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

挖礦

構(gòu)成區(qū)塊頭的因素都產(chǎn)生以后，礦工會(huì)在Nonce中隨機(jī)填入一個(gè)值，比如下圖中Nonce=14202，接著對(duì)區(qū)塊頭進(jìn)行哈希運(yùn)算，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)哈希值，這個(gè)哈希值會(huì)和區(qū)塊頭中的難度值進(jìn)行比較。

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

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

其實(shí)這里有一個(gè)問題是，既然第一個(gè)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(gè)一個(gè)數(shù)字相加的方式去運(yùn)算呢？

有的人會(huì)認(rèn)為，既然Nonce值是隨機(jī)的，那為什么填入的時(shí)候不能隨機(jī)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(shí)并不會(huì)，因?yàn)楣＿\(yùn)算的時(shí)候，即使Nonce值只改變了一個(gè)數(shù)字，但是其哈希計(jì)算結(jié)果的區(qū)別卻非常大。

也就是說，隨機(jī)碰撞去試Nonce值的計(jì)算哈希概率并不會(huì)比順序嘗試的概率大，并且還會(huì)增加礦機(jī)設(shè)計(jì)的難度。

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

比如上圖中，14202不行，那就14203……一直到12405，這時(shí)區(qū)塊哈希小于難度值，這時(shí)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(huì)將這個(gè)區(qū)塊廣播給網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)會(huì)驗(yàn)證新收到的區(qū)塊是否符合難度要求。并且會(huì)將區(qū)塊中包含的所有交易重新驗(yàn)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(yàn)證沒有問題，就會(huì)將這個(gè)區(qū)塊添加到自己本地節(jié)點(diǎn)的賬簿中，也就是填到鏈上，此時(shí)一筆交易完成。

數(shù)字錢包

錢包最重要的是私鑰，因?yàn)橛兴借€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(gè)錢包就再也找不回來(lái)了。

一個(gè)錢包中也可以有多個(gè)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(gè)私鑰之間沒有關(guān)聯(lián)性。備份錢包的時(shí)候，需要對(duì)每個(gè)私鑰進(jìn)行備份。

由于私鑰是由很長(zhǎng)的一串無(wú)序十六進(jìn)制字符串構(gòu)成的，只備份一個(gè)就很容易出錯(cuò)，如果再備份很多個(gè)，其這個(gè)工作量是巨大的，并且人工備份的過程中出錯(cuò)的概率也會(huì)上升，一旦備份丟失或者人工記錄錯(cuò)誤，這個(gè)錢包就無(wú)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(gè)主私鑰按照一定規(guī)則衍生得出。備份錢包的時(shí)候，只需要把主私鑰備份下來(lái)，并且把衍生規(guī)則記錄下來(lái)。

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(gè)私鑰是一個(gè)根，每個(gè)私鑰管理下一個(gè)，當(dāng)一個(gè)私鑰泄露的話，只要知道規(guī)則，相連的一串私鑰都會(huì)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(shí)候，不是十六進(jìn)制字符串的形式，而是采用12個(gè)或者24個(gè)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(gè)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(wú)數(shù)的私鑰，所以錢包中的地址也是無(wú)數(shù)多個(gè)的。

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

這種錢包是現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用最多的，可以用一個(gè)主私鑰管理整個(gè)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(gè)鏈上的資產(chǎn)泄露了，也不會(huì)影響其他錢包的資產(chǎn)。