大家在接触比特币之后，一定会听到"矿工"和”挖矿“这俩个词汇，那么矿工都需要干什么呢？挖矿又是怎么回事呢？

比特币挖矿的过程是把验证有效的交易打包放入区块链的过程，则这个过程就由矿工来完成。矿工具有以下六个任务：

1. 监听交易广播，并验证这些交易的签名是有效的和交易没有被重复支付。

2. 维护区块链网络和监听新的区块。如果有别的矿工发布新的区块，矿工需要验证该区块是否有效，如果有效则加入区块链，更新最新的区块链。

3. 组装新区块。把你想加入你的新区块的有效交易打包，编写梅克尔树。

4. 找到一个使新区块有效的随机数。这一步工作量很大，也是矿工工作最难得一个环节。当矿工把一定数量的交易编写成梅克尔树后，再通过随机选取随机数Nounce，通过哈希函数计算该区块的哈希值，只有当哈希值满足当前区块生成难度的要求时（如前15位为0或20位为0），该区块才有效并入链，同时矿工可以得到相应的奖励。当历遍所有32位的Nounce后还不能生成满足要求的哈希值时，可以更改给矿工奖励的币基参数值再计算该区块哈希值。

5. 希望你的区块被全网接受。即使你组装完成一个有效的新区块，也不能保证一定可以入链，这一点需要点运气，也许别的矿工和你同时找到一个有效区块，并被大多数矿工接受，那么你的这个新区块就会被抛弃，而形成孤块。

6. 矿工的利润。矿工的利润分为挖矿奖励和所打包交易的交易费。（1）挖矿奖励：如果所有别的矿工接受了你的区块，你的区块加入到了最长链，那么你就能获得奖励。最初奖励是每成功生成一个区块，该矿工得到奖励50个比特币，每210,000个区块（大约4年）奖励减半，目前奖励为12.5个比特币。（2）交易费：矿工打包交易，从每笔交易中会得到交易费，提供的交易费越高，该交易越能被矿工及早的加入区块链。2017年12月比特币大涨时交易费更高，因为比特币7笔/秒的交易速度实在不能满足当时那么大体量的交易，因此交易费也水涨船高。

比特币挖矿

比特币区块大小为1M，每笔交易大概在250字节左右，因此每个区块的满载交易数大约为4000个交易。矿工加入自己区块的交易数量可以自由选择。

在比特币区块链中，每挖出2016个区块，挖矿难度会改变一次，这个周期大约是俩个星期。

最新的挖矿技术，现在可以更改区块的版本号计算哈希值，但是是否能更快更有效，还在研究阶段。

最初用普通电脑就可以挖矿，后来发展到用专业的ASIC矿机，现在是矿工加入大的矿池挖矿。下图为各大矿池实时算力排行榜，图片来自Bitcoin Block Explorer - BTC.com

矿池实时算力

下面我们来说一下挖矿的收益。挖矿收益=挖矿奖励-挖矿成本，挖矿奖励=区块奖励+交易费，挖矿成本=矿机价格+运营成本（电费，场租等）。由于挖矿成本都是用法币结算的，因此比特币兑法币的汇率决定了挖矿收益。当挖矿收益>0时，矿工才会有动力的持续挖矿。

挖矿是否浪费资源？现在挖矿需要专门的硬件设备，当新款矿机的运算速度更快，更容易挖到新区块时，老款的矿机就被淘汰，被淘汰的矿机除了卖废品不能做他用，这是一种浪费。还有一种挖矿需要每天24小时不停的计算，需要大量的电能，现在的矿池都建在寒冷，偏远，电费便宜的地区。据统计现在比特币挖矿消耗的电能占全球电能的0.5%。

工作量证明是根据计算能力来选择节点，即谁拥有更多的算力，谁就能更快的算出符合要求的哈希值，也就大大提高了区块被选中作为新区块的概率，这种方法保证了没有垄断，公平。采用POW的币种有比特币（BTC）、比特币现金（BCH），莱特币（LTC）等。由于POW需要消耗大量的资源，被很多人所诟病，于是有人提出不消耗任何资源的另一种方式，即权益证明（POS）.

权益证明，最简单的权益证明是根据币的拥有量来选择节点，即谁拥有更多的币，谁的区块被选中作为新区块的概率就大，这样最有钱的参与者总是可以最容易挖矿。还有一种权益证明是根据币的拥有量和币龄来选择节点，即谁拥有的币多且拥有的时间长，谁的区块被选中作为新区块的概率就大。在每次成功获得有效区块之后重置币龄。权益证明比起工作量证明来说，更具有中心化的趋势。