一、背景
stratum协议是目前最常用的矿机和矿池之间的TCP通讯协议。先简要说明挖矿的网络架构。
二、挖矿的网络架构
比特币是一个去中心化的网络架构，通过安装比特币守护程序的节点来转发新交易和新区块。而矿机、矿池也同时形成了另一个网络，我们称之为矿工网络。
矿工网络分成矿机、矿池、钱包等几个主要部分，有时矿池软件与钱包安装在一起，可合称为矿池。
矿机与矿池软件之间的通讯协议是stratum，而矿池软件与钱包之间的通讯是bitcoinrpc接口。
三、stratum协议
1、任务订阅
矿机启动，首先以mining.subscribe方法向矿池连接，用来订阅工作。
{"id": 1, "method": "mining.subscribe", "params": ["cpuminer/2.5.0"]}
参数中指名矿工软件的名称和版本号。
服务器端返回信息：
{
"id":1,
"result":
[
[
["mining.set_difficulty","deadbeefcafebabe0100000000000000"], //后面是stratum session id
["mining.notify","ae6812eb4cd7735a302a8a9dd95cf71f"]
],
"08000002", // ExtraNonce1 十六进制
4 // ExtraNonce2_size 字节
],
"error":null
}
其中：
ae6812eb4cd7735a302a8a9dd95cf71f是订阅号；
08000002是ExtraNonce1，用于构建coibase交易；
ExtraNonce2_size为4，矿机ExtraNonce2计数器的字节数。
2、任务分配
该命令由矿池定期发给矿机，当矿机以mining.subscribe方法登记后，矿池应该马上以mining.notify返回该任务。
{
"method":"mining.notify",
"params":[
"bf", // 作业ID
"4d16b6f85af6e2198f44ae2a6de67f78487ae5611b77c6c0440b921e00000000", //previous block hash
"010000000100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 00ffffffff20020862062f503253482f04b8864e5008", //generation tx part1
"072f736c7573682f000000000100f2052a010000001976a914d23fcdf86f7e756a64a7a9688ef9903327048ed988ac00000000", //generation tx part2
["c5bd77249e27c2d3a3602dd35c3364a7983900b64a34644d03b930bfdb19c0e5", "049b4e78e2d0b24f7c6a2856aa7b41811ed961ee52ae75527df9e80043fd2f12"], // merkle branches 默克尔树分支
"00000002", // block version
"1c2ac4af", // nBits encoded network difficulty
"504e86b9", //nTime，时间戳
false // clean jobs，如果是true，则表示其它矿工爆块了，开始新一轮计算
]
}
其中：
任务号：”bf”；
前个区块HASH：
"4d16b6f85af6e2198f44ae2a6de67f78487ae5611b77c6c0440b921e00000000"；coinbase第一部分：
"010000000100000000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000ffffffff20020862062f503253482f04b8864e5008"；coinbase第二部分：
"072f736c7573682f000000000100f2052a010000001976a914d23fcdf86f7 e756a64a7a9688ef9903327048ed988ac00000000"；交易ID列表：
[“c5bd77249e27c2d3a3602dd35c3364a7983900b64a34644d03b930bfdb19c0e5”, “049b4e78e2d0b24f7c6a2856aa7b41811ed961ee52ae75527df9e80043fd2f12”]；
区块版本号：”00000002″；
nBit:”1c2ac4af”；
当前时间：”504e86b9″；
清理任务：如果为true,则矿机中止所有任务，马上开始新任务；如果是false则等当前任务结束才开始新任务。
3、矿机登录
矿机以mining.authorize方法，用某个帐号和密码登录到矿池，密码可空，矿池返回true登录成功。该方法必须是在初始化连接之后马上进行，否则矿机得不到矿池任务。
{
"id": 2,
"method": "mining.authorize",
"params": ["myAzQj4bH4mMF2GpoLSY2v4qVquASTpzR4", "x"]
}
服务器返回true，表示用户验证通过
{"id":2,"result":true,"error":null}
4、结果提交
客户端发现一个nonce，提交给服务器
{
"method": "mining.submit",
"params": [
"miner1", //worker name
"bf", //job id
"00000001", //extranonce2
"504e86ed", //nTime
"b2957c02" //nonce
],
"id":4
}
服务器返回结果，返回true表示服务器认可客户端的工作
{
"id":4,
"result":true,
"error":null
}
其中：
用户名：”miner1″；
任务号：”bf”；
ExtraNonce2：”00000001″；
当前时间：”504e86ed”；
nonce:”b2957c02″；
5、难度调整
难度调整由矿池下发给矿机，以mining.set_difficulty方法调整难度，params中是难度值。
{"id":null,"method":"mining.set_difficulty","params":[8]}
矿机会在下一个任务时采用新难度，矿池有时会马上下发一个新任务并且把清理任务设为true，以便矿机马上以新难度工作。
四、一般通讯过程
一般的矿机与矿池通讯过程就如下所示：
