在当今数字货币的热潮中，以太币（Ethereum）作为一种去中心化平台和智能合约的代表，其挖矿机制备受关注。挖矿不仅是获取以太币的方式，更是维护区块链网络安全的重要环节。在本文中，我们将深度解析以太币的挖矿机制，揭示其背后的精妙之处。
以太币的挖矿机制是如何运作的呢？首先，让我们来了解一下挖矿的基本原理。挖矿是通过计算能力竞赛来验证交易并将其打包成区块的过程。在以太坊网络中，矿工通过解决复杂的数学难题来竞争生成新区块，并获得相应的奖励。这个过程被称为“工作量证明”（Proof of Work）。
随着以太币的价格不断攀升，挖矿也变得越来越具有吸引力。矿工们纷纷加入挖矿的行列，希望能够分享这一丰厚的奖励。然而，挖矿并非易事，需要投入大量的计算资源和电力成本。尤其是随着挖矿难度不断增加，普通矿工很难独自完成挖矿任务。
为了解决这一问题，挖矿池（Mining Pool）应运而生。挖矿池是由多个矿工共同组成的网络，他们共享算力，共同挖矿，最终按照贡献来分享挖矿奖励。这种集体的方式不仅降低了单个矿工的风险，还提高了整体的挖矿效率。
除了传统的“工作量证明”机制外，以太坊正在逐步转向“权益证明”（Proof of Stake）机制。在权益证明中，矿工需要抵押一定数量的以太币作为担保，然后根据持有的代币数量来决定获得奖励的概率。这种机制不仅能够降低能源消耗，还能够提高网络的安全性。
随着区块链技术的不断发展，以太币的挖矿机制也在不断演进。未来，随着以太坊2.0的推出，挖矿将迎来全新的变革。无论是传统的“工作量证明”还是新型的“权益证明”，以太币的挖矿机制都将继续发挥着至关重要的作用，推动着区块链技术的发展。
在这个充满变数的数字货币世界里，以太币的挖矿机制无疑是一个备受关注的话题。通过深度解析以太币的挖矿机制，我们不仅能够更好地理解区块链技术的本质，还能够洞悉未来数字货币的发展趋势。让我们一起探索以太币的挖矿之谜，感受数字货币的魅力所在。
设计目标
抵抗矿机(ASIC Resistance)。使用专门优化的芯片产生的挖矿优势应该尽可能的小，小到即使使用普通CPU挖矿也能产生收益。
轻客户端可验证。轻客户端应该有能力验证每一个块的真实性。目标是在普通桌面电脑上运行用C实现的验证算法，验证时间小于0.01秒，用Python或者Javascript小于0.1秒，使用内存不超过1MB。
挖矿算法
以太币(ether)的挖矿算法叫做Ethash, 又名Dashimoto (Dagger-Hashimoto)，是Hashimoto算法结合Dagger之后产成的一个变种。它的特点是挖矿的效率基本与CPU无关，却和内存大小和内存带宽正相关。对内存大小和带宽的要求意味着那些通过共享内存的方式大规模部署的矿机芯片并不能在挖矿效率上有线性或者超线性(super-linear)的增长。
接下来让我们看看Dashimoto的基本流程：
对于每一个块(block)，先计算出一个种子(seed)。种子的计算只依赖于当前块的信息，例如block number以及block headers。
使用种子产生32MB的伪随机数据集，称为cache。轻客户端需要保存cache。
基于cache再生成一个1GB大小的数据集，称为the DAG。这个数据集中的每一个元素都只依赖cache中的某几个元素，换句话说，只要有cache就可以快速计算出DAG中指定位置的元素。完整的可挖矿的客户端需要保存DAG。
挖矿可以概括为从DAG中随机选择元素然后对其进行hash的过程。验证的过程也是一样，只不过不是从DAG里面选择元素，而是基于cache计算得到指定位置的元素，然后验证这个元素集合的hash结果小于某个值。由于cache很小, 而且指定位置的DAG元素很容易计算，因此验证过程只需要普通CPU和普通内存即可完成。
cache和DAG每一个周期更新一次，一个周期的长度是1000个块。也就是说这1000个块产生的cache和DAG是完全一样的，因此挖矿的主要工作在于从DAG中读取数据，而不是更新cache和DAG。DAG的大小随时间的推移线性增长，从1GB开始，每年增加大约7GB – 因此到2015年12月大约是8GB, 到2016年12月大约15GB。
注：以上步骤中的数字已经随着开发的推进有了调整，准确值请参考源代码。
挖矿软件
我们预计在上线之时将有至少两种挖矿方式：
使用Mist客户端(官方客户端实现，基于Go语言)进行CPU挖矿。
通过以太坊守护进程(eth daemon)和sgminer的组合进行GPU挖矿。守护进程和sgminer之前的数据通讯可以通过JSON-RPC API完成。目前有两个API和挖矿有关：eth_getWork以及eth_submitWork。
