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挖矿过程 | 区块链技术指南

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什么是比特币挖矿，原理和过程是什么，收益从哪里来 - 知乎

什么是比特币挖矿，原理和过程是什么，收益从哪里来 - 知乎切换模式写文章登录/注册什么是比特币挖矿，原理和过程是什么，收益从哪里来海森堡币圈信仰者，矿圈老油条。欢迎互相交流比特币挖矿机就是用于赚取比特币的计算机。这类计算机一般有专业的挖矿芯片，多采用安装大量显卡的方式工作，耗电量较大。计算机下载挖矿软件然后运行特定算法，与远方服务器通讯后可得到相应比特币，是获取比特币的方式之一。比特币挖矿的功能：比特币挖矿机是获取比特币的方式之一。比特币（Bitcoin）是一种由开源的P2P软件产生的网络虚拟货币。它不依靠特定货币机构发行，通过特定算法的大量计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为。P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。任何一台电脑都能成为挖矿机，只是受益会比较低，可能十年都挖不到一个比特币。很多公司已经开发出专业的比特币挖矿机，这种搭载特制挖矿芯片的矿机，要比普通的电脑运算速率高几十倍或者几百倍。比特币挖矿的原理比特币系统由用户（用户通过密钥控制钱包）、交易（交易都会被广播到整个比特币网络）和矿工（通过竞争计算生成在每个节点达成共识的区块链，区块链是一个分布式的公共权威账簿，包含了比特币网络发生的所有的交易）组成。比特币矿工通过解决具有一定工作量的工作量证明机制问题，来管理比特币网络—确认交易并且防止双重支付。由于散列运算是不可逆的，查找到匹配要求的随机调整数非常困难，需要一个可以预计总次数的不断试错过程。这时，工作量证明机制就发挥作用了。当一个节点找到了匹配要求的解，那么它就可以向全网广播自己的结果。其他节点就可以接收这个新解出来的数据块，并检验其是否匹配规则。如果其他节点通过计算散列值发现确实满足要求（比特币要求的运算目标），那么该数据块有效，其他的节点就会接受该数据块。中本聪把通过消耗CPU的电力和时间来产生比特币，比喻成金矿消耗资源将黄金注入经济。比特币的挖矿与节点软件主要是透过点对点网络、数字签名、交互式证明系统来进行发起零知识证明与验证交易。每一个网络节点向网络进行广播交易，这些广播出来的交易在经过矿工（在网络上的计算机）验证后，矿工可使用自己的工作证明结果来表达确认，确认后的交易会被打包到数据块中，数据块会串起来形成连续的数据块链。每一个比特币的节点都会收集所有尚未确认的交易，并将其归集到一个数据块中，矿工节点会附加一个随机调整数，并计算前一个数据块的SHA256散列运算值。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散列值低于某个特定的目标。比特币挖矿的过程挖矿是增加比特币货币供应的一个过程。挖矿同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支付”，“双重支付”是指多次花费同一笔比特币。矿工们通过为比特币网络提供算法来换取获得比特币奖励的机会。矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上。每10分钟就会有一个新的区块被“挖掘”出来，每个区块里包含着从上一个区块产生到目前这段时间内发生的所有交易，这些交易被依次添加到区块链中。我们把包含在区块内且被添加到区块链上的交易称为“确认”交易，交易经过“确认”之后，新的拥有者才能够花费他在交易中得到的比特币。矿工们在挖矿过程中会得到两种类型的奖励：创建新区块的新币奖励，以及区块中所含交易的交易费。为了得到这些奖励，矿工们争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题，也就是利用比特币挖矿机进行哈希算法的计算，这需要强大的计算能力，计算过程多少，计算结果好坏作为矿工的计算工作量的证明，被称为“工作量证明”。该算法的竞争机制以及获胜者有权在区块链上进行交易记录的机制，这二者保障了比特币的安全。矿工们同时也会获取交易费。每笔交易都可能包含一笔交易费，交易费是每笔交易记录的输入和输出的差额。在挖矿过程中成功“挖出”新区块的矿工可以得到该区块中包含的所有交易“小费”。随着挖矿奖励的递减，以及每个区块中包含的交易数量增加，交易费在矿工收益中所占的比重将会逐渐增加。在2140年之后，所有的矿工收益都将由交易费构成。挖矿是一种将结算去中心化的过程，每个结算对处理的交易进行验证和结算。挖矿保护了比特币系统的安全，并且实现了在没有中心机构的情况下，也能使整个比特币网络达成共识。挖矿这个发明使比特币变得很特别，这种去中心化的安全机制是点对点的电子货币的基础。铸造新币的奖励和交易费是一种激励机制，它可以调节矿工行为和网络安全，同时又完成了比特币的货币发行。比特币挖矿的收益比特币的发行和交易的完成是通过挖矿来实现的，它以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币，它作为coinbase交易奖励给找到区块的矿工。每个区块的奖励不是固定不变的，每开采210000个区块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。在比特币运行的第一个四年中，每个区块创造出50个新比特币。每个区块创造出12.5个新比特币。除了块奖励外，矿工还会得到区块内所有交易的手续费。今天的科普就到这里，感谢大家观看，本文章不提供任何投资意见，请大家谨慎投资，如果您喜欢我的观点，欢迎点赞关注。发布于 2021-08-11 15:00比特币 (Bitcoin)btc挖矿比特币矿机赞同 2添加评论分享喜欢收藏申请

