以太坊介紹

以太坊（Ethereum）是一個建立在區塊鏈技術之上，去中心化應用平臺。它允許任何人在平臺中建立和使用通過區塊鏈技術執行的去中心化應用。

共識機制

區塊鏈是一個去中心化的分散式賬本。去中心化就表示區塊鏈網路中的每個節點是分散和獨立的，同時又要保證整體的一致性（包括資料和行為），這就是共識，所以共識機制，就是在一個時間段內對事物的前後順序達成共識的一種演算法。

區塊鏈中的情況是非常複雜，節點數量眾多，每個節點的網路情況各不相同，其中會摻雜很多惡意的節點企圖從中獲取私立，如何保證整個區塊鏈網路正常平穩的執行，共識機制是至關重要的一環。

區塊鏈共識機制其中一個經典問題就是拜占庭將軍問題，理解這個問題就可以更加理解區塊鏈和比特幣挖礦的執行機制。

         對於拜占庭將軍問題的解決方案，比特幣創造性地引入工作量證明（POW : Proof of Work）。通過工作量證明就增加了傳送資訊的成本，降低節點發送訊息速率，這樣就以保證在一個時間只有一個節點(或是很少)在進行廣播，同時在廣播時會附上自己的簽名。

拜占庭將軍問題在POW方案中有幾個條件：

1.一位將軍A在向其他的將軍（B、C、D…）發起一個進攻提議一樣，將軍B、C、D…看到將軍A簽過名的進攻提議書，如果是誠實的將軍就會立刻同意進攻提議，而不會發起自己新的進攻提議。

2. 假設攻下一個城堡需要多次的進攻，每次進攻的提議必須基於之前最多次數的勝利進攻下提出的（只有這樣敵方已有損失最大，我方進攻勝利的可能性就更大），這樣約定之後，將軍

工作量證明其實相當於提高了做叛徒（釋出虛假區塊）的成本，在工作量證明下，只有第一個完成證明的節點才能廣播區塊，競爭難度非常大，需要很高的算力，如果不成功其算力就白白的耗費了（算力是需要成本的），如果有這樣的算力作為誠實的節點，同樣也可以獲得很大的收益（這就是礦工所作的工作），這也實際就不會有做叛徒的動機，整個系統也因此而更穩定。

很多人批評工作量證明造成巨大的電力浪費，促使人們去探索新共識機制，目前主要的共識機制演算法有：

• 工作量證明（POW）
• 權益證明（POS）
• 股份授權證明（DPOS）
• 瑞波共識機制（Ripple Consensus）
• 授權拜占庭容錯機制（dBFT）
• 實用拜占庭容錯演算法（pBFT）

以太坊挖礦

         當共識機制是使用POW工作量證明演算法，那麼區塊鏈網路中的節點就需要提供算力去競爭區塊，從而來維持區塊鏈的執行，系統也會給競爭到區塊的節點一定的獎勵，這個過程被形象地稱為挖礦，這些競爭者也就稱為曠工。

以太坊的釋出分成了四個階段，即Frontier（前沿）、Homestead（家園）、Metropolis（大都會）和Serenity（寧靜），在前三個階段以太坊共識演算法採用工作量證明機制（POW），在第四階段會切換到權益證明機制(POS）。所以在目前階段以太坊仍然處於POW的階段。

熟悉以太坊歷史的話，可以知道以太坊是通過比特幣進行眾籌（也就是ICO）來實現發行的。2014年7月24日起，在為期42天的眾籌期間，以太坊眾籌地址共收到8,947個交易，來自8,892個不重複的地址（有兩個地址是在眾籌時間段之外支付的，所以這兩個地址不能獲得以太幣）。通過此次眾籌，以太坊專案組籌得31,529.356,395,51BTC，當時價值約1800w美元，0.8945BTC被銷燬，1.7898BTC用於支付比特幣交易的礦工手續費。同時，以太坊釋出後，需要支付給眾籌參與者共計60,108,506.26以太幣。在眾籌成功一年後的2015年7月30日，以太坊正式釋出。創世區塊中包含了8893個交易。所以太坊中的以太幣並不全是礦工挖掘出來的，有大約7200w以太幣是在創世時就已經創造出來了。可以在https://etherscan.io/stat/supply查詢到以太幣的發行情況：

截止2018年5月25日，已經存在99,647,528.78以太幣，其中72.3是創世區塊中包含的，挖礦產生的以太幣僅佔到不足四分之一。

以太坊是12秒出一個區塊，以太坊的獎勵機制採用的是：區塊獎勵+叔塊獎勵+叔塊引用獎勵，詳情如下：

另外和比特幣不同，以太幣的發行總量是上限。但是以太坊後期也會往POS轉換，避免無休止的算力競爭。

GPU

         GPU（英語：Graphics Processing Unit，圖形處理器），又稱顯示晶片，是一種專門在個人電腦、工作站、遊戲機和一些移動裝置（如平板電腦、智慧手機等）上影象運算工作的微處理器。GPU的工作大部分都計算量大，而且要重複很多很多次，是非常適合挖礦的。

