区块链技术与应用学习笔记（8-9节）—

8.挖矿

对于全节点和轻节点思考问题？

①全节点在比特币的主要作用？

②挖矿时当监听到别人已经挖出区块并且延申了最长合法链此时应该立刻放弃当前区块在本地重新组装一个指向最后这个新合法区块的候选区块，重新开始挖矿。节点这么做会不会太浪费时间，资源了？

挖矿本身具有无记忆性（memoryless/progress free）。也就是说，无论之前做多少大量试验，对后续继续挖矿没有任何影响。

③全节点除了保存完整账本和验证交易外，还可以有什么作用？

对于挖矿设备演化思考？

①越来越多挖矿设备参与比特币挖矿比特币会不会贬值？

②CPU,GPU的优缺点有什么（简单理解）？

③ASIC优势有什么？

对于矿池出现及矿池组织形式思考？

①什么是矿池？

②矿池的组织形式有哪些？

矿池利益分配思考？

①当矿机来自于不同的机构在矿池中的矿工如何进行利益分配？

②矿池利益分配中矿工可能出现问题与结果？

对于矿池统计数据思考？

51%算力矿池可以带来那些威胁思考? 经过Ghash.io事件过后，我们是否应该阻止大型矿池出现？

9.比特币脚本

比特币脚本：

输入输出脚本的执行:

输入输出脚本的几种形式:

P2PK形式(Pay to public key)

P2PKH形式(Pay to public key hash)最常用

P2SH形式(Pay to script hash)

多重签名

PoB 共识机制：

8.挖矿

对于全节点和轻节点思考问题？

①全节点在比特币的主要作用？

节点需要占用很大的内存去同步所有区块链上的数据，确保能快速验证交易的正确性。区块链上的所有交易都是实时发生的，全节点在区块链分布式账本中主要作用之一就是负责链上交易广播和验证。

②挖矿时当监听到别人已经挖出区块并且延申了最长合法链此时应该立刻放弃当前区块在本地重新组装一个指向最后这个新合法区块的候选区块，重新开始挖矿。节点这么做会不会太浪费时间，资源了？

挖矿本身具有无记忆性（memoryless/progress free）。也就是说，无论之前做多少大量试验，对后续继续挖矿没有任何影响。

③全节点除了保存完整账本和验证交易外，还可以有什么作用？

另一个主要作用就是作为比特币网络的第二层防御（第一层是算力）。一旦有人掌握51%的算力试图改变比特币区块共识，诚实的全节点将会生成最长的、超过攻击者的链条，从而拒绝这些恶意交易，由此来维护分布式账本的安全（51%攻击于后文提及）。

对于挖矿设备演化思考？

①越来越多挖矿设备参与比特币挖矿比特币会不会贬值？

比特币日产量是固定的现在每产生一个区块的奖励为12.5btc，每10分钟产生一个区块。矿机越来越多，挖矿难度会上涨，反而抬高比特币的价格。而且恰恰是比特币价格的一路走高导致越来越多性能越来越强的矿机被制造出来。比特币数量是有限的，但并不影响人们对于比特币挖矿的需求。

②CPU,GPU的优缺点有什么（简单理解）？

CPU：优点：简单容易组装，成本低。缺点：按现在的全网算力，CPU 毫无竞争优势，如用 CPU 矿机挖矿获得比特币，它的概率估计比中彩票还低。 GPU:优点：可以集中提供算力。缺点：太贵

③ASIC优势有什么？

他的芯片只有7纳米，芯片尺寸对于矿机而言至关重要，决定了采矿的效率和费用，芯片表面面积越大，通信路径越长，因此数据传输所需要的电力消耗越大，目前的ASIC 矿机相比于最早期的CPU挖矿平均速度提升了1000亿倍，比特币市值越高，矿工的利润越高，同时通过采矿技术的创新提升，降低运营成本，进一步提高挖矿收益。ASIC不需要其他各种操作，只要专心计算HASH就好了！只会做一件事，专心做一件事，做到最省，这就是ASIC的优势。

对于矿池出现及矿池组织形式思考？

①什么是矿池？

由于比特币每日产出的区块基本是固定的，那么在全网算力提升到了一定程度后，单台机器挖到块的概率变得非常的低。这种现象的发展，促使一些矿工开发出一种可以将少量算力合并联合运作的方法，使用这种方式建立的网站便被称作“矿池”(MiningPool)。矿池其实就是聚集矿工的算力组成一个团队，团队里有任何一台矿机挖出区块，矿池就会按区块中获得的奖励按照不同的分配模式分给大家。矿池存在意义为提升比特币开采稳定性，使矿工收益趋于稳定。在矿池中矿工只需要不停计算哈希值，而全节点其他职责由矿主来承担。