通俗易懂：比特币挖矿原理 - 知乎

通俗易懂：比特币挖矿原理 - 知乎切换模式写文章登录/注册通俗易懂：比特币挖矿原理唐小檬我就是我。是颜色不一样的烟火。提起比特币和区块链，很多人都觉得如数家珍，实则知其然不知所以然。比特币是区块链的前身实现，区块链是比特币的后期提炼；如果初次接触比特币，当你想和别人交流的时候，面对的第一个概念可能就是挖矿。那么，挖矿的原理是什么？怎样利用挖矿产生比特币呢？首先，我们来思考一下为什么每个区块链系统都要发行自己的数字货币？也就是前段时间的ICO热。这里面就涉及到区块链的根本作用，这个作用就是：实现社会价值在区块链上的自由流通（类比互联网的根本作用：实现信息的自由流通）。比如我可以针对汽车开发一个汽车链，针对房子开发一个房子链，针对母猪开发一个母猪链等等。如果一个组织或个人的能量足够大，也可以发布一个面向全行业的链，那汽车、房子、母猪……想在各自的链上自由流转，从A的名下流转到B的名下，或者从C的名下流转到D的名下，一定需要个度量的尺度。这个尺度就是靠支出相应的数字货币来完成的。换句话说，每条链发布的数字货币，充当的是该链上价值流通的一般等价物。做个现实的类比：也就是我们生活中用于交易的人民币、美元、泰铢、英镑等中央货币，在我们购物时充当的作用。每条链可以类比成一个国家，每个国家是不是都有自己的货币系统？这样一想，大概就清楚每条链发行数字货币的目的就是促使链上的资产顺利流通了。就数字货币而言，对于想做事的人，它充当的是价值流通的一般等价物；对于敛财的人，就是个圈钱的工具。在区块链上，数字货币的发布模式是怎样的呢？区块链发布链上的数字货币有两种主要形式。一种是，以国内的NEO为例，NEO的发行模式是：在系统创建的时候，一次性的在创世块里，写入1亿个NEO。借助ICO，用户可以直接用人民币认购持有。这种模式比较类似于央行发行人民币。另一种就是类似于淘金，就是比特币这样的，通过挖矿节点，不断消耗自身的算力，来换取比特币。由于比特币系统是完全开源的，在这套开源的代码里，包含了挖矿的功能，只要一个人懂代码，就可以把这套代码进行编译部署，加入到比特币网络里面去，把挖矿功能开启，那你的宿主机开始挖矿了。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，比特币网络中，就会有一个节点挖矿成功；一旦有人挖矿成功，比特币系统就会奖励此人一定数量的比特币，这个数量也是通过算法控制的。具体说来：最开始的四年，每个挖矿成功的人会得到25个比特币的奖励，每过四年衰减一半；也就是下一个四年挖矿成功奖励12.5个，再下一个四年奖励6.25个，以此类推。大约到2140年的时候，区块链发行完毕，大约2100万个比特币，这就是比特币的总量，所以不会无限增加下去。通过上面的阐述，大家应该明白挖矿和比特币的关系了。这个关系就是：挖矿，是比特币系统发行自身数字货币，也就是比特币的必经之路。比特币系统，借助挖矿完成自身数字货币的发行。发行数字货币的过程，就是各个矿工竞争挖矿的过程。在每一个10分钟内，看谁先挖到矿，就奖励一定数量的比特币，这个奖励的过程就是比特币发行的过程；每个挖矿节点，受利益的驱使，也是不断的想办法能更快地挖矿，这也就催生了市面上的各种各样的矿池节点。挖矿是比特币系统中一个形象化的表述。它背后真正的名称是POW算法，也就是工作量证明算法。工作量证明，是从经济学中来的。1993年，由两个经济学家提出来的一种策略，就是防止对服务滥用或者资源滥用，而采取的一种有效阻断的经济策略。POW算法在比特币之前就已经被广泛使用了，其中比较有名的就是Google邮箱的反垃圾邮件系统。Google是这样做的：他要求每一个给google邮件服务器发电邮的对方服务器，必须先完成一定量的计算工作，这个计算可能会耗时对方服务线程2到3秒。2到3秒的时间，如果是一个人在发邮件，是完全可以忍受的；如果对方是个发送垃圾邮件的脚本程序，他是根本无法忍受的，邮件脚本要做的是每秒成千上百封的往外发。那POW算法在比特币系统是怎样应用的？中本聪在设计实现比特币系统的时候，希望每10分钟完成一次比特币发行，由于比特币网络中有成千上万个节点，那该把币发行给谁呢？按照工作量证明的策略，也就是POW算法的思路，中本聪在比特币系统中，给每一个节点出了一个难题。每个区块头的数据结构里面都有个Nonce字段，中本聪的解决的难题就是：在其他字段值不变的前提下，通过不断调节Nonce的值，来对BlockHeader这个结构体值算Hash，要求找到一个Nonce值，使得算出来的hash值小于或大于某个固定值，这个固定值，在BlockHeader结构体中，由Bits来标示。由于hash算法是一个不可以逆的算法，没法通过具体的hash值，倒推出原文。这样每个节点只能采用穷举的方法，也就是从1开始，2 3 4 5…不断的往后试。在这个过程就开始考验各个节点的CPU计算速度了，算的快的，很快就能得到Nonce值，然后他就把这个Nonce值放在结构体里，通过P2P网络广播出去。每个系统节点收到后，发现这个Nonce值是合法的，能满足要求，就认为挖矿成功。对于那些算到半截的节点，发现有人已经算出来了，就放弃本次穷举了，然后开始通过穷举的办法，去寻找下一个区块头的Nonce值。因此说，所谓挖矿，就是计算机通过穷举的办法，不断去找Nonce值、算Hash值的过程。谁先找到，谁就挖成功了。发布于 2021-07-15 09:37赞同 3添加评论分享喜欢收藏申请

