以太坊挖矿原理你了解多少？

PoW 的概念最早来自比特币网络，与人们通常所说的“挖矿”一词密切相关。 我们知道，在现实生活中，黄金或者其他稀有贵金属需要通过艰苦的开采才能获得。 在以太坊区块链网络中，数字货币也是一种稀有资源，也是通过挖矿获得的。

但是，与黄金和贵金属挖矿不同，数字货币挖矿还可以服务于构建、验证、请求和传播区块的目的，表示为：以太坊挖矿=网络安全=计算和验证以太坊通过PoW选择总量最高的区块作为有效块的难度。 矿工节点负责生产区块，其他节点负责验证区块。 任何加入以太坊网络的节点都可以成为矿工。 矿工通过挖矿获得的收益大致与全网归一化算力（算力）成正比。 以太坊以区块数据的形式维护交易列表和最近的状态。 块号和难度系数存储在块头中。 以太坊中的PoW算法也称为Ethash算法（即Dagger-Hashimoto算法的改进版）。

矿工节点试图通过快速计算找到合适的Nonce值，使得计算得到的结果低于特定的难度阈值。 PoW的要点在于以太坊一天能挖多少币，除了枚举之外，很难找到更好的方法来获取合适的Nonce值，而且很容易验证这个值是否符合要求。 因为哈希函数的输出数满足均匀分布，所以我们可以保证，平均下来，得到一个合适的Nonce值的时间与设置的难度值有关。

因此，网络可以通过调整难度系数来控制出块时间。 难度系数动态调整，保证全网平均出块时间维持在15秒左右。 这样的心跳周期保证了系统状态的正常同步，也杜绝了分叉或篡改历史数据的可能。 除非攻击者能够拥有全网一半以上的算力（即51%攻击）。 Ethash算法的瓶颈在于内存读写性能以太坊一天能挖多少币，即矿工无法通过使用更快的硬件如ASIC和FPGA来提高挖矿效率。

以太坊网络节点可以使用 CPU 挖矿获得 Ether 奖励。 这种挖矿方式已经很难赚钱了，因为GPU挖矿的效率大约比CPU挖矿高两个数量级。 但在Morden测试网或私链测试合约和交易时，仍然可以通过CPU挖矿获得以太坊奖励。 用户使用命令行工具geth访问以太坊网络时，默认不开启挖矿。 通常需要使用--mine选项开启CPU挖矿模式，使用--minerthreads参数设置并行挖矿的线程数。 挖矿算法需要消耗大量内存。 使用GPU挖矿时，每个GPU在生成DAG时一般需要1~2G的RAM内存空间。 如果程序返回“Error GPU mining. GPU memoryfragmentation?”，说明硬件无法获得足够的内存。 GPU 挖矿是基于 OpenCL 实现的，因此 AMD GPU 将比同规格的 NVIDIA GPU 更快地工作。 ASIC 和 FPGA 的效率相对较低，因此不推荐使用。

综上所述，以太坊采用的 PoW 算法改变了 Dagger-Hashimoto 算法原有的特点。 设计思路遵循以下几点：通过扫描区块头数据计算种子值。 根据种子输入，可以得到一个大小为16M字节的伪随机缓存。 轻客户端存储这个缓存。 根据缓存可以得到一个大小为1G字节的数据集，数据集中的每个元素都依赖于缓存中输入的一小部分。 全节点和矿工需要保存数据集。 数据集足迹随时间线性增长。 挖矿的过程就是从数据集中随机抽取分片，计算哈希值的过程。 区块验证只需要少量的内存，通过缓存中的数据生成特定的数据集切片。 因此，验证者只需要存储缓存。

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