比特幣是一種電子貨幣也叫數(shù)字貨幣，是一種基于密碼學發(fā)明的數(shù)字貨幣。
2008年金融危機后11月1日，有一個網(wǎng)絡極客化名中本聰，發(fā)出一本現(xiàn)在我們稱之為比特幣白皮書的一種點對點電子支付系統(tǒng)的設(shè)想，探討一種去中心化的點對點電子支付系統(tǒng)。
支付系統(tǒng)也就是，交易，最重要的是什么：記賬。誰有多少錢，花了多少，誰得到了；現(xiàn)在在我們習慣的現(xiàn)實生活中，是銀行在記賬，銀行有主權(quán)國家的信用背書，我們信賴銀行，因此認可這個賬本。支付寶也是賬本，里面也記錄了每個人的交易記錄。
那么，在金融危機后貨幣超發(fā)對金融體系悲觀預期的背景下，中本聰設(shè)想：記賬不一定要中心化記賬.
比如：有4個小伙伴：ABCD相互轉(zhuǎn)賬…………A給B多少，B給D多少，D又給了A多少……blabla。這一系列轉(zhuǎn)賬記錄稱為區(qū)塊，一個區(qū)塊的大小為一兆(1M)，可以存4000條左右的交易記錄（交易記錄大小不同）。這個區(qū)塊確認后連接到之前的區(qū)塊上，形成一條鏈，就是我們熟知的區(qū)塊鏈。所謂的比特幣系統(tǒng)，其實就是一個巨大的、不斷更新的賬本。每一頁都叫做一個區(qū)塊，按照時間順序連起來，就叫做比特幣的區(qū)塊鏈。
回歸去中心化化的記賬討論：為了記賬完成且順利運行將會帶來幾個問題：為啥要記賬，以誰為準，如何防偽，如何避免雙重支付等。
為了解釋挖礦，我們先關(guān)注這個為什么要記賬的問題，也就是動力問題。
也就是，我們?yōu)槭裁椿ㄗ约旱碾娔X電力資源運行一個和我無關(guān)的賬本。
記賬有好處：記賬有獎勵。首先，記賬人（打包人）可以獲得手續(xù)費，A轉(zhuǎn)賬給B的話，實際是要多付出一點的，這多出的部分就是轉(zhuǎn)賬的手續(xù)費，這部分的手續(xù)費，其實遠低于銀行的。其次，目前打包人獲得的主要的獎勵是，打包本身的獎勵。對此，中本聰設(shè)計了一個方案：每10分鐘打一個包。最開始，比特幣誕生之初，每記一頁賬本，賬本的內(nèi)容是10分鐘內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的幾十筆交易，記賬的人就能拿到50個比特幣，同樣他也規(guī)定了，再過四年，打包人后來記一頁獎勵25個。再過4年獎勵再減半12.5個。我們目前正處在第二次減半周期的末期，挖一個區(qū)塊的獎勵仍然是12.5BTC，到2020年5月后，每個區(qū)塊的獎勵縮減為6.25枚BTC。之后每過四年，這個還會繼續(xù)減少。
為什么要這樣設(shè)計呢？前四年：每10分鐘50個比特幣，一小時6個十分鐘，一天24小時，一年365天，4年：50*6*24*365*4個比特幣。第二個四年減半；第四個四年再減半。是個收斂的等比數(shù)列?？梢郧蠛?，也就是比特幣的總量，大概是2100萬個。（通過這個設(shè)計，保證了比特幣的總量有限，比特幣不會面臨超發(fā)導致幣價貶值的風險。）
那么，有了這個支付系統(tǒng)的手續(xù)費和比特幣陸續(xù)產(chǎn)出的獎勵，就會有人搶著去打包了。那么就進入了下一個問題：
轉(zhuǎn)賬記錄以誰為準？由于網(wǎng)絡延遲造成差異，記賬的先后順序不一樣，每個人看到的賬本可能是不一樣的，只能一個人打包，以誰為準？中本聰?shù)霓k法是：工作量證明法——(Proof Of Work，POW）。每一個參與記賬的人，都在做一道很難的數(shù)學題，誰先解決這個數(shù)學題，誰就先記賬，記賬完成后獲得比特幣。這種數(shù)學題有個特點——解起來很難，驗證很容易。這道數(shù)學題有多難呢，難到?jīng)]有任何一個人可以通過腦子直接把他做出來，我們必須一個個數(shù)去嘗試，一個個試，試出驗證處是對的，就完成記賬了，就得到了比特幣。就是我們聽說的“挖礦”。
再更進一步解釋下，挖礦的原理：
先科普一個函數(shù)：哈希函數(shù)，同時被稱為數(shù)字摘要或者散列函數(shù)，一個字符串可以通過哈希運算變成一段數(shù)字。這樣的函數(shù)就是剛才提到的解起來很難，驗證很容易。
著名的一種哈希算法叫做SHA256.是美國國家安全局發(fā)明的一種算法。我們把一段字符串輸入到SHA256中，比如SHA256（“dixinsuanliniubi”）。輸出的結(jié)果是一個二進制數(shù)字。256位。1000100000110……001。Sha256牛逼在于不管你括號里是什么，輸出出來的永遠是256位的二進制數(shù)字，哪怕括號里是一部電影，也可以通過哈希運算變?yōu)?56位的二進制數(shù)字。括號里改一點點“dixinsuanliniubi.”，加一個點，輸出的數(shù)字都不一樣。
所以，如果我們知道了256位一串二進制數(shù)字，要去解出方程，得出解答這原本是一部電影，是非常難的，現(xiàn)實中就是不可能的。
比特幣挖礦的過程，就是找到輸入值的過程，這個輸入值通過SHA 256算法產(chǎn)生了一串開頭帶有約70個零的輸出值。但是，因為沒有已知的公式，每個人能做的也只是通過蠻力一個數(shù)一個數(shù)去試，直到找到正確的輸入值。這個過程就是挖礦?！暗V工”的任務就是用計算機24小時不停地進行數(shù)學題競答大賽，誰先做出了這道題，誰就獲得了這個比特幣。這種要一直花費體力同時要看運氣的工作，很多人自然而然地把它想象成是開采黃金。
所謂的比特幣挖礦機，就是用于賺取比特幣的電腦，這類電腦一般有專業(yè)的挖礦芯片，計算能力強，耗電量較大，而且散熱量也絕非普通家用電腦可比，所以大多不裝外殼，裸機運轉(zhuǎn)以便散熱。礦機購買后，礦工需要下載軟件然后運行特定算法，與遠方服務器通訊后（這方面的軟件服務和礦池服務已經(jīng)很成熟了），礦機持續(xù)運轉(zhuǎn)可得到相應比特幣。
比特幣礦業(yè)已經(jīng)是全球范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)了，比特幣挖礦2017年耗電量預計為29.05TWh（即萬億瓦(特)時），相當于全球耗電量的0.13%，超過了全球159個國家，包括愛爾蘭、尼日利亞等等。
叨逼一句，有人會覺得礦機的出現(xiàn)是在空耗電力資源不產(chǎn)生實際的經(jīng)濟效應。個人覺得POW的工作方式的確有需要改進的地方，但是，維護一套支付體系的正常運轉(zhuǎn)，銀行、支付寶等等，花費的人力資源和自然資源不會比比特幣挖礦用掉電費少的。