如何通过挖矿，获得一枚比特币？ - 知乎

如何通过挖矿，获得一枚比特币？ - 知乎切换模式写文章登录/注册如何通过挖矿，获得一枚比特币？青春向上比特币挖矿是获取比特币最廉价的方式，但大部分人并不了解比特币是如何挖矿的，更不知道如何挖矿，下面就给大家讲一下如何通过挖矿获得一枚比特币。根据比特币基本算法，比特币每10分钟产生1个区块(block)，每个区块里有N个比特币作为报酬(N的数量在下文中说明)，这个区块包含了最近10分钟所有的比特币交易信息。制造比特币的过程叫做“挖矿”(mining)，在这个过程中，计算机把最近收到的帐单打包在刚制造的区块里，这个打包的过程即制作的过程，只有极其稀少的几率被制造成功。(你可以理解成把新收到的帐单合在一起，一次成型不可修改，如果制造失败就要再来一次)一旦制造成功，你就把这个区块广播出去，这就意味着，你获得了这个区块中的N个比特币作为报酬。那么N是多少呢？根据比特币算法，在比特币发布之日起的头4年里，N = 基础报酬(50个比特币) + 交易报酬(过去10分钟内整个比特币网络耗费的交易手续费，前面已经说过，每笔比特币交易会消耗0.001比特币作为报酬给挖矿的人)，每隔4年，N的基础奖励将减少一半，也就是说，头4年为50，第5-8年为25，第9-12年为12.5，以此类推。而随着比特币越来越普及，交易越来越频繁，N的交易奖励会逐渐增加。从2013年5月起，比特币正式进入了第5年，因此到2017年5月之前，每个区块的报酬N为25+交易报酬。挖矿步骤(1) 下载比特币官方客户端 (2) 安装好客户端后，启动客户端，客户端启动后一般3分钟内会开始同步网络数据，由于比特币数据非常庞大，这可能需要若干个小时(根据网速和电脑性能决定)。图为客户端同步网络数据：请保证你的C盘有10GB以上的剩余空间，如果C盘空间不够的话，需要将数据设置到D盘或E盘(3) 如果你的客户端显示的是英文，而你又对英文不太擅长，你可以把它设置成中文(4) 客户端同步网络数据不会影响我们挖矿，我们先获取我们的账户地址，点击客户端的“收款地址”按钮，这时你看到的一串非常长的地址，类似19G5E9SY5WKdMJEJd71Zs35G8V6x2o3qpG，就是你的比特币账户，比特币账户地址是自动生成的、全世界唯一的地址。(5) 你的账户里现在是0.00 BTC，意味着你还没有比特币，但你现在可以开始挖矿了，下载一个简单易用的挖矿软件CGMiner(CGMiner能挖比特币以及大部分的货币，但并非所有货币的挖矿都能用CGMiner)(6) 你需要确认你的显卡型号，如果是nvidia显卡，那么就可以直接挖矿了，请跳过本步骤。如果是ATI显卡，除了CGMiner你还需要安装一个AMD SDK包。(7) CGMiner是英文界面，不过这并不影响一个菜鸟来使用它，请将下载到的CGMiner解压到电脑的任意地方，然后进入到CGMiner的文件夹。(8) 在cgminer的文件夹里面，新建一个文本文件(TXT)该矿池是比特时代提供的完全免费的矿池），如果以后你想使用其它矿池和端口，请再自行修改矿池URL和端口(9) 然后双击运行上面的run.bat文件，就可以开始采矿了。你挖矿时产生的收益，比如你获得了0.001个比特币，会存放到你自己填写的BTC地址中（由于现在这个阶段BTC挖矿的难度非常大，你可能要等待一整天才会有BTC收益，挖矿时，电脑屏幕可能会有一些卡，是因为显卡的资源绝大部分被占用了）注：实际上，比特币挖矿的用户数量非常庞大，而每10分钟产出的比特币又十分有限，因此挖矿的难度已经是非常非常大了，如果你拥有性能强劲的显卡，那么会有一定的收益，如果你的显卡不好，那么你可能需要耗费N个小时才可以获得一点点比特币。发布于 2021-03-24 13:05比特币 (Bitcoin)比特币矿池比特币矿机赞同 206 条评论分享喜欢收藏申请

区块链的挖矿原理：什么是挖矿？ - 知乎

区块链的挖矿原理：什么是挖矿？ - 知乎切换模式写文章登录/注册区块链的挖矿原理：什么是挖矿？海米酋长开心最重要‼️一、“挖矿”究竟是什么所谓“挖矿”就是，将一段时间内比特币系统中发生的交易进行确认，并记录在区块链上，形成新的区块，挖矿的人叫作矿工。简单来说，挖矿就是记账的过程，矿工是记账员，区块链就是版本。比特币系统的记账权利是去中心化的，即每个矿工都有记账的权利，只要成功抢到记账权，矿工就能获得系统新生成的比特币奖励。从这个意义上来说，挖矿就是生产比特币的过程。中本聪最初设计比特币时规定没生产210000个区块，比特币奖励减半一次，直至比特币不能再被细分，因为比特币的总量是有限的，比特币也被称为数字黄金。比特币生产也俗称挖矿。二、挖矿必备工具比特币通过挖矿生产，每10分钟全网矿工一起计算一道算术题，只要先算出答案，就相当于挖到了这个区块，该矿工就能获得系统新生的比特币奖励。在比特币刚诞生的时候，通过计算机的CPU便可以挖矿，随着挖矿的矿工越来越多，目前用CPU已经不能挖出比特币了，大家开始用矿机挖矿。挖矿必备工具：1.挖矿机；2.比特币地址；3.挖矿软件。目前，比特币网络算力太大，个人购置少量矿机，是很难挖出区块的，很多矿工只能加入矿池一起挖；矿场只负责计算，矿池负责信息打包。挖到比特币后，根据矿场的算力占比分配收益，此保证更加稳定的投入产出。三、矿工是怎么挖矿的区块链诞生后，矿工不再只是煤矿工人的简称，而是一种全新的含义。从事虚拟货币挖矿的人和传统的“矿工”不同，区块链领域的矿工具有更多的科技色彩。矿工的主要工作是交易确认和数据打包。矿工需要购买一台专用的计算机设备，下载挖矿软件。挖矿不需要矿工亲自动手，完全由电脑在执行特定的运算。对于矿工来说，只要保证矿机电力供应和网络连接就可以。以比特币为例，比特币矿机就是通过运行大量计算，争夺记账权从而获得新生比特币奖励的专业设备。矿机的构成包括：挖矿芯片。散热片和风扇。只执行单一的计算机程序、耗电量更大，挖矿实际是矿工之间算力的比拼，拥有较多算力的矿工，挖到比特币的概率更大。随着全网算力上涨，用传统的设备挖到比特币的难度越来越大，人们开发出专门用来挖矿的芯片。芯片是矿机最核心的零件，运作过程中会产生大量的热。为了散热降温，比特币矿机一般配有散热片和风扇。用户在电脑下载比特币挖矿软件，用该软件分配好每台矿机的任务就可开始挖矿。每种币的算法不同，所需要的矿机也各不相同。四、中本聪与“挖矿”对于区块链来说，挖矿是必要的吗？为了解答这个问题，我们先来说下究竟什么是“挖矿”？以比特币为例，没产生一比交易，并不算完成，只有将交易数据写入数据库，才算成立，对方才能真正收到钱。首先，所有的交易数据都会传送到矿工，矿工负责把这些交易写入区块链。计算哈希的过程叫挖矿，计算哈希的机器就叫矿机，操作矿机的人就叫矿工。根据比特币协议，一个区块的大小最大是1MB，而一笔交易大概是500字节，因此一个区块最多可以包括2000多笔交易。矿工负责把这2000多笔交易打包在一起，组成一个区块，然后计算这个区块的哈希（Hash）。中本聪故意让添加新区块变得困难，他的设计是：平均每10分钟，全网才能生成一个新区块，一小时只能生成六个。人为设置大量的计算及难度系数，需要大量算力才能得到当前区块的有效哈希，进而将新区块添加到区块链。为了让自己第一个添加新区块进入区块链，矿工之间充满了竞争，谁先算出来了，就能享受这个区块的全部收益；而其他矿工只能将那一页抄写一份，贴在自己账本的最后面，然后又开始新的记账过程。周而复始，生生不息，账本一页一页地增加，账本越来越厚。由此看来，挖矿其实是一种安全机制，利用密码学哈希函数和非对称加密，确保区块链网络的挖矿节点在广播区块前投入大量的计算，提高作假和作恶的成本，保证已有数据不可能被篡改，确保全网达成共识。笔者认为，中本聪设计这种机制的出发点是为了避免系统受到攻击。如果攻击者想用搞乱账本的方式来进行攻击，就需要足够的计算能力。当收益不足以抵消成本时，攻击者就没有了攻击系统的动力。所以对区块链来说，建立挖矿机制还是有必要的，但未来一定会产生更合理高效的解决方案。摘自张浩《一本书读懂区块链》如果您想做区块链开发，需要选择专业的开发团队，多年开发经验的公司，河南叁陆捌网络科技有限公司擅长区块链交易系统开发、区块链生态，区块链应用，区块链公链搭建，专注股票金融系统开发服务港美股系统/50ETF期权系统/股票配资系统/券商交易系统，直播+商城系统开发、小程序定制研发、个性化APP定制等，针对不同行业为企业提供信息化解决方案,秉承“诚信、专注、尽责、创新”的理念,与客户携手合作,共创辉煌未来。区块链系统开发10年，有着专业的资深开发团队100人，十年磨一剑，技术成熟，团队优良。案例丰富，开发周期短，一站式专业售后，报价透明合理，有需要，请私信我!发布于 2020-08-31 10:56区块链(Blockchain)btc挖矿赞同 363 条评论分享喜欢收藏申请

