3. 采矿

Introduction

采矿（mining）这个词起源于类比黄金的加密货币。金或者其他的贵金属是稀缺的，数字令牌也是如此，而增加总量的唯一方法是通过采矿。这在Ethereum的领域中上也是恰当的，发布后再发行的唯一方式是通过采矿。不同于这些示例，采矿同时也是通过在块链中创建，验证，发布和传播块来保护网络的方法。 采矿以太网=保护网络=验证计算

那么什么是采矿呢？

像所有块链技术一样，Ethereme Frontier使用激励驱动的安全模型。大家一致的看法就是选择具有最高难度的块。矿工生产块，其他人检查有效性。除了其他良好形式的标准之外，块仅在包含给定难度的 工作证明（PoW） 时才有效。请注意，在Ethereum 1.1中，这可能会被一个 证据模型 所取代。

工作算法中使用的证明被称为Ethash（Dagger-Hashimoto的修改版本涉及寻找随机数输入到算法，使得结果低于一个特定的取决于难度的阈值。也就是是说，在Pow算法中，当验证工作十分琐碎和简单，不存在比枚举更好的策略。 如果输出具有均匀的分布，那么我们可以保证平均找到一个随机数所需的时间取决于难度阈值，故可以通过操纵难度来控制找到新块的时间。

动态调整难度，平均每12秒（即12秒的block时间）由整个网络产生一个块。这种时间间隔基本上是维护系统状态的同步，并保证维护一个分叉（允许双重支出）或重写历史是不可能的，除非攻击者拥有超过一半的网络挖掘能力（所谓的51％攻击）。

参与网络的任何节点都可以是矿工，并且其采矿的预期收入将与其相对的挖掘功率或哈希率成正比，即通过网络的总哈希率进行归一化的每秒尝试的时间数。

Ethash PoW记忆力很强，使得它基本上具有ASIC抗性。这基本上意味着计算PoW需要选择依赖于随机数和块头的固定资源的子集。这个资源（几GB大小的数据）被称为DAG。所述的DAG在每30000块中完全不同的（100小时的窗口，称为epoch），并需要一段时间来产生。由于DAG只依赖于块高度，所以它可以被预先生成，但是如果不是，则客户端需要等待该过程的结束来生成块。除非客户端预先提前拖延时间，网络可能会在每个epoch转换时遇到巨大的块延迟。

作为一种特殊情况，当您从头开始创建节点时，只有当DAG为当前epoch构建时，挖掘才会启动。

挖矿奖励

请注意，挖取“真正的”ether将以Frontier版本开始。在Olympics testnet中，在Frontier pre-release上挖取的ether没有任何价值（参见Olympic rewards）。

成功挖出块的PoW矿工会收到：

• 挖出块后的 静态奖励块，正好有5.0个Ether
• 所有在块内消耗的gas，即在获胜矿工提交的块中执行所有交易所消耗的所有gas，均由发件人补偿。作为协商一致协议的一部分，所发生的gas消耗被记入矿工的帐户。随着时间的推移，预计这些将使获得静态块奖励变得更加困难。
• 作为块的一部分的额外奖励也包括叔叔块（Uncles），每个叔叔占额外块的1/32

叔叔是旧有的块，也就是说父系块是包含块的祖先（最多6个块）。奖励有效的叔叔块（Uncles)，以消除网络滞后对采矿奖励分散的影响，从而增加安全性。PoW矿工成功挖出的块中所包含的叔叔块（Uncles）将接收静态块7/8 = 4.375 ether作为奖励。每个块最多允许2个叔叔。

Ethash DAG

Ethash使用DAG（有向非循环图）作为工作验证算法，DAG是为每个epoch生成的，即每30000个块（100小时）就生成一个。DAG需要很长时间才能生成。如果clients只在需要时生成，那么在发现新纪元（epoch）的第一个块之前，您会经历在每个epoch过渡期间的漫长等待。然而，DAG只取决于块号，所以它可以提前计算，以避免在每个epoch过渡期间的长时间等待。geth实现DAG自动生成，并一次维护两个DAGS，以实现平滑的历元(epoch)转换。当从控制台控制采矿时，DAG自动生成被打开和关闭。如果使用--mine选项启动ether，DAG自动生成被默认打开。请注意，客户端共享DAG资源，如果你在运行任何客户端的多个实例，请确保DAG自动生成至少在一个客户端上被打开

为任意时期生成DAG：

geth makedag <block number> <outputdir>

例如geth makedag 360000 ~/.ethash。请注意，ethash使用~/.ethash(Mac/Linux)或~/AppData/Ethash(Windows)作为DAG，以便它可以在客户端之间共享。