区块链挖矿的机制原理解析_stratum协议

什么是区块链挖矿？

全球大概有10亿台电脑随时保持运行的状态，但是它们的利用率只有20%，剩余的80%时间都在闲置状态，如果让它们成为云计算节点，在闲暇之余也能成为挖矿机，主人也可以无形中得到一份额外收益，这应该就是人们所说的“睡后收入”。

矿池跟很多企业一样，把工作量化，最终看你的工作量，而不是你有多少算力。本地算力只能证明你可能干那么多工作而不是你实际已经干了的工作量，而矿池算力就是你实际干了多少工作量的证明，这就是本地算力跟矿池算力的区别。算力高出块才能有保证，矿工的收益才能够得到一定的保证。

用形象的比喻什么是数字货币？
就是一个完全属于你自己的具有货币价值的钱包，它最大的特点是不受任何政策、法律限制，完全属于你自己。

所以用形象的比喻什么是区块链挖矿？
一旦一个户主证明了一个账户属于他自己，每当他需要对这个账户做一些操作的时候，区块链上就会有一些人拿着这个证明，帮户主在这个去中心化的数据库上做对应的修改，比如转账之类的操作。这些帮忙做修改的人叫做矿工，因为做修改的资格是需要抢的，谁抢到这个资格以后可以得到一定的资金奖励。

挖矿的物理机部署环境

以Hashshiny云挖矿平台为例，其部署环境如下：

采矿数据中心位于哈萨克斯坦。
水电和风电，0.05 $/kWh
最新的ASIC 矿工GPU已准备好
挖矿团队来自区块链行业和IT工程师。
风冷系统和水冷系统保持温度：20-24°C。
24/7 现场警卫、入侵检测系统、IP-DVR 摄像机。

算力单位

H/s 表示每秒做一次计算机随机的hash碰撞
1EH/s = 1000PH/s
1PH/s = 1000TH/s
1TH/s = 1000GH/s
1GH/s =1000MH/s
1MH/s = 1000KH/s = 1000 000H/s

Price：
400 GH/s = 20.0 USD
1000GH/s =50.0 USD

矿池协议通信特征

当前，比特币、莱特币等主流矿池通常采用 Stratum 协议，其能够使矿工更加高效、可靠地从矿池端获取计算任务，该协议数据则以 JSON 的格式进行封装，其他币种的矿池大部分也都采用该协议进行通信，同时针对自身需求对该协议进行部分修改和调整。以太坊矿池以 Getwork 协议为主，部分以太坊矿池，如 NiceHash，根据 Stratum 协议规范进行改进，也形成了以太坊版本的 Stratum 协议。

Stratum 协议的通信主要流程如下:

1. 任务订阅。在矿工与矿池建立连接后，通过 mining_sub scribe 指令可以向矿池端进行挖矿任务的订阅。矿工端任务订阅的数据格式应至少包含通信软件的名称、软件版本信息。
2. 矿工认证。矿工在任务订阅成功后，以 mining_authorize指令向矿池发送其账号名称和密码完成认证。只有被矿池认证授权的矿工才能收到矿池指派任务。矿工端认证的数据格式应至少包含用户账号名称，若矿工存在多台矿机设备，账号名称和设备号使用英文句号隔开。
3. 发起任务。当认证通过后，矿池向矿工下发计算任务，同时矿池会根据矿工的算力情况，以 mining_set_difficulty 指令使矿工动态调整自身难度以便更高效地进行挖矿。矿池端发起的调整难度值的数据格式应至少包含客户端调整后的难度值。矿工端也可以通过 mining_suggest_difficulty 指令，向矿池端建议自身的难度值。
4. 提交任务。当矿工计算出符合 shares 的任务时，通过mining_submit 指令向矿池提交任务。矿工端提交任务的数据格式应至少包含账号名称。矿池随时都可以给矿工指派新的任务，对于矿工来说，如果收到矿池指派的新任务，应立即无条件转向新任务。

Getwork 协议是区块链较早期的挖矿协议，基于json-rpc协议框架，多以靠 GPU 挖矿驱动的虚拟货币采用此协议为主，后续矿池协议仍采用或延续该协议。XMＲ、CTXC、SEO等虚拟货币，自身采用基于json-rpc协议特定的相关指令标识，简化了部分操作流程，但矿工与矿池之间通信的逻辑和流程均与Getwork 协议类似。

常见挖矿项目软件

Ethminer
https://github.com/ethereum-mining/ethminer

xmrig
https://github.com/xmrig/xmrig

RainbowMiner
https://github.dev/RainbowMiner/RainbowMiner