挖矿原理 - 廖雪峰的官方网站

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挖矿原理

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在比特币的P2P网络中，有一类节点，它们时刻不停地进行计算，试图把新的交易打包成新的区块并附加到区块链上，这类节点就是矿工。因为每打包一个新的区块，打包该区块的矿工就可以获得一笔比特币作为奖励。所以，打包新区块就被称为挖矿。

比特币的挖矿原理就是一种工作量证明机制。工作量证明POW是英文Proof of Work的缩写。

在讨论POW之前，我们先思考一个问题：在一个新区块中，凭什么是小明得到50个币的奖励，而不是小红或者小军？

当小明成功地打包了一个区块后，除了用户的交易，小明会在第一笔交易记录里写上一笔“挖矿”奖励的交易，从而给自己的地址添加50个比特币。为什么比特币的P2P网络会承认小明打包的区块，并且认可小明得到的区块奖励呢？

因为比特币的挖矿使用了工作量证明机制，小明的区块被认可，是因为他在打包区块的时候，做了一定的工作，而P2P网络的其他节点可以验证小明的工作量。

工作量证明

什么是工作量证明？工作量证明是指，证明自己做了一定的工作量。例如，在驾校学习了50个小时。而其他人可以简单地验证该工作量。例如，出示驾照，表示自己确实在驾校学习了一段时间：

比特币的工作量证明需要归结为计算机计算，也就是数学问题。如何构造一个数学问题来实现工作量证明？我们来看一个简单的例子。

假设某个学校的一个班里，只有一个女生叫小红，其他都是男生。每个男生都想约小红看电影，但是，能实现愿望的只能有一个男生。

到底选哪个男生呢？本着公平原则，小红需要考察每个男生的诚意，考察的方法是，出一道数学题，比如说解方程，谁第一个解出这个方程，谁就有资格陪小红看电影：

因为解高次方程没有固定的公式，需要进行大量的计算，才能算出正确的结果，这个计算过程就需要一定的工作量。假设小明率先计算出了结果x＝2.5，小红可以简单地验证这个结果是否正确：

可以看出，解方程很困难，但是，验证结果却比较简单。所以，一个有效的工作量证明在于：计算过程非常复杂，需要消耗一定的时间，但是，验证过程相对简单，几乎可以瞬间完成。

现在出现了另一个问题：如果其他人偷看了小明的答案并且抢答了怎么办？

要解决这个问题也很容易，小红可以按照男生的编号，给不同的男生发送不同的方程，方程的第一项的系数就是编号。这样，每个人要解的方程都是不一样的。小明解出的x＝2.5对于小军来说是无效的，因为小军的编号是3，用小明的结果验证小军的方程是无法通过验证的。

事实上如果某个方程被验证通过了，小红可以直接从方程的第一项系数得知是谁解出的方程。所以，窃取别人的工作量证明的结果是没有用的。

通过工作量证明，可以有效地验证每个人确实都必须花费一定时间做了计算。

在比特币网络中，矿工的挖矿也是一种工作量证明，但是，不能用解多项式方程来实现，因为解多项式方程对人来说很难计算，对计算机来说非常容易，可以在1秒钟以内完成。

要让计算机实现工作量证明，必须找到一种工作量算法，让计算机无法在短时间内算出来。这种算法就是哈希算法。

通过改变区块头部的一个nonce字段的值，计算机可以计算出不同的区块哈希值：

直到计算出某个特定的哈希值的时候，计算结束。这个哈希和其他的哈希相比，它的特点是前面有好几个0：

hash256(block data, nonce=0) = 291656f37cdcf493c4bb7b926e46fee5c14f9b76aff28f9d00f5cca0e54f376f

hash256(block data, nonce=1) = f7b2c15c4de7f482edee9e8db7287a6c5def1c99354108ef33947f34d891ea8d

hash256(block data, nonce=2) = b6eebc5faa4c44d9f5232631f39ddf4211443d819208da110229b644d2a99e12

hash256(block data, nonce=3) = 00aeaaf01166a93a2217fe01021395b066dd3a81daffcd16626c308c644c5246

hash256(block data, nonce=4) = 26d33671119c9180594a91a2f1f0eb08bdd0b595e3724050acb68703dc99f9b5

hash256(block data, nonce=5) = 4e8a3dcab619a7ce5c68e8f4abdc49f98de1a71e58f0ce9a0d95e024cce7c81a

hash256(block data, nonce=6) = 185f634d50b17eba93b260a911ba6dbe9427b72f74f8248774930c0d8588c193

hash256(block data, nonce=7) = 09b19f3d32e3e5771bddc5f0e1ee3c1bac1ba4a85e7b2cc30833a120e41272ed