②矿池的组织形式有哪些？

1.类似大型数据中心（同一机构），集中成千上万矿机进行哈希计算。2.分布式。矿工与矿主不认识(不同机构)，矿工与矿主联系，自愿加入其矿池，矿主分配任务，矿工进行计算，获得收益后整个矿池中所有矿工进行利益分配。

矿池利益分配思考？

①当矿机来自于不同的机构在矿池中的矿工如何进行利益分配？

假定平均分配，所有人平分出块奖励，则会导致某些矿工偷懒，不干活。所以，这里也需要进行按劳分配，需要一个工作量证明的方案。如何证明每个矿工所作的工作量呢？解决方案如下现在降低挖矿要求，原来需要计算前70位为0现在只需要前60位为0，这样挖矿会更容易挖到。当然，这个哈希是不会被区块链所承认的，我们将其称为一个share或almost valid share。矿工每挖到一个share，将其提交给矿主，矿主对其进行记录，作为矿工工作量的证明。等到某个矿工真正挖到符合要求的的区块后，根据所有矿工提交的share数量进行分配。因为每个矿工尝试的nonce越多，挖到矿的可能性越大，所能得到的share也会越多，所以这种方案作为工作量证明方案是可行的。

②矿池利益分配中矿工可能出现问题与结果？

一:矿工不提交合法区块，偷出块奖励并不可行，不提交合法区块矿工自身也无法得到出块奖励，矿工任务由矿主分配并且出块奖励收款方地址为矿主的。

二:矿工组装区块，收款地址为个人，此时矿工share不合法，矿工为个人单干和矿池没关系。

三:在矿池里恶意搞破坏的矿工，因为不同的矿池有竞争关系，所以的确存在恶意搞破坏的矿工，故意丢掉合法区块。

对于矿池统计数据思考？

①中国矿池占比很大，某些矿池算力过强导致人们对于比特币信心动摇，矿工转换矿池很容易，有可能存在矿池的算力很强只是不表露。

②由这些数据可以得知，矿池本身对BTC系统带来了较大威胁。某个恶意用户如果想发动攻击，以前需要自己达到 51%算力，现在自己只需要作为矿主，个人算力要求变少。只要能够吸引到足够多的不明真相的矿工便可以用较低成本实现51%攻击。当然，矿主管理矿池，也需要收取一定比例(出块奖励、交易费)作为管理费用。如果恶意者想要攻击系统，会将管理费降低甚至赔本吸引足够多矿工加入，使得发动51%攻击变得容易了起来。

51%算力矿池可以带来那些威胁思考? 经过Ghash.io事件过后，我们是否应该阻止大型矿池出现？

在PoW共识机制下，以比特币为首，51%攻击威胁会一直存在。目前，比特币全网绝大多数算力都掌握在少数几家矿池手里，比特币并不是绝对安全，理论上说，51%攻击威胁一直都存在。但是，大型矿池在发动51%攻击会重创比特币币值，损人不利己并且长远看来，矿池的出现的确为矿工带来了更多的收益，综上所述，51%算力攻击存在理论可能，但几乎不会发生。比起阻止我个人认为赚钱更重要。

9.比特币脚本

比特币脚本：

比特币系统中使用的脚本语言非常简单，唯一可以访问的内存空间只有栈，所以也被称为“基于栈的语言”如果存在一个交易有多个输入，那么每个输入都要说明币的来源并给出签名（BTC中一个交易可能需要多个签名。除了第一笔交易是矿工的挖矿所得外，每一笔交易都拥有一个或多个输入（TxIn），以及一个或多个输出（TxOut）

输入输出脚本的执行:

在早期，直接将两个脚本按照如图顺序(input script在前，output script在后) 拼接后执行，后来考虑到安全性问题，两个脚本改为分别执行：先执行input script，若无出错，再执行output script。如果脚本可以顺利执行，最终栈顶结果为true，则验证通过，交易合法；如果执行过程中出现任何错误，则交易非法。如果一个交易有多个输入脚本，则每个输入脚本都要和对应的输出脚本匹配执行，全部验证通过才能说明该交易合法。