【猫说】挖矿

什么是挖矿?

答:比特币中的“挖矿”实际上就是记账的过程,比特币的运算采用了一种称为“工作量证明(Proof of Work,PoW)”的机制,系统为了找出谁有更强大的计算能力,每次会出一道数学题,只有最快解出这道题目的计算机才能进行记账。而抢到记账权的计算机会获得25个比特币的奖励。通常把这个行为称为“挖矿”,把获得的比特币视为挖矿成功获得的奖励。

1.什么是挖矿?

精通比特币中对比特币挖矿的解释如下:

挖矿是增加比特币货币供应的一个过程。挖矿同时还保护着比特币系统的安全,防止欺诈交易,避免“双重支付”,“双重支付”是指多次花费同一笔比特币。矿工们通过为比特币网络提供算力来换取获得比特币奖励的机会。简单理解,挖矿的过程实际上是银行发币的过程,矿工除了发币之外,还承担了打包交易记账的工作。

矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上。每10分钟就会有一个新的区块被“挖掘”出来,每个区块里包含着从上一个区块产生到目前这段时间内发生的所有交易,这些交易被依次添加到区块链中。我们把包含在区块内且被添加到区块链上的交易称为“确认”交易,交易经过“确认”之后,新的拥有者才能够花费他在交易中得到的比特币。

矿工们在挖矿过程中会得到两种类型的奖励:创建新区块的新币奖励,以及区块中所含交易的交易费。为了得到这些奖励,矿工们争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题,这些难题的答案包括在新区块中,作为矿工的计算工作量的证明,被称为”“工作量证明”。该算法的竞争的机制以及获胜者有权在区块链上进行交易记录的机制,这二者是比特币安全的基石。

简单理解:比特币是一家区块链世界的银行,矿工就是比特币银行的工作人员,矿工挖矿的过程中完成了比特币银行铸币(发行比特币)和记账(打包交易)的全部工作。

有人工作,就要有人支付费用,区块奖励和交易手续费支付了矿工工作的全部费用,挖矿模式保证了比特币系统的安全、去中心化的自动运行。

2.比特币总数、区块减半和矿池

比特币总数:比特币在设计之初总量约为2100万个

区块减半:矿工通过创造一个新区块得到的比特币数量大约每四年(或准确说是每210,000个块)减少一半。开始时为2009年1月每个区块奖励50个比特币,然后到2012年11月减半为每个区块奖励25个比特币。之后将在2016年的某个时刻再次减半为每个新区块奖励12.5个比特币。基于这个公式,比特币挖矿奖励以指数方式递减,直到2140年。届时所有的比特币(20,999,999.98)全部发行完毕。换句话说在2140年之后,不会再有新的比特币产生。

矿池:由于有大量的矿工竞争挖矿,导致单个矿工的产出不稳定,为了获得稳定的挖矿产出,聪明的矿工设计了通过矿池把大家的算力集中在一起,在全网中占据一定的份额,这样就保证了稳定的挖矿产出的。分配产出时,矿池会根据单个矿工贡献给矿池的算力按照比例分配,矿池收取少量的手续费。

主流矿池和所占比例,排名前三的矿池都是中国的,全球算力已经达到了恐怖的4381974 TH/s

主流矿池

最近一个月排名前十位的矿池产出如下:

3.挖矿品种及矿机种类介绍

主流的矿工都是以asic矿机挖比特币为主,莱特币为辅,随着eth,zec,sc等其他区块链品种的出现,也有一部分矿工开始选择使用显卡矿机挖eth等mba币种。

ASIC矿机

ASIC矿机:

比特大陆生产的蚂蚁S9是现在市面上最主流的矿机,以功耗小著称产出大。其他厂商比如阿瓦隆,翼比特,神马矿机等

显卡矿机

显卡矿机:大多都是矿工用显卡自己组装,专业矿机厂商有熊猫矿机等。

二.挖矿投资的成本、收益和风险

1.挖矿成本

1.矿机成本:

矿机成本属于固定的一次性支出,蚂蚁矿机现在最先进的机器为14nm的S9,硅芯片的预计极限是7/10nm,再往下就会碰到难以逾越的量子效应右墙,因此有可能7/10nm是终极矿机,短期内下一代矿机还无法上市。从S9上市时的效应看,淘汰的是S5矿机,在现在很多电价便宜地区S7还在工作,所以一台机器可以挖很长时间。从硬件性能看一台机器至少可以正常工作3~5年,也就是说矿机的一次性投入,在算力不暴涨的情况下,至少可以提供3~5年的相对固定的产出。