...

hash256(block data, nonce=124709132) = 00000000fba7277ef31c8ecd1f3fef071cf993485fe5eab08e4f7647f47be95c

比特币挖矿的工作量证明原理就是，不断尝试计算区块的哈希，直到计算出一个特定的哈希值，它比难度值要小。

比特币使用的SHA-256算法可以看作对随机输入产生随机输出，例如，我们对字符串Hello再加上一个数字计算两次SHA-256，根据数字的不同，得到的哈希是完全无规律的256位随机数：

hash256("Hello?") = ????????????????????????????????????????????????????????????????

大约计算16次，我们可以在得到的哈希中找到首位是0的哈希值，因为首位是0出现的概率是1/16：

hash256("Hello1") = ffb7a43d629d363026b3309586233ab7ffc1054c4f56f43a92f0054870e7ddc9

hash256("Hello2") = e085bf19353eb3bd1021661a17cee97181b0b369d8e16c10ffb7b01287a77173

hash256("Hello3") = c5061965d37b8ed989529bf42eaf8a90c28fa00c3853c7eec586aa8b3922d404

hash256("Hello4") = 42c3104987afc18677179a4a1a984dbfc77e183b414bc6efb00c43b41b213537

hash256("Hello5") = 652dcd7b75d499bcdc61d0c4eda96012e3830557de01426da5b01e214b95cd7a

hash256("Hello6") = 4cc0fbe28abb820085f390d66880ece06297d74d13a6ddbbab3b664582a7a582

hash256("Hello7") = c3eef05b531b56e79ca38e5f46e6c04f21b0078212a1d8c3500aa38366d9786d

hash256("Hello8") = cf17d3f38036206cfce464cdcb44d9ccea3f005b7059cff1322c0dd8bf398830

hash256("Hello9") = 1f22981824c821d4e83246e71f207d0e49ad57755889874d43def42af693a077

hash256("Hello10") = 8a1e475d67cfbcea4bcf72d1eee65f15680515f65294c68b203725a9113fa6bf

hash256("Hello11") = 769987b3833f082e31476db0f645f60635fa774d2b92bf0bab00e0a539a2dede

hash256("Hello12") = c2acd1bb160b1d1e66d769a403e596b174ffab9a39aa7c44d1e670feaa67ab2d

hash256("Hello13") = dab8b9746f1c0bcf5750e0d878fc17940db446638a477070cf8dca8c3643618a

hash256("Hello14") = 51a575773fccbb5278929c08e788c1ce87e5f44ab356b8760776fd816357f6ff

hash256("Hello15") = 0442e1c38b810f5d3c022fc2820b1d7999149460b83dc680abdebc9c7bd65cae

如果我们要找出前两位是0的哈希值，理论上需要计算256次，因为00出现的概率是162=256，实际计算44次：

hash256("Hello44") = 00e477f95283a544ffac7a8efc7decb887f5c073e0f3b43b3797b5dafabb49b5

如果我们要找出前3位是0的哈希值，理论上需要计算163=4096次，实际计算6591次：

hash256("Hello6591") = 0008a883dacb7094d6da1a6cefc6e7cbc13635d024ac15152c4eadba7af8d11c

如果我们要找出前4位是0的哈希值，理论上需要计算164=6万5千多次，实际计算6万7千多次：

hash256("Hello67859") = 00002e4af0b80d706ae749d22247d91d9b1c2e91547d888e5e7a91bcc0982b87

如果我们要找出前5位是0的哈希值，理论上需要计算165=104万次，实际计算158万次：

hash256("Hello1580969") = 00000ca640d95329f965bde016b866e75a3e29e1971cf55ffd1344cdb457930e

如果我们要找出前6位是0的哈希值，理论上需要计算166=1677万次，实际计算1558万次：

hash256("Hello15583041") = 0000009becc5cf8c9e6ba81b1968575a1d15a93112d3bd67f4546f6172ef7e76

对于给定难度的SHA-256：假设我们用难度1表示必须算出首位1个0，难度2表示必须算出首位两个0，难度N表示必须算出首位N个0，那么，每增加一个难度，计算量将增加16倍。

对于比特币挖矿来说，就是先给定一个难度值，然后不断变换nonce，计算Block Hash，直到找到一个比给定难度值低的Block Hash，就算成功挖矿。

我们用简化的方法来说明难度，例如，必须计算出连续17个0开头的哈希值，矿工先确定Prev Hash，Merkle Hash，Timestamp，bits，然后，不断变化nonce来计算哈希，直到找出连续17个0开头的哈希值。我们可以大致推算一下，17个十六进制的0相当于计算了1617次，大约需要计算2.9万亿亿次。

17个0 = 1617 = 295147905179352825856 = 2.9万亿亿次

实际的难度是根据bits由一个公式计算出来，比特币协议要求计算出的区块的哈希值比难度值要小，这个区块才算有效：

Difficulty = 402937298

= 0x18 0455d2

= 0x0455d2 * 28 * (0x18 - 3)

= 106299667504289830835845558415962632664710558339861315584

= 0x00000000000000000455d2000000000000000000000000000000000000000000

注意，难度值的数值越小，说明哈希值前面的0越多，计算的难度越大。

比特币网络的难度是不断变化的，它的难度保证大约每10分钟产生一个区块，而难度值在每2015个区块调整一次：如果区块平均生成时间小于10分钟，说明全网算力增加，难度也会增加，如果区块平均生成时间大于10分钟，说明全网算力减少，难度也会减少。因此，难度随着全网算力的增减会动态调整。

