Web3术语科普：区块链里的挖矿是什么？

在Web3的世界里，“挖矿”更像是一场永不停歇的、全球性的数学竞赛。

假设把区块链作为一个总账本，每一页记录着一段时间内发生的所有交易，比如A转给B 1个比特币，C转给D 0.5个以太坊，这本账本没有银行这样的中心机构来管理，那么谁来负责把新的交易记录到新的一页（即一个新的“区块”）上呢？又如何保证这个人不会作弊呢？

这就是“挖矿”要解决的问题，通过一套公平的竞争规则，用来选出唯一有资格记账的人；

并且当一个矿工成功“挖出”一个新区块后，他获得的回报就是区块奖励。

本文我们将来探讨挖矿和区块奖励。

在PoW（工作量证明）模式下，挖矿这个过程如下：

首先是竞赛题目，网络会出一道非常难的数学题，这道题的特点是求解极其困难，需要大量的猜测和计算，但一旦有人解出答案，其他人验证这个答案是否正确就相对简单。

全球成千上万的矿工，开着他们的矿机（计算机）拼命地尝试求解这道数学题。

谁最先找到正确答案，谁就获得了本轮比赛的胜利，赢得了记账权，就是把当前等待确认的交易打包成一个新区块的权利。

为什么把这个过程叫做挖矿？

这种行为很像旧金山的淘金热。

矿工们投入大量的资源（当时是体力、工具和食物，现在是电力和矿机），在一片数字的“荒漠”中进行海量的“挖掘”（计算），期望能幸运地找到那一小块“黄金”（即区块奖励）。

这是一种将现实世界的能量（电力）转化为数字世界价值（加密货币）的过程。

当一个矿工成功“挖出”一个新区块后，他获得的回报就是区块奖励。

这可以理解为系统发给他的“工资”，由两部分构成：

1️⃣固定奖励：这是系统凭空创造出来的新加密货币。

例如在比特币早期，挖出一个区块会获得50个全新的比特币。

这是比特币进入流通领域的主要方式，类似于中央银行印钞。

2️⃣交易手续费：区块里打包的所有交易，发送者都会支付一小笔费用作为矿工费。

矿工在获得固定奖励的同时，也能收取这个区块里所有交易的手续费。

区块奖励绝不是简单的“发钱”，它是整个区块链网络能够正常运转的核心经济引擎。

首先可以激励矿工贡献算力，没有奖励，谁会愿意花费真金白银买矿机、交电费去维护网络？

并且奖励机制将矿工的自身利益与网络安全牢牢绑定，你为网络贡献的安全（算力）越多，你获得回报的可能性就越大。

其次是保障网络安全，要攻击网络，比如篡改交易记录，你需要拥有超过全网51%的算力。

攻击者想要获得足够的算力，成本将是天文数字，如果他真有那么多算力，他最好的选择是诚实挖矿赚取奖励，而不是攻击网络让自己投入的硬件变得一文不值。

比特币没有预挖，所有的币都是通过挖矿产生的。这创造了一个相对公平的起点。在早期任何人只要有一台电脑，都可以参与“挖矿”来获取比特币，实现了货币的“去中心化发行”。

完整理解挖矿和区块奖励流程

01、发起交易

小明想向小红转账1个比特币。他用钱包创建了这笔交易，并用他的私钥进行了数字签名，然后将其广播到比特币网络。

02、进入等待区

这笔交易和全球其他成千上万笔交易一起，进入了所有矿工都能看到的“待办事项列表”——内存池。

03、挖矿竞赛开始

全球的矿工开始抢夺将包括小明这笔交易在内的一批交易打包进下一个区块的权利。他们进行哈希计算，拼命求解那道数学难题。

04、胜利与广播

位于四川某水电站旁的一个矿场，凭借其强大的算力，率先找到了正确答案。

它立刻将这个新的区块（里面包含小明的转账记录）向全网广播，并宣布“我赢了！这是新区块，你们快来验证！”

05、验证与确认

其他矿工收到后立刻停止计算，开始验证这个答案是否正确，以及区块里的交易（包括小明的转账）是否有效（比如签名对不对，小明有没有足够的余额）。

验证无误后大家心服口服，承认这一页账本是有效的，并将其追加到全球总账本（区块链）的末尾。

此时小红的钱包显示收款成功。

06、发放奖励

系统会自动将区块奖励，目前是3.125个新生成的比特币 + 该区块内所有交易的手续费，支付给这个四川矿场的比特币地址。

这笔新比特币就这样被“挖”了出来，进入了流通领域。

比特币的固定区块奖励不是一成不变的，大约每四年（21万个区块），奖励就会减半。从最初的50个BTC，到25个，12.5个，6.25个，再到2024年减半后的3.125个。

减半是比特币的核心通缩模型，它模拟了黄金等贵金属的稀缺性——越挖越少。每次减半都意味着新币供应量骤减，如果需求不变或增加，就会对价格产生巨大的上行压力，因此减半是整个加密货币市场最关注的周期性事件。

我们上面描述的是PoW（工作量证明）的挖矿有能耗巨大的缺点。因此出现了新的共识机制，如PoS（权益证明）。

在PoS中没有“挖矿”这个概念。取而代之的是“质押”。你可以理解为：PoW挖矿：比拼的是算力（你付出了多少电力/工作量）。奖励给算力最强的人；PoS锻造/验证比拼的是权益（你质押了多少代币）。系统随机从质押者中选出记账人，奖励给诚实工作的人。

PoW的安全来源于物理世界的能源消耗；

PoS的安全来源于数字世界的经济惩罚（作恶会被罚没质押的代币）。

以太坊曾经也使用PoW挖矿。但在2022年，它完成了“合并”，全面转向了PoS。这意味着以太坊告别了传统的“挖矿”，以前你可以用显卡矿机挖以太坊，现在不行了。现在你要获得新的ETH奖励，需要通过质押32个ETH成为验证者，或者将任意数量的ETH存入质押池。这一转变使以太坊的能耗降低了99.95%以上，变得更环保、更高效，为未来的大规模应用扫清了障碍。

挖矿”和“区块奖励”共同构成了PoW区块链的基石。

它不仅仅是一个技术过程，更是一个精妙的经济系统。

挖矿是用一道数学题和巨大的能源消耗，在互不信任的陌生人之间建立起了牢不可破的共识。

区块奖励是驱动的燃料，经济激励让矿工自愿投入系统运作中，从而保证了系统的去中心化、安全和持续运转。

理解它们你就理解了比特币和许多早期加密货币最核心的运作逻辑。

虽然技术在前行，PoW可能逐渐被更高效的机制所补充或替代，但其所蕴含的“用激励机制解决信任问题”的核心思想，将永远是Web3世界的灵魂。