脑矿机！外国牛人竟用纸笔算比特币
你知道比特币挖矿是怎么样的么？外国牛人Ken Shirriff用实际行动告诉我们，原来用笔和纸也可以“挖取”比特币！
Ken Shirriff在他的博客中写道：
“我决定用笔和纸来挖取比特币，看看它是如何运行的，事实证明，矿机运行SHA-256算法这个过程其实相当简单，可以通过手工的方法来完成。不用惊讶，这个过程相对于用硬件来挖取时是极其缓慢的，也就是说，它是不切实际的，但在手动执行算法的过程中你能够更好地了解它是如何运行的。”
（以下小编都以第一人称进行翻译..）
挖矿过程
比特币挖矿是比特币系统安全性的重要组成部分。通俗点说，它就是比特币矿工们抱团将一组Bitcoin transactions送进一个块中，然后重复执行被称为哈希散列的加密操作，直到有人发现一个极其特殊且罕见的哈希值。然后，这就标志着这个块已经被挖取出来了，也成为了比特币区块链的一部分。整个寻找哈希值的任务本身并没有实际作用，但是要寻找到这个值是非常困难的（尤其当前全网算力已经爆表），它能够确保没有任何个人能够拥有接管整个比特币系统的资源。
加密散列函数将接收输入的数据块并创建一个更小的，不可预测的输出块。想要获得所需的输出，整个散列函数的过程是没有“捷径”可言，你只能通过不断地计算然后直到找到这个块的值。对于比特币来说，它的哈希函数的名称就是
SHA-256函数，为了提供额外的安全性，比特币采取了两次SHA-256函数，这个过程我们称之为双-SHA-256。
在比特币系统中，一个成功的哈希是它开头拥有足够的零，【1】正如你很难找到一个以多个零结尾的电话号码和车牌号一样，找到多个零开头的哈希值是非常难的。目前，一个成功的哈希散列值必须是以17个零开头，也就是说1.4*10^20 个哈希值中只有一个是会成功的，换句话说，查找一个成功哈希散列值的难度要比从地球所有的砂砾中找到一个特定的砂砾还难。
下图显示了比特币区块链中的一个区块，黄色字节表示生成块的哈希值。在这种情况下，找到足够零的哈希值散列值就表示挖矿成功。如果说，哈希几乎是总是不成功的，这种情况下，矿工就会改变随机数值或其它块的内容然后再次尝试。
比特币所使用的SHA-256散列算法
SHA-256哈希算法需要512位（即64字节）输入到块中，并和加密数据相结合，产生一个256位（32字节）的输出，SHA-256哈希算法是由一个比较简单的算法重复64次而成，下图显示了一轮算法，需要8个8字节的输入，从A至H，执行一些操作，并产生新值（A至H）。
SHA-2.svg
蓝色框是用非线性的方式将这些值混淆，如此就很难分析加密。由于该算法使用了多种不同的函数，你将很难找到破解方式（如果你能找到一个成功哈希的捷径的话，那么恭喜你，你将接管比特币挖矿。）
这个Ma蓝色框对应A,B,C三个位，对于每个位置来说，如果多数位为0时，则输出为0，否则则输出为1.也就是说，如果A,B,C三个位的数字为1位的话，如果多数位位0或者1，则输出为0，如果多数位位2或者3，则输出为1。
Σ0蓝色框是将A位旋转形成三个旋转版本的位，然后将它们相加再以2为模数进行运算。换句话说，如果1位的数字为奇数时，总和为1，否则则为0.三个位的相加值为A向右旋转2位，13位和22位。
Ch是(选择)框，它根据E位的输入值选择输出位，如果E位的输入为1，则输出位相应地为F，如果E位的输入为0，则输出位则为G，也就是说F和G位的输出是根据E位的值而决定的。
Σ1框先将E位旋转然后再相加，过程类似于Σ0，移位分别为6，11和25位。
红色框进行的是32位的加法，然后生成A至E的新值，输入数据Wt就是基于原输入数据，然后经过微处理（输入块送入到算法中运算）输入数据Kt则是每一轮定义中的常数【2】。
如上如中我们可以看出，只有A和E在一次椭圆算法中进行了改变，其他值都没有发生变化。旧的A值变成了新的B值，旧的B值变成了新的C值，等等。虽然每一轮的SHA-256并没有对这个数据做出太大的改变，但是经过64轮运算后，整个输入数据将完全被加密【3】。
人工挖矿
下面的视频演示了如何用纸和笔进行上述SHA-256散列哈希的步骤，我进行了挖区块的第一轮哈希运算，完成这一步骤花了我16分钟45秒。
具体过程略…
对硬件矿机来说有什么意义
SHA-256算法的每一步其实都是很容易通过数字逻辑来实现的——简单的布尔运算和32位加法（如果你学的电子科，你可以轻松实现它的电路），因此，定制SHA-256算法的ASIC芯片很容易实现，。下图就是一个每秒运行20-30亿次哈希散列的挖矿芯片。
与此不同的是，莱特币，狗狗币所使用的scrypt哈希算法被设计成难以用硬件实现这个过程，它存储了1024个不同的散列哈希值到存储器中，然后用一种不可预测的方式将它们组合在一起，其结果是，scrypt要比SHA-256哈希需要更多的电路和存储器，因此你可以看到，scrypt矿机（莱特币）通常比SHA-256 （比特币）的算力要低数千倍。
