Nonce

比特币区块头有 80 个字节：版本、前一个区块的哈希值、Merkle 根、时间、nBits 和一个四字节的随机数。 Nonce 是一个无符号 32 位整数。更改它会更改序列化标头，从而更改双 SHA-256，而不会更改事务列表本身。

SHA-256 对于输入的微小变化没有给出有用的指示。随机数加 1 会创建一个几乎不相关的 256 位哈希，因此每次试验都是另一个概率试验。获胜值不能通过梯度进行。

四字节随机数为单个固定标头提供了 4,294,967,296 种可能性。当前的 ASIC 每秒会多次经过此范围，因此仅标头随机数对于现代挖矿来说是不够的。

矿池和挖矿软件在 coinbase 交易中使用 extranonce。尽管有这个名字，它并不是另一个块头字段。更改 extranonce 会更改 coinbase txid，然后更改 Merkle 根，这会创建一个全新的标头，其中包含 2^32 nonce 值的新空间。

Coinbase 交易是 Merkle 树叶。一旦其 txid 发生更改，更改就会通过树传播到标头中的 Merkle 根。因此，矿工收到一个新的标头，该标头具有相同的前一个块哈希值和几乎相同的块内容。

可以通过在允许的限制内更改 nTime 并滚动允许的版本位来获得额外的空间。 BIP320 描述了所选 nVersion 位的通用用途。这些都不会改变共识：生成的标头哈希必须仍然满足目标。

在矿池挖矿中，矿池或作业谈判者为工作人员分配唯一的 coinbase/extranonce 和其他参数，以便设备不会散列相同的值。 BIP23 还适用于随机数范围； Stratum 协议更有效地在大量 ASIC 之间分配搜索空间。

随机数本身的数值既不好也不坏。全节点对整个特定标头进行哈希处理，并将结果与​​从 nBits 派生的目标进行比较。低随机数不能证明什么；工作量证明只是整个标头的足够低的哈希值。

“随机数”一词也用在签名中，它可以是一个秘密的一次性标量，并且它的重复可能会危及私钥。另一方面，挖掘随机数是块头中的公共信息，不需要任何保密。这两个含义一定不能混淆。

Bitcoin Core 通过 getblockheader 返回区块的随机数、位和时间等。对于独立验证，可以精确地序列化 80 字节标头，执行双 SHA-256，并验证结果数值是否满足目标。