比特币设计时本来打算每2016个区块调整一次难度，也就是两周一次，但是由于第一版代码的一个bug，实际调整周期是2015个区块。

根据比特币每个区块的难度值和产出时间，就可以推算出整个比特币网络的全网算力。

比特币网络的全网算力一直在迅速增加。目前，全网算力已经超过了100EH/每秒，也就是大约每秒钟计算1万亿亿次哈希：

所以比特币的工作量证明被通俗地称之为挖矿。在同一时间，所有矿工都在努力计算下一个区块的哈希。而挖矿难度取决于全网总算力的百分比。举个例子，假设小明拥有全网总算力的百分之一，那么他挖到下一个区块的可能性就是1%，或者说，每挖出100个区块，大约有1个就是小明挖的。

由于目前全网算力超过了100EH/s，而单机CPU算力不过几M，GPU算力也不过1G，所以，单机挖矿的成功率几乎等于0。比特币挖矿已经从早期的CPU、GPU发展到专用的ASIC芯片构建的矿池挖矿。

当某个矿工成功找到特定哈希的新区块后，他会立刻向全网广播该区块。其他矿工在收到新区块后，会对新区块进行验证，如果有效，就把它添加到区块链的尾部。同时说明，在本轮工作量证明的竞争中，这个矿工胜出，而其他矿工都失败了。失败的矿工会抛弃自己当前正在计算还没有算完的区块，转而开始计算下一个区块，进行下一轮工作量证明的竞争。

为什么区块可以安全广播？因为Merkle Hash锁定了该区块的所有交易，而该区块的第一个coinbase交易输出地址是该矿工地址。每个矿工在挖矿时产生的区块数据都是不同的，所以无法窃取别人的工作量。

比特币总量被限制为约2100万个比特币，初始挖矿奖励为每个区块50个比特币，以后每4年减半。

共识算法

如果两个矿工在同一时间各自找到了有效区块，注意，这两个区块是不同的，因为coinbase交易不同，所以Merkle Hash不同，区块哈希也不同。但它们只要符合难度值，就都是有效的。这个时候，网络上的其他矿工应该接收哪个区块并添加到区块链的末尾呢？答案是，都有可能。

通常，矿工接收先收到的有效区块，由于P2P网络广播的顺序是不确定的，不同的矿工先收到的区块是有可能的不同的。这个时候，我们说区块发生了分叉：

在分叉的情况下，有的矿工在绿色的分叉上继续挖矿，有的矿工在蓝色的分叉上继续挖矿：

但是最终，总有一个分叉首先挖到后续区块，这个时候，由于比特币网络采用最长分叉的共识算法，绿色分叉胜出，蓝色分叉被废弃，整个网络上的所有矿工又会继续在最长的链上继续挖矿。

由于区块链虽然最终会保持数据一致，但是，一个交易可能被打包到一个后续被孤立的区块中。所以，要确认一个交易被永久记录到区块链中，需要对交易进行确认。如果后续的区块被追加到区块链上，实际上就会对原有的交易进行确认，因为链越长，修改的难度越大。一般来说，经过6个区块确认的交易几乎是不可能被修改的。