蚂蚁S9矿机单台成本现货14000,期货9400,但是期货通常在2个月后上市,且很难抢购;显卡矿机以rx470为例6卡矿机成约15000元,2017年5月之后挖矿显卡长期缺货。

2.电价成本:

电价成本属于长期固定支出,电价越低,成本也就越低。以蚂蚁S9为例,每天耗电量36度,电费5毛每天电费支出18元,每月电费支出540,中国四川、云南拥有丰富的水电资源,内蒙、新疆拥有丰富的火电资源,中国的大多数矿场分布在以上几个省份,长期投入的话,最好找到便宜的电力资源。

3.其他成本:

比如维护成本:矿机故障维修,非正常状况下的停机等,比如场地成本,矿场租赁场地需要支付的成本等,比如维护人员的工资成本等。

2.挖矿收益

挖矿收益来源分两部分,即区块奖励和记账奖励。

1.区块奖励:

开始时为2009年1月每个区块奖励50个比特币,然后到2012年11月减半为每个区块奖励25个比特币,2016年再次减半为每个新区块奖励12.5个比特币,2020年会再次减半。

2.记账奖励:

每笔交易都可能包含一笔交易费,交易费是每笔交易记录的输入和输出的差额。在挖矿过程中成功“挖出”新区块的矿工可以得到该区块中包含的所有交易“小费”。目前,这笔费用占矿工收入的0.5%或更少,大部分收益仍来自挖矿所得的比特币奖励。然而随着挖矿奖励的递减,以及每个区块中包含的交易数量增加,交易费在矿工收益中所占的比重将会逐渐增加。在2140年之后,所有的矿工收益都将由交易费构成。

投资挖矿之所以风险低是因为在牛市可以卖币直接套现法币,熊市可以屯币等待币价上涨。挖矿带来的收益来自于以下几个部分:

1.卖币收益:

挖出来的币按照现价卖掉换取法币,可保证资产稳步增加。

2.屯币收益:

等待币价上涨带来的收益,以比特币为例,年初至今上涨了约5倍,eth年初至今上涨了30倍,如果是投资买币的话,很少有人可以拿的住手中的币。但是,同样的资金,如果投资矿机挖矿,按照比例一部分币卖掉,一部分币囤积起来,是可以享受到币价上涨带来的红利的。

3.ICO收益:

挖出来币直接拿来做ICO,其实是用低风险来博得高回报。比如用ETH ICO EOS,是低成本在一二级市场套利办法,比如挖出来的币在年初投资了公信宝或者量子链。

挖矿获得的币如果按照比例配置为50%卖币,30%屯币,20%参加ICO,其实为我们提供了源源不断的现金流(卖币收益)+资产(屯币收益)+子弹(参加ICO的子弹)

2.挖矿的风险:

1.算力暴涨:

算力暴涨是挖矿投资最大的风险,算力增加导致挖矿难度增加,导致收益减少,但由于自由市场中,无法避免竞争,算力增加的风险是可以被接受的。

2.币价下跌:

币市和股市一样也存在涨跌,牛市价格高,熊市价格低,当价格低到无法承担电费时,挖矿就无利可图,挖矿投资就无法继续。不过根据测算,电费5毛,币价6000以下才可能亏本,现在的币价接近30000,除非有特殊原因短期内币价下跌到6000的可能微乎其微。

3.系统风险:

比如分叉,比如最近从BTC分叉出了BCC,由于分叉的风险导致币价下跌,挖矿收益锐减。

但是由于铸币和记账是整个系统中最重要的工作,分叉之后的竞争币也是需要矿工来完成铸币和记账的过程,所以为了争取到更多的矿工来工作,相应的币种就会提供的更多的区块奖励和交易手续费。实际情况来看也是如此,BCC分叉后矿工在BTC和BCC中间切换来保证了利益的更大化,系统风险反而成为了矿工增加收益的机会。

4.政策风险:

