比特幣的產生----挖礦原理

我們約定如此：每個區塊的第一筆交易進行特殊化處理，該交易產生一枚由該區塊創造者擁有的新的電子貨幣。

價值背書

這種將一定數量新貨幣持續增添到貨幣系統中的方法，非常類似於耗費資源去挖掘金礦並將黃金注入到流通領域。此時，cpu的時間和電力消耗就是消耗的資源。

挖礦原理 

工作量證明（proof-of-work，pow）

我們在區塊中補增一個隨機數(nonce)，這個隨機數要使得該給定區塊的隨機雜湊值出現了所需的那麼多個0。

比特幣網路中任何一個節點，如果想生成一個新的區塊並寫入區塊鏈，必須解出比特幣網路出的工作量證明的迷題，俗稱比特幣挖礦。這道題關鍵的三個要素是工作量證明函式、區塊及難度值。

工作量證明函式（sha256()）

雜湊函式（hash function），也稱為雜湊函式，給定一個輸入x，它會算出相應的輸出h(x)。
比特幣系統中使用的工作量證明函正是sha256。是由美國國家安全域性設計，到目前為止，還沒有出現對sha256演算法的有效攻擊。

難度值（difficulty）
比特幣的區塊大約每10分鐘生成一個，每2016個塊調整一次難度，調整公式:
新難度值 = 舊難度值 * ( 過去2016個區塊花費時長 / 20160 分鐘 )

目標值（target）

最大目標值：
0x00000000ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff
比特幣工作量證明的目標值的計算公式如下：
目標值 = 最大目標值 / 難度值

coinbase交易

每個區塊的第一筆交易叫做coinbase交易。coinbase交易是一筆特殊交易，因為它包含了挖礦獎勵。和普通交易不同，coinbase交易的輸入不包含utxo，而是輸入一個coinbase值，用於憑空創造比特幣。coinbase交易有一個輸出，向礦工的比特幣地址支付比特幣。

工作量證明的過程
可以把比特幣礦工解這道工作量證明迷題的步驟大致歸納如下：
1.生成coinbase交易，並與其他所有準備打包進區塊的交易組成交易列表，透過merkle tree演算法生成merkle root hash
2.把merkle root hash及其他相關欄位組裝成區塊頭，將區塊頭的80位元組資料（block header）作為工作量證明的輸入
3.不停的變更區塊頭中的隨機數即nonce的數值，並對每次變更後的的區塊頭做雙重sha256運算（即sha256(sha256(block_header))），將結果值與當前網路的目標值做對比，如果小於目標值，則解題成功，工作量證明完成。

pow計算公式如下：

注：
挖礦的本質
工作量證明方案解了一個比拜占庭將軍問題更難更挑戰的問題，就是在參與者集合未知的情況下，實現共識的一致性，支撐比特幣安全的去中心化的自發共識機制。比特幣只是對完成工作量證明節點的一種獎勵形式。

中本聰的主要發明就是這種去中心化的自發共識機制。