小结

比特币挖矿是一种带经济激励的工作量证明机制；

工作量证明保证了修改区块链需要极高的成本，从而使得区块链的不可篡改特性得到保护；

比特币的网络安全实际上就是依靠强大的算力保障的。

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比特币挖矿的过程 - 知乎

详解比特币挖矿— 应该是史上最通俗易懂的版本 - 知乎

详解比特币挖矿— 应该是史上最通俗易懂的版本 - 知乎切换模式写文章登录/注册详解比特币挖矿— 应该是史上最通俗易懂的版本S-Maruko从入门到精通，看我就够了！比特币挖矿就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块，然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准，并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。　　相信很多人都听说过比特币挖矿的说法，不知道有多少人真正理解这个概念。在矿产领域，挖矿的概念其实很容易理解，就是从富含某种矿物质的矿石中提炼出矿物质的过程，而所谓的矿工就是那些头戴安全头盔，从事提炼矿物质的工人，他们的形象在我们的脑海中恐怕一点也不陌生。　　比特币世界的挖矿和矿产领域的挖矿还是有很多相似之处的，都是在挖掘有价值的资产，都需要花费一定的代价，都能给挖矿的人带来一定的收益。矿产领域的挖矿可以得到相对稀缺的矿产资源，同时要付出体力和承担安全风险的代价;而比特币的挖矿可以得到比特币奖励，同时要付出计算机算力的代价。　　矿产领域的矿工是靠大型的机械设备，而比特币世界里的矿工是靠专业的计算机设备，伴随着激烈竞争，比特币的挖矿设备从最开始的普通计算机，到现在的越来越专业的挖矿设备。　　不过比特币世界的挖矿和矿产领域的挖矿也还是有很多不同的，比特币世界的挖矿还是发行新比特币的唯一方式，同时也是在去中心化的网络中保证民主和竞争的重要手段，但是它也不是一点坏处都没有，比如浪费了大量的计算机算力和电力。至于为什么会这么说，看完接下来的文字我想你就会明白了。　　文章导读：　　1.什么是挖矿　　2.如何证明谁的工作量最多　　3.什么是工作量证明(POW)　　4.挖矿是一场接力赛　　5.小结　　1. 什么是挖矿　　如果还不了解区块链的话，可以参考不懂技术?老司机带你轻松理解区块链知识，比特币的网络中传播着大量的交易信息，既然没有中心化的统一服务，那么谁来确认这些交易的合法性，以及达成统一的共识呢?我们可以想想中心化服务的支付宝是如何解决这两个问题的，支付宝其实是买卖双方的中间担保，它负责确认每一笔交易是否合法，并且等双方在线下的交易没有问题时，才将资金转给卖方，这就保证了不会出现某一方作弊或者不认账的问题。　　但是比特币网络中没有像支付宝这样的担保角色，那么它是如何做到交易的正常进行的呢?其实答案也很简单，就是由网络中的所有全节点共同决定这份交易是否合法，通过共同维护同一份帐薄来确保交易不会违约和篡改。　　这就如同有10个人共同见证了两个人的交易，并一起确认这笔交易的合法性，同时每个人都维护了一份账本，这笔交易会记录到每个人各自维护的同一套账本上，如果有人要违约或篡改交易数据，他需要同时改掉至少6个人的账本(少数服从多数)。否则如果只改自己的那一份账本，别人很容易就看出他的作弊行为，想想掩耳盗铃的故事应该就能明白了。　　说回到比特币世界的挖矿，挖矿就是比特币世界里的矿工确认每一笔交易是否合法(关于如何确认交易合法，可以参考一文看懂比特币交易的全过程)，并将合法的交易写入到统一的公共帐薄上，同时会获得一定的新比特币和交易费的奖励的过程。奖励是为了鼓励更多的矿工加入进来，确保不会出现某一个节点独断专权的情况，至于奖励给哪一个矿工，这就要看谁的工作量更多了，在比特币的世界里，是靠共同解决某一个数学问题来证明工作量的多少。　　这就如同在竞争激励的市场经济中，每个公司都会拼尽全力提供更好的服务和产品才能生存下去，这样就不太容易产生垄断和腐败，而竞争的结果促进了资源的有效配置，社会的整体财富就会不断增长，最终所有人都会受益，当然受益最大的还是对社会贡献最大的企业家。　　而在计划经济下，所有的生产安排和资源分配，都掌握在少数人手中，权力的过度集中必然会导致腐败，也不利于资源的合理配置，长远来看，只能是绝大大多数人普遍赤贫，而受益最大的往往是掌握更多资源的人。想想改革开放前后的中国，就能明白计划经济和市场经济的不同效果了。　　总结一下，挖矿就是矿工为了得到新发行的比特币和交易费的奖励，主动去确认交易是否合法，并将合法的交易写入共同维护的帐薄中的过程。而奖励是为了确保矿工有更多的积极性，避免权力集中在少数人手中，同时奖励也是比特币发行的唯一方式。　2. 如何证明谁的工作量更多　　刚才提到了挖矿的奖励会给工作量最多的那个人，那么如何证明谁的工作量最多呢。其实也很简单，就是大家共同去解同一道数学题，这道数学题需要一定的计算量才能做出来，而率先得到答案的矿工就是最终的胜出者，分享最终的奖励。　　相信大家以前都玩过数独游戏(没玩过的同学请自行搜索游戏规则)，简单来说就是每一行与每一列必须出现1～9的数字，每个小九宫格内也必须有1～9的数字，并且每个数字在每行、每列和每个小九宫格里出现且仅能出现一次。游戏刚开始只会给出有限的几个位置上的数字，其他的位置都需要计算分析才能得出来正确的数字。　　由这张游戏图可以看出，想要计算分析出每一个位置上的数字，还是需要花费不少力气的，但是填完之后来验证是否正确就简单很多，看一下横排、竖排以及小九宫格是否没有重复的数字即可。　　而比特币挖矿的数学题也有这样的特性，就是计算起来很费事，但是验证起来却很简单。当然了，挖矿的数学题不是求解一道数独题目，而是计算一道概率题。　　先举一个简单的掷骰子游戏，假如说有两个骰子，如果我说掷出一个骰子之和小于等于12的组合，你肯定会说这还不简单，随便掷，任一个组合都肯定小于等于12，一点难度都没有。好，那假如我把条件设为小于等于8呢，可能就不是每次都能掷出来了，它的概率是0.72;如果我再把条件设小呢，如果是4呢，那么掷出来的可能性就会进一步减小，概率为0.11。(这里默认大家都会计算概率，如果不懂的话，只需要知道概率在不断减小就可以，想想现实的场景，这点应该不难理解)3. 什么是工作量证明(POW)　　理解了掷骰子游戏，再来介绍挖矿的工作量证明(POW Proof-Of-Work)算法就很简单了，在之前一篇介绍区块链的文章不懂技术?老司机带你轻松理解区块链知识中，曾经提到过区块的数据结构，当时提到了两个数据是和挖矿相关的，当时没有详细说明，现在就可以拿出来分析了。　　这里的难度目标和Nonce就是和挖矿相关的参数，我们都知道比特币网络平均每10分钟产生新的比特币，也就是说挖矿的平均时间为10分钟，也许你会问怎么确保刚好是10分钟呢。其实答案很简单，就是控制数学题目的难度，假如某个人的解题速度在不断提升，那么我只要提高题目难度，就可以保证他解答的时间大致衡定。　　在比特币世界中，解题速度和计算机的算力有直接的关系，想想今天的一台计算机和20年前的一台计算机去解同一道复杂的数学题，谁先计算出来，我想你肯定也认同是今天的计算机率先求出答案。如果我告诉你，谁先解出答案，就给谁丰厚的奖励，大家肯定会拼命提高计算机的性能，这也是全球各个矿工在不断提高算力的原因，因为大家都想快速解出答案，以获得奖励。　　说回到难度目标和Nonce两个参数，挖矿的题目是这样的，每一个区块头都有唯一的哈希值，我现在要求你在这个哈希值后面添加一个随机数字(一般是从零开始递增)，然后再去计算这个结果的哈希值，直到求出来的哈希值小于某一个数字，而这个数字是由一个常数除以上面的难度目标得出来的。　　如果你理解了上面的掷骰子游戏应该能看懂这道题目，其实就是通过不同的数字不断地计算哈希值，直到答案小于某一个目标数字，这个目标数字越小，难度就越大，跟上面的骰子一样，结果越小，掷出来的概率就越小。而这个目标数字是由难度目标决定的，难度目标数字越大，除出来得到的目标数字就越小。　　Nonce计数器主要是统计总共计算了多少次，就如同掷骰子一样，虽然可以一把掷出要求的数字，但是多次平均下来，肯定是符合概率统计的，这样别的矿工就可以根据Nonce数字大小再一次印证这个矿工是否有作弊。　　至此你应该已经明白工作量证明算法的大致逻辑了吧，本质上就是在求一个概率题，谁先算出来就算谁赢，奖励就归谁。难度随着答题的速度会动态调整，而这个难度就是由上面的难度目标值决定，这样就能保证平均每10分钟完成一次挖矿。　　4. 挖矿是一场接力赛　　一旦一个矿工成功挖矿，根据数独游戏的逻辑，其他矿工很快就能验证是否成功，一旦验证通过就会将区块放入自己维护的区块链中，并赶紧投入到下一次的挖矿，不带有一丝一毫的犹豫。如此激烈的竞争伴随的结果，就是每个矿工都不断提升自己的计算机性能，结果就是大家的挖矿设备都不断升级，以至于现在的矿场都是紧挨发电厂，用最先进的专用挖矿芯片。　　这里其实还有一个问题，就是假如说有两个矿工同时计算出结果怎么办?这个时候就会出现分叉，也就是说区块链的末端区块存在分歧了，其实这只会临时出现，并不会长久存在。原因是一旦其他矿工确认了本次挖矿成功，就会投入到下一次挖矿，如果其他矿工又挖矿成功了，这条区块链路就会比另一条区块链路多出一个区块，区块链中的原则就是只认最长的链路，所以另一个挖矿成功的矿工很快就会舍弃之前的区块，以最长的区块链为准。　　而奖励也是要得到大多数的矿工认可后才会有效，毕竟账本是所有的人一起维护的，只有大多数人的账本上认可你的挖矿结果才有效。所以临时的分叉并不会影响最终的奖励，其实10分钟的挖矿时间也是比特币之父“中本聪”对效率和共识的一种平衡。　　看到这里也许你就会明白，为什么会说挖矿浪费了很多算力和电力，因为胜出者往往只有一个，其他的矿工就相当于白忙活了，但是他们的计算机已经投入计算了，这笔算力和与之相对应的电力也就此浪费了。　　这恐怕就是为了维护民主化的代价，如果让中心化的节点去统一确认交易，并写入公共帐薄，那么很容易滋生出腐败，这也不符合中本聪一开始的去中心化的设计理念，但是靠挖矿决定输赢又会导致资源浪费，只能说任何事情都是有成本和代价的，只要收益大于成本，这件事就有做的价值，比特币现在的价格相比用于计算的电费还是划算得多。5. 小结　　关于比特币的挖矿到此就全部介绍完了，不知道你有没有看明白。总结一下就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块，然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准，并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。这种靠竞争来解决交易共识的问题，避免了单一节点垄断整个网络的风险，让整个网络形成了良性竞争的局面。　　当然随着全网算力的提高，篡改的难度就越来越大了，因为你要改至少51%的全节点的账本，这就要求你的算力至少是其他51%全节点的总和，这个难度现在已经大到无法想象的程度，而且即便能做到，为此付出的电费代价也会让篡改者掂量一下这么做是否划算。关于比特币的挖矿到此就全部介绍完了，不知道你有没有看明白。总结一下就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块，然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准，并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。这种靠竞争来解决交易共识的问题，避免了单一节点垄断整个网络的风险，让整个网络形成了良性竞争的局面。　　——The End——『声明：本文转载于公众号“扬帆沧海”』发布于 2021-05-13 13:48比特币 (Bitcoin)btc挖矿挖矿赞同 394 条评论分享喜欢收藏申请