由于越来越多的国家公开支持比特币,比如日本,韩国等已经承认比特币的货币属性,中国央行等五部委在2013年12月5日下午发布《关于防范比特币风险的通知》,虽然定义比特币不是货币,只是一种虚拟商品,但承认了投资比特币的合法化,即:比特币交易作为一种互联网上的商品买卖行为,普通民众在自担风险的前提下拥有参与的自由。内蒙乌海等地区政府牵头支持成立挖矿为主的大数据产业园,也反映了政府对于区块链投资的支持态度。

综上,投资挖矿的风险除了算力暴涨之外,其他的几种风险同样也是区块链投资中所要承担的风险,系统性风险中由于工作量证明的币种中都需要矿工,反而给矿工提供了更多盈利机会,保证了挖矿收益的相对稳定,所以投资挖矿是区块链投资中相对低风险的投资。

三.普通人如何参与?

挖矿已经不是13年时随便一台电脑就可以挖出比特币的时代了,大量专业矿场利用四川,云南的便宜水电,冬天又迁徙到新疆,内蒙使用便宜火电。散户想要参与有以下几个方法:

(1)联合挖矿

联合挖矿

币信的云算力,via矿池的云算力,比特大陆的算力托管合约都是散户参与的机会。优点:方便投资,不需要管理,缺点:手续费支付较高,电费较高,没有矿机所有权。

(2)自建矿场

专业矿场

自建矿场的优点:矿机100%所有权,收益有保障。缺点:投资大,风险大,需要寻找便宜的电力资源,自行维护成本也会高些。前段时间在四川考察过水电资源,合适的资源下,自建矿场挖矿的收益是超越很多投资品种的,对于普通的散户,自建矿场+联合挖矿也许是低成本低风险参与的一个机会,我们的自建矿场已经给很多007小伙伴提供福利了。

四、总结

投资挖矿是区块链投资中相对低风险,稳定收益的项目,提供了期待暴富而浮躁的ico,忽上忽下的币价起伏之外另一种平稳的选择,在资源允许的情况下,作为区块链投资避险的投资是值得尝试的。

第1章比特币世界里的会计

在理解什么是挖矿之前,我们先来理解我们日常经济活动中的银行的一个业务。我们使用银行账户进行汇款、取现和网银支付这些活动,银行就会在我们的账户上进行记账,银行是我们的会计。正因为银行能够帮全国人民记账,人民币这套货币系统才得于正常运行。帮用户记账是银行的最基础的功能。

比特币也是一套货币系统,用户使用比特币来支付,哪谁来帮用户记账呢?谁来充当比特币世界里的“银行”角色呢?答案是矿工。

我们知道银行帮我们记账是包含了一整套软件,还要雇一堆会计来对账,还要买大量的计算机来运行这些软件和让会计来操作对账。哪比特币世界里的矿工具体是一个什么样的物理实体呢?它们不会是怪物吧。

第2章矿工长什么样子

通过本系列的第一篇文章,我们知道了比特币是一个点对点的分布式计算系统。在那一篇文章里我们提到了一个最简化的比特币模型,是由10台电脑组成一个点对点的分布式计算系统,也就是比特币系统。这里的10台电脑都是矿工,当然也都是用户。

也就是说在最简化的比特币系统中(当年中本聪刚发明比特币时,仅有少数几个人使用比特币,那时就是最简化的比特币系统),矿工就是一台简单的PC机。矿工的硬件是PC机,软件是一个比特币钱包。它不需要人工对账,一切都是由这个网络自行记账,从来不会出问题,根本不需要也不可能需要人工对账。

现在比特币系统演化到了非常复杂,矿工早已不能是由简单的电脑来担当了,而由专业的硬件开发商做的矿机来担当,下面这张图就是一台矿机:

这些矿机本质上还是计算设备,里面的电路板搭载满了计算芯片,工作时不停地像我们PC机的CPU那样算啊算,一会我们会讲到它到底在算什么。

有人使用大量的这种矿机搭建成庞大的矿场,因为矿机需要消耗电来计算,有人为了挖矿就将一个水电站包下来挖矿,使用一排一排的厂房来摆矿机,非常的疯狂。如果你以前没有见过矿机,让你现在亲临一个矿场,你一定会大吃一惊。

而挖矿的软件也变的更复杂,最简化的比特币系统模型只需要钱包,但现在需要矿池和钱包共同运算。

第3章矿工在干吗?

