比特币挖矿源代码分析.pdf

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1、比特币挖矿!!挖矿命令!2块结构!4创建块!5奖励比特币!6SHA256算法加密!8检验块!9工作量证明!10计算算力!12比特币网络!12页码：1/12挖矿命令!!!比特币客户端内嵌了挖矿模块，可以使用相关的命令开始挖矿、获取挖矿参数。!!!有2个方式可以挖矿。!!1、-gen!!在配置文件(默认文件名bitcoin.conf)中添加此项，为1时开始挖矿，为0时停止挖矿。!!客户端程序启动过程中，初始化(AppInit2)时获取此命令参数，进行挖矿。!!2、setgenerate命令!!命令格式是：setgenerategenerate(g

2、enproclimit)。!!generate为true时开始挖矿，false时停止挖矿，这个参数是必须有的。!!genproclimit表示挖矿CPU个数，这个参数是可选的，默认是-1，无限制，所有的CPU都运行挖矿。为0时停止挖矿。!!此命令最终会修改参数映射数组mapArgs中”-gen”项，从而决定后续是否进行挖矿。!!如果是regtest模式，此参数表示需要挖出的块个数，直到挖出指定的块数量时退出。!!!获取挖矿命令是：getgenerate。!!返回boolean值，true表示正在挖矿，false表示停止挖矿，默认是false。!!

3、!生产比特币!!!!生产比特币是在GenerateBitcoins函数。!!在GenerateBitcoins函数中，创建、停止挖矿线程，挖矿线程主函数是BitcoinMiner。!!创建指定数量的线程，但如果指定的线程数量为0，则停止挖矿。如果指定的线程数量小于0，则如果是测试网络，则只创建1个线程，否则创建的线程个数为CPU个数。!!挖矿线程保存在线程组中(boost::thread_group类型)。!!如果正在挖矿，即挖矿线程正在运行，则停止挖矿，即中断所有的挖矿线程，重新创建挖矿线程。!!!挖矿时，创建线程数组，创建所有的挖矿线程，每个

4、线程绑定挖矿BitcoinMiner函数，绑定钱包。!!页码：2/12挖矿线程!!!!线程主函数为BitcoinMiner。!!挖矿线程的优先级为THREAD_PRIORITY_LOWEST。!!线程重命名为”bitcoin-miner”。!!每个线程先创建一个基于钱包的KEY(CReserveKey类型)，然后开始循环挖矿。!!如果是回归测试模式，则立刻开始挖矿；否则，每隔1秒检验一次网络，直到网络节点连接上才进行挖矿，如果网络节点没有连接，则只能浪费时间挖过期的块。!!基于KEY创建新的块(CreateNewBlockWithKey)，保

5、存在块模版中，增加线程自己的计数(IncrementExtraNonce)。!!从堆栈中申请3块空间作为哈希缓冲区，16字节对齐，然后格式化哈希缓存区(FormatHashBuffers)。!缓冲区类型大小(字节)midstate32+16data128+16hash164+16!遍历缓冲区，用SHA256算法加密缓存区(ScanHash_CryptoPP)，如果找到一些块，则检验块是否有效(CheckWork)，检验之时，线程的优先级必须为THREAD_PRIORITY_NORMAL。统计算力。更新块的时间。!!如果是回归测试，生成1个块后就停

6、止挖矿。!!如果挖矿过程中网络连接失败，则停止挖矿。!!如果是测试网络，修改块的时间来修改需要的POW。!!挖矿过程中会打印日志。!!!页码：3/12块结构!!!!每个节点都会收集新的交易信息添加到块中，并且把交易信息保存到块的哈希树中，通过nonce值扫描块，使块的哈希值满足POW的要求。然后把块广播给每个节点，添加到块链中。块的第一个交易信息是创建了块的创建者拥有的新币的交易信息。!!!块结构主要涉及到CBlockHeader、CBlock、CBlockTemplate。!!类CBlockHeader类包含了块头的基本信息，如：版本、时间

7、戳等。!classCBlockHeader!{!public:!staticconstintCURRENT_VERSION=2;!//当前版本，默认是2!intnVersion;!!!!!!//版本!uint256hashPrevBlock;!!!!//上一个块哈希值!uint256hashMerkleRoot;!!!//Merkle哈希树根节点!unsignedintnTime;!!!!//创建块时的时间!!!!unsignedintnBits;!!!!!//下一个工作需要的POW!unsignedintnNonce;!!!!//Nonce值!

8、};!!nVersion默认是2。!!nNonce用于扫描块，使块的hash满足POW的要求。!!!!!类CBlock继承了CBlock