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什么是比特币挖矿，原理和过程是什么，收益从哪里来 - 知乎

什么是比特币挖矿？ | 了解关于BTC的一切 | 比特币入门

特币挖矿？ | 了解关于BTC的一切 | 比特币入门开始什么是比特币挖矿？比特币的新铸造过程在某些方面类似于从地球中提取贵金属的过程。因此，这个过程被称为“比特币挖矿”。正如比特币白皮书中所述：不断增加固定数量的新币类似于金矿工人耗费资源将黄金加入流通。在我们的案例中，耗费的是CPU时间和电力。比特币挖矿的简化概述如下：人们通过应用计算能力参与一种称为“工作量证明”（PoW）的过程，以竞争获得比特币奖励。之所以这样命名，是因为只有那些证明自己已经投入了足够资源（工作）的参与者（矿工）才有机会赢得奖励。大约每10分钟，奖励会分发给一个胜出的“矿工”。奖励有两部分 -> (1) “区块奖励”，即新铸造的比特币。在写作本文时，区块奖励设定为6.25比特币（但从2024年5月初开始，奖励将减半，之后每四年再减半，依此类推）。(2) 当前区块内所有交易相关的费用。希望进行交易的终端用户必须为拟议的交易附加一笔费用，以激励矿工将其包含在下一个区块中。目录为什么需要比特币挖矿？什么是工作证明，为什么它是必要的？比特币挖矿是如何工作的？什么是比特币的哈希算法？比特币挖矿中的难度调整是什么，为什么需要它？比特币挖矿合法吗？比特币挖矿对环境有害吗？比特币挖矿盈利吗？比特币挖矿如何影响比特币的价格？仅需 30 美元就能起步购买从比特币、比特币现金、以太坊等中选择相关文章从此处开始 →比特币快速入门指南了解比特币及其重要性的简明介绍。查看 →比特币快速入门指南了解比特币及其重要性的简明介绍。我如何创建比特币钱包？学习如何快速轻松地创建比特币钱包。了解不同的钱包类型及其各自的优缺点。查看 →我如何创建比特币钱包？学习如何快速轻松地创建比特币钱包。了解不同的钱包类型及其各自的优缺点。比特币术语查看 →比特币术语阅读我们的常见问题解答快速找到常见问题的答案。查看 →阅读我们的常见问题解答快速找到常见问题的答案。我怎样购买比特币？了解如何在几分钟内获得您的第一比特币。查看 →我怎样购买比特币？了解如何在几分钟内获得您的第一比特币。如何出售比特币？了解如何安全地将比特币兑换成本地货币。查看 →如何出售比特币？了解如何安全地将比特币兑换成本地货币。如何保障我的加密资产安全？确保您的加密资产安全，请遵循这些简单的建议。查看 →如何保障我的加密资产安全？确保您的加密资产安全，请遵循这些简单的建议。你收件箱中的 Bitcoin.com每周的重要新闻提要，加上为经济自由提供支持的教育资源和产品及服务更新注册使用 Bitcoin.com 钱包，开始安全投资已生成超过个钱包安全买卖、交易和投资比特币及其他加密货币所需要的一切立即创建您自己的钱包

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