本系列內(nèi)容包含：基本概念及原理、密碼學(xué)、共識算法、錢包及節(jié)點原理、挖礦原理及實現(xiàn)。

挖礦

構(gòu)成區(qū)塊頭的因素都產(chǎn)生以后，礦工會在Nonce中隨機填入一個值，比如下圖中Nonce=14202，接著對區(qū)塊頭進行哈希運算，會產(chǎn)生一個哈希值，這個哈希值會和區(qū)塊頭中的難度值進行比較。

當(dāng)計算哈希比難度值大的時候，系統(tǒng)就會判定不符合要求，此時需要返回繼續(xù)增加Nonce值，重新計算哈希值，以此不斷重復(fù)循環(huán)計算，直到計算哈希小于難度值，才會進行下一步，這就是挖出了礦。

挖出礦之后，系統(tǒng)會將Nonce值固定到區(qū)塊頭中，并將交易廣播到全網(wǎng)。

其實這里有一個問題是，既然第一個Nonce值不行的話，那為什么所有的礦工一般都是通過字征法，也就是一個一個數(shù)字相加的方式去運算呢？

有的人會認(rèn)為，既然Nonce值是隨機的，那為什么填入的時候不能隨機填入呢，比如說1不行，就填100；100不行，就填500；500不行，就填2000……這樣概率是不是應(yīng)該更大一些？

其實并不會，因為哈希運算的時候，即使Nonce值只改變了一個數(shù)字，但是其哈希計算結(jié)果的區(qū)別卻非常大。

也就是說，隨機碰撞去試Nonce值的計算哈希概率并不會比順序嘗試的概率大，并且還會增加礦機設(shè)計的難度。

所以，現(xiàn)在挖礦一般都是通過給定計算范圍的方式去計算Nonce值。

比如上圖中，14202不行，那就14203……一直到12405，這時區(qū)塊哈希小于難度值，這時也就是挖出了礦，找到了可用區(qū)塊，最后將結(jié)果廣播給全網(wǎng)。

需要說明的是，礦工挖出符合難度要求的區(qū)塊之后，會將這個區(qū)塊廣播給網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點，其他節(jié)點會驗證新收到的區(qū)塊是否符合難度要求。并且會將區(qū)塊中包含的所有交易重新驗證一遍，包括交易是否合法，交易輸入和簽名是否合法等。

如果驗證沒有問題，就會將這個區(qū)塊添加到自己本地節(jié)點的賬簿中，也就是填到鏈上，此時一筆交易完成。

數(shù)字錢包

錢包最重要的是私鑰，因為有私鑰就可以得到交易地址，并且可以通過鏈上去查詢到與交易地址相關(guān)的所有記錄以及余額。

如果私鑰丟失或者被盜了，那這個錢包就再也找不回來了。

一個錢包中也可以有多個私鑰，這取決于選用錢包的不同。

我們分析一些不同種類的錢包

不確定性錢包，這種錢包中的每個私鑰之間沒有關(guān)聯(lián)性。備份錢包的時候，需要對每個私鑰進行備份。

由于私鑰是由很長的一串無序十六進制字符串構(gòu)成的，只備份一個就很容易出錯，如果再備份很多個，其這個工作量是巨大的，并且人工備份的過程中出錯的概率也會上升，一旦備份丟失或者人工記錄錯誤，這個錢包就無法找回。

不確定性錢包由于其管理難度的原因，往往容量是有限的，即私鑰和地址的產(chǎn)生是有限的。

確定性錢包，這種錢包中所有的私鑰是由一個主私鑰按照一定規(guī)則衍生得出。備份錢包的時候，只需要把主私鑰備份下來，并且把衍生規(guī)則記錄下來。

這種錢包可以很順利的通過主私鑰種子，拿回錢包中包含的所有私鑰和地址。其中每一個私鑰是一個根，每個私鑰管理下一個，當(dāng)一個私鑰泄露的話，只要知道規(guī)則，相連的一串私鑰都會泄露，這也導(dǎo)致確定性錢包存在一定的不安全性。

錢包備份的時候，不是十六進制字符串的形式，而是采用12個或者24個助記詞（單詞或漢字）的形式，展現(xiàn)給使用者，使用者只需要備份這些助記詞就可以了。當(dāng)在一個新的錢包中重新導(dǎo)入備份的助記詞，就可以找回之前使用的錢包。

由于確定性錢包這種確定性的關(guān)系，所以可以衍生出無數(shù)的私鑰，所以錢包中的地址也是無數(shù)多個的。

分層確定性錢包，這種所有私鑰由一個主私鑰按照一定規(guī)則衍生得出，但是會分裂成很多子私鑰，子私鑰分裂成孫私鑰，以此類推會產(chǎn)生無限多私鑰。這樣即使某一個子私鑰泄露了，也不會影響其他子私鑰的安全。

這種錢包是現(xiàn)在實際應(yīng)用最多的，可以用一個主私鑰管理整個錢包，然后不同的子私鑰管理不同的數(shù)字貨幣。即使某一個鏈上的資產(chǎn)泄露了，也不會影響其他錢包的資產(chǎn)。