在第1章里我们讲到了矿工其实就是和银行干着类似的事情——记账。这一章我们详细点表述这些疯狂的硬件和软件做成的矿工到底在干吗。

我们还是先讲一个我们生活中相似的案例来做类比。一家公司的会计和出纳每天都会收集员工的报销票据,然后整理填写成一本一本的账本,堆进公司的会计存储室。

类似的,在比特币世界里是这样的。

我们普遍用户使用比特币发起交易,一笔交易本质上就是一个大约200到500k左右数据。用户将交易广播到比特币网络,矿工节点就会收到交易。矿工会将他收到的交易都打包进一个叫区块的数据块,这个数据块目前平均大小是1M,一般能包含几百到几千笔交易。每新打包一个区块都会拼接到以前的区块,这样整个区块数据块就构成一条链,这就是区块链。

矿工就是干这事,收集用户发起的交易,然后打包成区块,然后拼接成区块链。

这个区块链就是比特币系统里的总账本,任何人使用比特币交易都会被记录到这个账本里,这个记录的工作就交给矿工来完成。整个收集、打包、拼接的过程全是由软件自动完成的,不需要人工干预。目前这个区块链几杯已经超过80G的数据量了,收集登录了从第一笔比特币交易到现在总共超过1.5亿笔交易。

当然矿工还会对交易的合法性进行验证,谁发起欺诈性的交易是骗不了矿工的。但矿工的核心工作就是做会计。

第4章矿工为什么会干会计?

上面讲到了运行矿机需要消耗电,甚至有人会包下整个水电站来运行矿机,这可是很费钱啊。而且矿机本身是非常贵的,我们买一台PC机好的也就五六千块,一台图上的矿机也是几千块啊。哪为什么会有人花这么多钱去挖矿呢,对他有什么好处呢?

好处大大的有。

比特币这套系统为了鼓励人们去挖矿,设定了一个规则:只要你遵守规则成功抢到一次记账的权力,那系统就会给你奖励一些比特币。(这个“一些”最开始在2009年是50个比特币,然后平均四年半减半,到了2012年变成了25个比特币,现在变成了12.5个比特币。)这个叫区块奖励。

参与挖矿的人就是为了抢夺这份区块奖励,才大量购买矿机,甚至到了直接购买水电站去挖矿。

另外区块奖励也是比特币发行的策略,天底下所有的比特币就是从区块奖励开始诞生的。又因为每隔四年半奖励会减半,到了2140年,理论上比特币总量将无限接近2100万个。当然因为早期会有大量的人因为不在乎会丢失比特币,所以最终问题肯定达不到2100万个。

现在的问题是,系统如何决定将区块奖励发给哪一个矿工呢?

第5章区块奖励凭什么发奖?

我们评奖学金是凭学习成绩,矿工是凭什么拿到区块奖励的呢?

说来很奇怪,和运气非常相关。

比特币系统的记账权力是要争夺的,争夺的规则其实非常简单,就是大家抛硬币,谁先抛出合乎规则的硬币序列谁就赢。这就是矿机运算的核心内容,矿机算的东西本质上是抛硬币。

比特币矿机计算的东西专业术语叫计算区块头信息哈希值小于某个数值的数。其本质上就是一个随机数。谁先算出这个数,就可以获得接下来给比特币网络记账的权力。也就可以拿到区块奖励,和相应的交易转账手续费。

可以这样来形象理解,挖矿的计算过程,比特币这套系统每10分钟会给一道题,这道题就是让大家去抛硬币,胜出规则是,连续抛出正面向上多少次就算赢。

所以谁的计算设备抛硬币抛的快谁就更能抢到比特币的区块奖励,这个抛硬币的快慢叫算力。所以也不能说是靠运气哈,还得靠实力,虽然这个实力是由抛硬币这种碰运气机会组成的。

目前全世界在玩这个抛硬币游戏的计算机的抛硬币能力是每秒能抛 1.6*10^18次方。这是非常非常非常大的。

这个矿机抛硬币和系统验证你抛的对不对的过程就叫工作量证明,也就是比特币世界里经常提到的POW。我们下一篇科普文会解释这个概念。

第6章结束语

比特币是由一系列概念和技术作为基础构建的系统,理解起来并不会很难,只要一个一个概念慢慢摸清楚,就OK了。

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