目前像比特幣和以太坊的POW演算法都是重複性高的計算任務，相比於CPU來說GPU更加有算力優勢。CPU作為通用性計算單元，裡面設計了很多諸如分支預測單元、寄存單元等等模組，這些對於提升算力是根本沒有任何幫助的。CPU根本不擅長於進行並行運算，一次最多就執行十幾個任務，這個和GPU擁有數以千計的流處理器差太遠了，GPU高太多了，因此大家慢慢針對GPU開發出對應的挖礦演算法進行挖礦。

算力

我們前面一直提到算力，算力就是代表礦機的計算能力、計算效能的衡量，具體代表的是每秒礦機的整體hash演算法運算次數。算力的單位是Hash/s，一般也表示為KHash/s, MHash/s:

 1 KHash/s =1000 Hash/s
 1 MHash/s = 1000 KHash/s
 1 GHash/s = 1000 MHash/s
 1 THash/s = 1000 GHash/s
 1 PHash/s = 1000 THash/s

挖礦的本質就是解決一個數學計算，誰先算出來誰就獲得獎勵（幣），這個數學計算方式也很簡單，就是一直不斷的嘗試碰撞結果。就類似於你暴力破解一個手機密碼（假設嘗試多次手機不會被鎖），你不斷的嘗試密碼從 111111~ 99999 一個一個的嘗試直到你解鎖成功，如果你1秒內能嘗試一次你的算力就是1次/s1秒內能嘗試兩次你的算力就是2次/s。你1秒內嘗試的次數越多你的算力就越大，你解鎖的時間也就越短。礦機也是一樣，礦機1秒內能計算的hash演算法次數越多算力越大，挖的幣越多。

不同的幣種的挖礦演算法是不一樣，比特幣是sha256演算法，萊特幣是scrypt演算法，以太坊是Ethash演算法，所以不用的幣種之間的算力是沒有任何關係的

礦池

隨著區塊鏈的流行，像比特幣和以太坊全網的算力在不斷的呈指數級別上漲，單個裝置挖礦（solo挖礦）幾乎無法獲得收益，對於個人來說只能加入礦池共享收益。

礦池是將分散在全球的礦工及礦場的算力進行聯結，一起挖礦。礦池負責資訊打包，接入進來的礦場負責競爭記賬權。由於集合了很多礦工的算力，所以礦池的算力佔比大，挖到區塊的概率更高。礦池挖礦所產生的獎勵會按照每個礦工貢獻算力的佔比進行分配。相較solo挖礦，加入礦池可以獲得更加穩定的收益。

支援以太坊的礦池有

• 魚池(F2Pool):https://www.f2pool.com/
• 蟻池(AntPool):https://www.antpool.com/

使用CPU挖礦以太幣

         使用CPU來挖礦以太幣，因為效率、效益太低了，在目前的階段已經很難挖到，所以這裡只是作為舉例介紹，本文是在Linux環境下進行：

首先使用geth同步以太坊區塊鏈：

同步程序執行後，可以另開視窗登入控制檯：

同步需要花比較長的時間，同步情況可以通過web3.eth.syncing查詢，待web3.eth.syncing返回false說明同步完成:

挖礦前需要有賬號，如果沒有的話可以建立賬號，並且設定為挖礦的賬號

開始挖礦，設定24個執行緒

挖礦開始後可以檢視到日誌：

可以通過命名查詢是否在挖礦：

使用GPU挖礦以太幣

         目前來說即使是使用GPU進行solo挖礦也是比較難挖到的，所以推薦加入礦池。本文是使用Linux系統進行挖礦，機器顯示卡必須是NVIDIA或者AMD，本文是NVIDIA，可以用命令查詢:

本文加入魚池F2POOL，首先下載挖礦軟體Bminner

然後執行：

具體參考https://www.f2pool.com/help/start-mining/eth-etc/eth-etc

挖礦程序執行後，可以查詢NVIDIA GPU的執行狀況:

如果執行正常就可以在礦池頁上查詢到賬戶資訊：

https://www.f2pool.com/eth/0xa736b7dc09ab53c07b01c6e23b18d2e92271d4f3

參考

• http://baijiahao.baidu.com/s?id=1593093422301755464&wfr=spider&for=pc
• http://www.cocoachina.com/blockchain/20180206/22161.html
• http://miner.tools/tutorial/eth/45

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