会奖励12.5个，每过四年之后，奖励就会减半。比特币一共有多少个？50 * 6 * 24 * 365 * 4 （1+1/2+（1/2）² + ......） = 2100万
2、什么是挖矿？
正因为有个手续费和打包奖励，所以大家抢着去打包，那么以谁为准呢？只能是1个人打包，这个权利给谁呢？中本聪想了一个办法，叫工作量证明，就是说每一个参与的用户，都要去做一个很难的数学题，这个很难的数学题你把它做出来了，那你就可以有权利进行打包，你就会获得手续费和打包奖励，这个很难的数学题难到什么程度呢？难到没有任何一个人可以直接通过脑子把它做出来，我们必须一个一个数去尝试，直到你把它尝试出来，那么你就获得了奖励，所以这个过程就称之为挖矿。具体这个数学题是怎么回事呢，我们说说挖矿的具体原理是什么？
哈希算法中一个著名的算法叫SHA256，这是美国国家安全局发明的一种算法。如果把一个字符串输入到SHA256这个函数里，比如SHA256（“apple”），输出一个256位的二进制数，比如1010101......，没有什么规律，挖矿就是基于SHA256的一个运算。
区块链是一堆交易信息，这个块里不仅仅只有交易信息，还有块的头部，每个人都有账单，去接块，在去接块的过程中，必须要算一个数学题，有一个字符串，这个字符串里的内容非常多，包括当前块的头部，账单信息，时间戳，随机数等，对这个字符串做两次SHA256运算得到一个256位的数，对这个数要求前n位必须是0，比如前9位必须是0，我们如何算出这9位都是0呢？我们只要改变这个随机数，其他的内容是改不了的，随机数从0开始，不断的尝试，直到算出前9位都是0，每个人在计算的时候题目难度是不一样的，每个人的当前块的头部是一样的，不过打包的账单可能不一样，时间戳也不一样，个人信息也不一样，所以造成随机数大小不同，运气好的话第一个数就算出来了，运气不好，虽然计算能力强，算了好长时间，最后也算不出来。不过平均来讲，谁的计算能力强，谁就更有希望打包这个块，谁就更有可能去挖到这个矿，所以大家都去买矿机。
3、难度的设置，这个n是如何确定的
0的个数越多，这个问题越难，0出现的概率是 1/2 * 1/2 * 1/2 * ...... = （1/2）ⁿ，n越大，难度就越高，n越小，难度就越低，中本聪在设计时，保证每10分钟，需要出一个块，打包几千条信息，怎么去保证呢？就是调整n的大小。
举例：世界上有1万台矿机，每台计算能力是14T/S，每秒中可以计算14T次哈希运算，1T是10的12次方，10分钟能算多少次？1.4 * 10的13次方 * 10000 * 600秒 = 8 * 10的19次方，因为0出现的概率是（1/2）ⁿ，那么需要计算的次数就是2ⁿ，当n=66， 0出现的概率是（1/2）的66次方，平均计算次数就是2的66次方大概也就是 8 * 10的19次方，在这种情况下，矿机就会把难度设置成 n = 66，第一个能算出前66位都是0的人，就成功打包这个块，就挖到了矿。
你没有办法让自己变得运气更好，你能够做的就是买更多的矿机，拼命的去挖矿，这样你就有可能会得到比特币。
6、选择
相信对于专业和大学的选择，对每一个即将参加2020年高考的学生而言，都会很大程度上决定学生的前途和命运！
