要了解区块链和挖矿的关系得先了解中本聪。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，每产生一比交易，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)。

一、“区块链”、”挖矿”的定义

区块链：是一个公共可见的账本，用来记录交易的历史信息。区块链的共识机制大概有三种工作量证明机制(PoW)，权益证明机制(PoS)和代理权益证明机制(DPoS)。当一笔新的资产交易被创建时，资产转出方须通过签名脚本来证明自己是资产的合法使用者，并且指定输出脚本来限制未来对本交易的使用者(资产收入方)。

如果是合法创建并签名的，则该笔交易现在就是有效的，它将被广播到区块链网络并被传送，每一个收到交易的节点将会首先验证该交易，确保只有有效的交易才会在网络中传播，而无效的交易将会在第一个节点处被废弃，直至抵达挖矿节点。

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。挖矿节点在验证交易后，会将这些交易添加到自己的内存池中，构建新的区块。在 PoW 机制，矿工们接着通过反复尝试求解一种基于哈希算法的数学难题来竞争获得记账权，具体而言，矿工不断更换区块头的填充随机数并计算这个区块头信息的哈希值，看其是否小于当前目标值。

如果小于，则成功「出块」，随后矿工将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收后进行一系列的检查标准去验证区块的正确性。检查的标准包括区块的数据结构和区块包含的交易合法有效;区块头的哈希值小于目标难度(确认包含足够的工作量证明)等。一旦一个节点验证了一个新的区块，它就会将新的区块连接到累积了最大工作量证明的区块链中，矿工挖矿成功。

在上述过程中，矿工获得两方面奖励：

1、是代币奖励。矿工构建的新区块中的第一笔交易是一笔特殊交易，称为创币交易或者 Coinbase 交易。矿工挖矿成功后，将获得这笔新创造的加密代币。在比特币网络，每隔 10 分钟将一个新的区块添加至链上，每添加一个区块可以获得 50 枚比特币作为奖励(每四年减半)。

2、是记账决策权与交易手续费。矿工拥有记账决策权，有权决定将哪些交易添加至新构建的区块，并对收录在区块内的所有交易收取手续费。

当然，有奖励机制就有惩罚机制：

比如说常见的惩罚设计PoW ，设置了两道门槛：

第1道门槛、设在矿工竞争记账权的时候，使得矿工不能随便「发言」(新增区块)。一方面，矿工为获得记账权，须不断求解哈希难题，因此付出「不菲」的成本，这一成本是沉没成本，只要矿工想参与「发言」，那么无论他最终能否成功「发言」，他均必须付出这一笔建言成本;另一方面，由于哈希难题的验证要比求解来得简单，对新出区块的验证成本微乎其微，因此只要矿工一错误「发言」(如交易无效、格式不符等)，就会很快地被其他节点检测出来废弃掉，他之前付出的建言成本相当于对他的惩罚。

第2道门槛、设在区块被成功添加区块链后的修改，使得矿工不能随意更改区块链。在比特币网络，每 2016 个区块(大约两周)后，所有客户端把新区块的实际数目与目标数量相比较，并且按照差异的百分比调整目标哈希值，来增加(或减少)产生区块的难度，确保每 10 分钟 1 块的恒定出块速度。挖矿难度值的提高，增加了攻击的成本。攻击者如果要构造出一条比真实区块链更长的秘密区块链，需要在比特币网络产出 6 个区块的同时秘密产出 7 个区块。

为什么比特币会变得这么贵呢?

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。

二、挖矿必备工具

以前，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