Extranonce

区块头是区块数据的简要摘要，其中包括一个 32 位的 nonce 字段。一个比特表示零或一；八个比特组成一个字节。在其他数据不变时，这个 nonce 字段提供 2^32 个值。再次计算相同区块头和相同 nonce，只会得到相同的哈希和结果。Extranonce 并不延长这个字段，而是改变其他数据，由此准备新的区块头。阿莱娜可以将其理解为换了一份任务，计数器便可以重新遍历。实际挖矿中，只要符合规则，区块头的其他部分也可能变化。 [1] [5]

这里的 coinbase 指每个区块的首笔交易，而不是交易所。软件改变其 extranonce 后，交易的编码数据和 TXID，也就是计算得到的交易标识符，都会变化。交易指纹通过逐层合并的树状结构，最终形成 Merkle root，即保存在区块头中的交易汇总指纹。软件必须重新计算受影响的分支。其他交易可以保持原样，却不能直接沿用旧的根。正是这条计算链，让新区块头获得不同的挖矿输入。 [1]

用一个简化模型来看：固定其他所有数据，允许两个 extranonce 字节完全自由变化。它们提供 2^16 种变化，与 32 位 nonce 结合，便有 2^48 种输入组合。这是可能尝试的数量，不是找到区块的数量。阿莱娜并没有获得更容易的条件，也不能确信这一组组合中一定有成功结果。它的实际价值在于还有新的空间可供搜索。增加可用空间本身也不会加快机器，计算仍要由机器逐一完成。 [1]

Extranonce 的空间不是一张毫无规则的空白表格。Bitcoin 的具体规则 BIP 34 要求，在 coinbase 输入中名为 scriptSig 的数据字段开头，放入正确编码的区块高度，也就是区块在链中的位置。100 字节的上限针对整个 coinbase scriptSig，而不只是 extranonce。软件必须为必填数据留出空间，并保持格式有效。如果阿莱娜覆盖了这些数据，后续计算就会在为一个无效区块寻找结果。 [3] [4]

在矿池中协同挖矿时，不同机器最好搜索不同的变化。Stratum V2 是分发挖矿任务的协议，它也通过划分 extranonce 来帮助实现这一点。上级服务器称为 upstream，会分配固定的 extranonce_prefix，即这些数据的起始部分。本地中间节点可以再为自己的客户端预留一部分，其余部分向下游 downstream 传递。这些方向相对于具体连接而言。拿到前缀并不意味着末端矿工可以随意修改它；保持它不变，有助于把参与者的工作分开。 [2]

在 Stratum V2 的扩展通道上，SubmitSharesExtended 会随结果一并提交可变字节。Coinbase 按以下顺序拼接：coinbase_tx_prefix、extranonce_prefix、extranonce、coinbase_tx_suffix。这些名称标识挖矿软件之间交换的数据部分。extranonce 字段必须具有约定的长度。即使较短的写法看起来代表同一个数字，不同的字节序列仍可能构成另一笔交易。计算机比较的是精确数据，而不是人对其大致含义的理解。 [2]

Stratum V2 中的 Standard Job 是 Merkle root 固定的任务。末端设备只能修改 version、nonce 和 nTime 中允许变化的部分，分别对应区块头的版本、计数器和时间。因此，它不会像扩展通道那样提交自己的 extranonce。上级软件可以准备新的 coinbase 和根，再提供另一份任务。阿莱娜的设备可能没有 extranonce 设置项，即使整套系统确实在使用这一机制。 [2]

假设旧任务的结果还在处理，新前缀就到了。Stratum V2 的 SetExtranoncePrefix 适用于该消息之后在相应通道，也就是对应挖矿会话中发送的任务。结果必须继续关联正确的 job_id，即任务标识符，以及该任务分配的空间。到处换成最新前缀，可能改变旧结果所依据的数据。Extranonce 的作用是创建不同的尝试并保持可追溯的任务关系，而不是事后改写任务。 [2]