【冷知识】联合挖矿原理与收益

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联合挖矿对主链的区块构造没有任何影响，只需要矿池在主链的coinbase的ExtraNouce1字段中加入辅链区块的区块头hash值信息即可，共44个字节。

POW区块coinbase解析，点击查看“【挖矿从入门到精通】【入门篇】矿池如何下发任务”

例如BTC与NMC联合挖矿，则BTC的coinbase中ExtraNouce1信息中有以下字段:

高度599722比特币区块 图源：BTC.com

上图为20191017日爆出的高度为599722的比特币区块的coinbase交易。其字段输入字段为“��]e/BTC.COM/��mm�j�+�,^S��Ƒ;]&��# t%!iUO�=<�r�� X��”。

mm标识着从mm开始44个字节的内容为联合挖矿的辅链信息。此外ExtraNouce1中还有BTC.com矿池标识。一般区块浏览器根据此标识判断爆块矿池。

主链区块结构不发生变化，但是辅链的区块结构需要较大变动。

辅链需要在原有区块结构（区块头，交易列表）中加入一个AuxPOW结构。以BTC与NMC联合挖矿为例，此结构主要包括以下几个部分：

因为联合挖矿辅链区块结构与传统POW区块结构不同，所以原来不支持联合挖矿的辅链币种需要进行升级或硬分叉。例如狗狗币硬分叉后支持LTC联合挖矿。

验证方式：

传统的POW机制的验证区块是否爆块：

hash（BlockHeader）< 难度目标

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联合挖矿中辅链的验证区块是否爆块分两步验证：

1.验证hash（主链的BlockHeader）< 辅链难度目标

2.验证辅链的区块确实与主链的BlockHeader关联。

以BTC与NMC联合挖矿为例，由于BTC是典型的POW爆块机制，需要不断地变换可变字段的值计算hash（BlockHeader）来满足BTC自己的爆块难度目标，所以当NMC与BTC联合挖矿之后，NMC作为辅链就可以使用hash（BTC的BlockHeader）来对比自己的难度目标值，当达到要求，即可爆块。这样可以做到NMC借助于BTC的算力来完成自己的爆块工作，而因为BTC本身就需要计算hash（BTC的BlockHeader），相当于举手之劳，所以对BTC本身算力，收益毫无影响。

根据验证过程，可以得到，因为辅链要使用主链的区块头hash爆块，因此主链与辅链必须是同一Hash算法才可以进行联合挖矿。如BTC与NMC都是SHA256算法，LTC与狗狗币都是Scrypt算法。

验证过程：

以BTC与NMC为例，在同一矿池内，主链与辅链节点同时运行。

准备工作：

组建NMC区块的交易列表，然后得到区块头，（注意：辅链不用遍历Nouce等值，直接默认打包即可）算出区块头哈希值hash（nmc_block_header）。

将hash（nmc_block_header）填入BTC区块的coinbase中的ExtraNouce1字段中。

对BTC的区块头中的可变字段（Nouce，Time，ExtraNouce2）进行遍历运算hash（btc_block_header）。

hash（btc_block_header）分别与NMC难度目标与BTC难度目标对比。

若符合BTC难度目标则BTC爆块，NMC进入第二步验证。

若符合NMC难度目标但不符合BTC难度目标则BTC继续遍历，NMC进入第二步验证。

第二步验证：

确保NMC区块与BTC区块的关联，由辅链节点验证

根据AuxPOW结构中的btc_block_header_hash与辅链难度目标对比，再次确认hash（btc_block_header）< NMC难度目标。

根据AuxPOW结构中的btc_coinbase_txn，btc_coinbase_branch，btc_block_header_hash 验证btc_coinbase_txn被包含在主链区块中。

验证nmc_block_header_hash存在于btc_coinbase_txn。

验证结果无误则NMC爆块。

各矿池联合挖矿币种收益皆以比值的方式发放，比如LTC与狗狗币发放比值为1:2000（取多数数据）。这个收益是怎么如何算出？

高度1720792莱特币区块 图源：chain.so

高度2939363狗狗币区块 图源：chain.so

可以得到20191017数据：

狗狗币难度：2,315,320.67

莱特币难度：9,419,531.81

由于两者同时使用同一数据爆块，全网难度也同步变化，故单位时间产出一个莱特币区块的同时会产出9,419,531.81/2,315,320.67 约等于4个狗狗币区块。而狗狗币一个区块奖励目前为10000Doge，莱特币区块奖励为12.5LTC，所以平均产生一个莱特币会同步产生40000/12.5共3200个狗狗币。附当前主流矿池送狗狗币比例：

其余联合挖矿币种收益也可用类似方法计算。

1. 联合挖矿对矿工而言在算力不变的情况下增加收益。

2. 联合挖矿有利于辅链的算力稳定。