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博彩百科:比特币挖矿

要想富,先挖矿?

比特币就像黄金,总量是固定的(2100万个),一般的小老百姓,没有钱去倒卖黄金赚差价,只能自己拎锄头去挖矿了。那么,在加密货币世界,虚拟层面的挖矿是什么一回事呢?本期,小8就为大家介绍挖矿的奥秘:

挖矿,是获取比特币的勘探方式的昵称。由于其工作原理与开采矿物十分相似,因而得名。此外,进行挖矿工作的比特币勘探者也被称为矿工。

工作原理

比特币矿工通过解决具有一定工作量的工作量证明机制问题,来管理比特币网络 —— 确认交易并且防止双重支付。

中本聪在他的论文中阐述说:“在没有中央权威存在的条件下,既鼓励矿工支持比特币网络,又让比特币的货币流通体系也有了最初的货币注入源头。”

中本聪把通过消耗CPU的电力和时间来产生比特币,比喻成金矿消耗资源将黄金注入经济。 比特币的挖矿与节点软件主要是透过点对点网络、数字签名1、交互式证明系统来进行发起零知识证明与验证交易。

每一个网络节点向网络进行广播交易,这些广播出来的交易在经过矿工(在网络上的电脑)验证后,矿工可使用自己的工作证明结果来表达确认,确认后的交易会被打包到资料块中,资料块会串起来形成连续的资料块链。中本聪本人设计了第一版的比特币挖矿程序,这一程序随后被开发为广泛使用的第一代挖矿软件Bitcoin,这一代软件从2009年到2010年中旬都比较流行。

每一个比特币的节点2都会收集所有尚未确认的交易,并将其归集到一个资料块中,矿工节点会附加一个随机调整数,并计算前一个资料块的SHA-2563散列运算值(又叫Hash,散列函数)。挖矿节点不断重复进行尝试,直到它找到的随机调整数使得产生的散列值低于某个特定的目标。

由于散列运算是不可逆的,查找到符合要求的随机调整数非常困难,需要一个可以预计总次数的不断试错过程。这时,工作量证明机制就发挥作用了。当一个节点找到了符合要求的解,那么它就可以向全网广播自己的结果。其他节点就可以接收这个新解出来的资料块,并检验其是否符合规则。如果其他节点通过计算散列值发现确实满足要求(比特币要求的运算目标),那么该资料块有效,其他的节点就会接受该资料块。

爆块奖励

除了将接收到的交易信息打包到区块,每个区块都会允许“发行”一定数量的新比特币,用来激励成功发现新区块的矿工。

一个矿机数组,现在以商用个人电脑挖矿已经没可能利润大于成本,必须以特制专用芯片大量串联后才能获利。

比特币系统按照预定的货币增发节奏决定发行的比特币数量。如果其他支付交易有给手续费的,那么矿工还会获得手续费。由于矿工可以自行决定是否将某一个交易信息打包到区块中,因此矿工有可能优先选择手续费较高的交易来打包。

区块产生速率的预期为每10分钟一个,但每个资料块中,新发行的比特币不能超过6.25个,而这个数字每产出21万个区块就会减半,大约每4年就会发生一次,2020年5月13日比特币第三次减半,减半后现在的爆块奖励为6.25个。因此,比特币的总数量不会超过2100万个。随着新发行比特币数量的下降,手续费将成为挖矿的主要动机。

那些在较早时期将电脑资源投入到比特币挖矿活动中的用户,相对于较晚加入的矿工而言,获得比特币容易得多。这样设计的原因,主要是为了保证在比特币的早期发展阶段可以吸引足够的计算力来处理资料块。事实上如果没人挖矿,比特币的初期交易活动就无法处理,比特币经济也将停止运行。

  • 2012年12月第一次减半
  • 第二次发生减半的实际时间是2016年7月9日 16:46:13 UTC,每个区块中新发行的比特币目前为12.5个
  • 2020年5月13日第三次减半,每个区块中新发行的比特币目前为6.25个

挖矿难度

为了使得资料块产生的速度维持在大约每十分钟一个,产生新资料块的难度会定期调整。

如果资料块产生的速度加快了,那么就提高挖矿难度;如果资料块产生速度变慢了,那么就降低难度。比特币系统在每隔2016个资料块被产出后(约两周的时间),会以最近这段时间的资料块产生速度,自动重新计算接下来的2016个资料块之挖矿难度。

而难度基本上就决定了一个有效的资料块标头(英语:Block Header)的 SHA-256 散列值应小于一定值,也就是说该散列值必须要恰好落在目标区间之内才算有效,当目标区间越小就意味着命中几率越低。换句话说就是挖矿的难度越高。

由于ASIC计算设备的爆炸式加入,目前挖矿难度呈现几何级数的上升,目前年均难度增长约为3%,让普通个人挖矿者的挖矿工作变得异常困难。

挖矿设备

比特币挖矿设备就是用于赚取比特币的计算机。这类计算机一般有专业的挖矿芯片,多采用安装大量显卡的方式工作,耗电量较大。计算机下载挖矿软件然后运行特定算法,与远方服务器通讯后可得到相应比特币,是获取比特币的方式之一