总结
SHA-256算法的过程其实出奇的简单（而用于签名比特币交易的椭圆曲线算法用手动的方式进行运算将是一件非常痛苦的事情，因为它需要有大量的32字节
整数乘法），做完一轮完整手动运算SHA-256运算花了我16分钟45秒，按照这种速度，哈希一个完整块（128轮）需要花去1.49天，也就是说一天我能够哈希0.67次，相比于目前矿机每秒数T的算力，也就是比我手动快上百万的三次方倍。不用说，手动挖矿完全是不切实际的。
有一个读者问我了一个问题，在我运算的过程中消耗了多少能量，其实并没有太多的体力消耗，假设我每天休息的代谢率为1500kcal/天，手动哈希的能源消耗大概为10兆焦耳/哈希，而通常矿机的运行能源消耗为1000兆哈希/焦耳，所以说我手动运算的能源效率相比于矿机运算将低上十的16次方倍，或者说10万亿倍，然后再来算算成本问题，假设我的食物能量来源是廉价的甜甜圈，大约0.23美元就能提供我200卡路里的能量，而电价定为0.15美元/千瓦时，将比我的能源来源要便宜6.7倍。因此，我手动挖矿的成本将是矿机挖矿成本的67万亿倍，好了，很显然，我用手动的方式去挖矿是相当不明智的行为，这里还没有将纸和笔的成本算进去。
作者：Ken Shirriff
翻译：小蒙牛（粗略翻译，错误请指出，谢谢）
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简介 比特币（Bitcoin：比特金）最早是一种网络虚拟货币，跟腾讯公司的Q币类似，但是已经可以购买现实生活当中的物品。它的特点是分散化、匿名、只能在数字世界使用，不属于任何国家和金融机构，并且不受地域限制，可以在世界上的任何地方兑换它，也因此被部分不法分子当做洗钱工具。2013年，美国政府承认比特币的合法地位，使得比特币价格大涨。而在中国，2013年11月19日，一个比特币就相当于6,989元人民币。2014年1月7日，淘宝发布公告，宣布1月14日起禁售比特币、莱特币等互联网虚拟币等商品。 创始人 京都大学数学教授望月新一[4]2009年，一位化名“中本聪”（SatoshiNakamoto）的人设计出了一种数字货币，即比特币，风风火火的比特币市场起了又落，而其创始人“中本聪”的身份一直都是个谜，关于“比特币之父”的传闻牵涉到从美国国家安全局到金融专家，也给比特币罩上了神秘光环。2014年3月7日，当比特币创始人多利安·P·中本聪被找到的新闻传出后，迅速成为互联网上最吸引人的消息。[6] 2008年11月1日，一个自称中本聪（Satoshi Nakamoto）的人在一个隐秘的密码学评论组上贴出了一篇研讨陈述，陈述了他对电子货币的新设想——比特币就此面世，比特币的首笔交易完成。比特币用揭露散布总账摆脱了第三方机构的制约，中本聪称之为“区域链”。用户乐于奉献出CPU的运算能力，运转一个特别的软件来做一名“挖矿工”，这会构成一个网络共同来保持“区域链”。这个过程中，他们也会生成新货币。买卖也在这个网络上延伸，运转这个软件的电脑真相破解不可逆暗码难题，这些难题包含好几个买卖数据。第一个处理难题的“矿工”会得到50比特币奖赏，相关买卖区域加入链条。跟着“矿工”数量的添加，每个迷题的艰难程度也随之进步，这使每个买卖区的比特币生产率保持约在10分钟一枚。 据外媒报道称，计算机科学家TedNelson周日在网络上发布视频称，他已经确定出，比特币的创始人是京都大学数学教授望月新一（ShinichiMochizuki）。比特币的创始人一直以来使用的都是中本聪（SatoshiNakamoto）的假名，互联网领域也对其真实身份展开了大量推测。纳尔逊发布视频称，他已确定望月新一就是比特币的真正创始人。[7] 望月新一2013年因为证明ABC猜想而名声大噪。他高中时就读于菲利普埃克塞特学院，后者是美国最具声望的高中之一，仅仅两年后就毕业。望月新一16岁进入美国普林斯顿大学，22岁时以博士身份离校，33岁就成为正教授，这么年轻就获得正教授职称在学术界极为罕见。这个数学界的巨星可能已经攻破了该领域最为重要的难题之一。 中本聪本人在互联网上留下的个人资料很少，尤其是近几年几乎完全销声匿迹，因此其身世也变成了一个迷。与外界揣测其可能是个虚构的名字不同，“中本聪”是个真实的名字，他是一名64岁的日裔美国人，他喜欢收集火车模型，曾供职大企业和美国军方，从事机密工作。在过去的40年中，中本聪从不在生活中用他的真名。根据美国洛杉矶地方法院1973年的档案，在他23岁从加州州立理工大学毕业时，将自己的名字改为了多利安·普伦蒂斯·中本聪（DorianPrenticeSatoshiNakamoto）。从那时起，他不再使用“聪”这个名字，而用多利安·中本S（DorianS.Nakamoto）作为签名。 附：中本聪照片