最早,比特币矿工都是通过Intel或AMD的CPU产品来挖矿。但由于挖矿是运算密集型应用,且随着挖矿人数与设备性能的不断提升难度逐渐增加,现在使用CPU挖矿早已毫无收益甚至亏损。

截至2012年,从2013年第一季度后,矿工逐渐开始采用GPU或FPGA等挖矿设备。同时,ASIC设备也在2013年中旬大量上市。

从2013年7月起,全网算力由于ASIC设备大量投入运营呈现直线上涨,以2013年7月的平均算力计算,所有CPU挖矿设备均已经无法产生正收益,而FPGA设备也接近无收益。2013年9月平均算力估算,现有的针对个人开发的小型ASIC挖矿设备在未来1-2个月内也接近无正收益。大量算力被 5 THash/s以上的集群式ASIC挖矿设备独占。个人挖矿由于没有收益,几乎被挤出挖矿群体。有一些比特币矿工则集资在某些可获取低价电力的地方兴建机房安装大批挖矿设备进行挖矿。

部分比特币矿工为省下自己挖矿的成本,将挖矿程序制作成恶意程序,在网络上感染其他人的电脑,来替自己挖矿。

矿池

由于比特币全网的运算水准在不断的呈指数级别上涨,单个设备或少量的算力都无法在比特币网络上获取到比特币网络提供的区块奖励。在全网算力提升到了一定程度后,过低的获取奖励的概率。促使一些“bitcointalk”上的极客开发出一种可以将少量算力合并联合运作的方法,使用这种方式创建的网站便被称作“矿池”(Mining Pool)。

在此机制中,不论个人矿工所能使用的运算力多寡,只要是透过加入矿池来参与挖矿活动,无论是否有成功挖掘出有效资料块,皆可经由对矿池的贡献来获得少量比特币奖励,亦即多人合作挖矿,获得的比特币奖励也由多人依照贡献度分享。

截止2020年5月,全球算力排名前五的比特币矿池有:F2Pool、Poolin、BTC.com、AntPool、58COIN&1THash,500彩票网近日收购的比特币挖掘项目就来自BTC.com旗下子公司。据统计,目前全球约70%的算力在中国矿工手中。

手续费

比特币矿工会对大部分交易收取少量费用,其主要目的是防止有人大量发送无聊的小额交易,浪费网络资源。当前每笔交易的手续费大部分是฿ 0.0001/KB (即0.0001btc/KB) ,实际上0.9.0版本之后将默认手续费降为฿ 0.00001/KB (即0.00001 btc/KB)。[9]因为大部分交易占用的数据量都小于1千字节,所以一般情况下฿ 0.00001(即0.00001 btc/KB)的手续费就足够了。同时,在将来比特币区块奖励较少时,手续费将成为矿工收入的主要来源,比特币的手续费会与该交易占用的字节数相关。

目前比特币系统中手续费的计算标准并非强制性的,因此用户也可以在交易进行时不给予任何手续费,但大多数矿工在组建资料块时通常会优先考虑带有较高手续费的交易,以便在挖矿成功时能获得较高的报酬,因此无附带任何手续费的交易,可能会需要等待较长的时间才能被处理并纳入区块链中。

此外,现在因为区块容量上限“1MB”以及近期比特币交易量大增的因素,手续费大幅上涨,而且等待交易被确认的时间也变长了许多。

由于挖矿耗时耗电,手续成本高。矿场主还需要支出矿机维护费用、场地租赁费用和电费支出,因此国内矿场一般分布在四川、云南、贵州、内蒙古等电费更便宜的地方。

除此之外,挖矿其实还是一项有着潜在政策风险的活动。由于其高耗电的特性,虚拟货币挖矿一度也被国家发改委发布的《产业结构调整指导目录(2019年本,征求意见稿)》纳入到“淘汰类产业”列表中,不过在正式稿中“逃过一劫”。可以预见的是,地方政府会更重视产业政策方向,对挖矿产业进行抑制。之前到处去偏远地区获取低廉电费的国内矿场,或许会慢慢消失。

注:

  1. 数字签名(又称公钥数字签名)是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串,这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。 它是一种类似写在纸上的普通的物理签名,但是使用了公钥加密领域的技术来实现的,用于鉴别数字信息的方法。 一套数字签名通常定义两种互补的运算,一个用于签名,另一个用于验证。
  2. 比特币像一个去中心化的点对点(P2P)数字货币运作。同样的,比特币也是免审查的,用户之间的转账不需要任何中间商来提供担保(无论用户相距多远)。任何连接到比特币网络的计算机或其他设备,都可以被视为是比特币网络的节点,这些节点之间也进行着相互的交流。
  3. SHA-2,名称来自于安全散列算法2的缩写,一种密码散列函数算法标准,由美国国家安全局研发,由美国国家标准与技术研究院在2001年发布。

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