究竟什么是挖矿?挖矿原理又是什么呢?为什么说比特币挖矿原理与区块链技术密不可分呢?明明挖矿会产生大量电费,为什么却依旧有这么多人趋之若鹜呢?本篇将从头开始介绍入门挖矿的相关概念,再到深度分析挖矿原理以及产生大量电费的原因,最后再为想要加入挖矿行动的读者们整理目前常见的矿机,现在就让我们一起往下看吧 !
什么是比特币挖矿?
一讲到「挖矿(英文mining)」,最直觉的联想便是比特币挖矿,会造成这样的结果,与比特币带起加密货币风潮有关。由于比特币的总数量为2100万,数量不是无限再生,因此想要挖到比特币,用户需透过电脑完成大量数学公式运算,而最快完成运算的用户可以得到比特币作为奖励。
有些朋友学习挖矿是为了想要靠它赚取被动收入,但挖矿对一般人来说需要的前期投入较大(POW),近期兴起的挖矿方式(POS)只要持有相应币种即可挖矿(比如BNB收益池、Staking等等),是一种低门槛的挖矿方法。
目前主流交易所如币安Binance都有Staking (POS)挖矿的入口,投资人可以借由存入相应币种来获得奖励。
下文也会对POS、POW挖矿方式进行介绍。
比特币挖矿、矿工、矿场
由于比特币的奖励机制与开采矿物相似,因此将矿工开采矿物的过程比喻成「挖矿」;投入比特币挖矿行动的人则被称为「矿工」;比特币则作为「矿场」,用于奖励最快完成运算的矿工。
说到这里,可能还是有人搞不懂,常与「矿场」一词搞混的「矿池」又是什么呢?
挖矿理论
一般而言,要想透过个人的力量挖到比特币,除非在比特币刚发行时,其数量较多,竞争对手也较少的情况,才可能做到,不然现阶段,尚未被开采的比特币数量愈来愈少,很难只透过个人的电脑运算能力挖到比特币,因此出现了一种联合大量演算能力的平台,用户为网站提供算力,而网站在结合庞大算力后比较容易挖到矿,再借由平分挖到的矿场给提供算力的用户,而其结合大量个人电脑运算能力网站,即为「矿池」。
简单来说,
「挖矿」即矿工开采矿物的过程;
「矿工」即投入挖矿行动的人;
「矿场」即作为奖励用的币种;
「矿机」即专门用来挖矿的设备;
「矿池」即结合大量个人算力的挖矿平台。
常见比特币挖矿方式
单机挖矿(Solo Mining)
不依靠他人,自己独立进行比特币挖矿,其挖到的矿场不需要被平分,但目前独立开采比特币的成本远远高于收益,因此目前较少人采用此方式。
合力挖矿(Pool Mining)
透过结合多人硬件的运算能力,一同开采比特币,即使开采到的比特币,需被平分给提供算力的用户们,其收益却依旧较单机挖矿来的高,因此是目前市面上主流挖矿方式之一。
云挖矿(Cloud Mining)
无论是单机挖矿还是合力挖矿,都需要用户提供硬件的运算能力,然而,许多想要加入挖矿行动的用户,却又不想花那么多心思研究如何用电脑来挖矿,因此云挖矿便是为了满足这样的市场需求而出现了。
云挖矿是指将矿场搭建在云端上,并向一般大众开放租借算力来获取收益,用户若是采用云挖矿的方式,即使不需要具备任何与挖矿相关知识也可享有挖到的矿场(BTC),因此此种挖矿方式门槛低,只需要付租借算力的钱即可参与。
然而,此模式诞生的原因与人们抱持着投机取巧的心态有关,因此云挖矿的诈骗非常多,选择云挖矿网站时要特别小心。
项目 | 挖矿门槛 | 优点 | 缺点 |
单机挖矿 | 最高 | 获利最高 | 成本最高 |
合力挖矿 | 次高 | CP值比单机挖矿好 | 获利需被平分 |
云挖矿 | 最低 | 不需维护矿机 | 诈骗机率高 |
比特币挖矿原理
要想了解挖矿原理,就要先从了解比特币挖矿原理开始,因为比特币除了是最重要的加密货币之外,它还是加密货币的先驱。
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比特币挖矿原理是建构在区块链基础之上,再结合工作量证明(Proof-of-Work,PoW)、区块奖励(Block Reward),才构成完整的比特币挖矿原理。
区块链原理:哈希函数、双密钥、数字签名
区块链运作基础是建构在哈希函数(英文:Hash function,又称哈希算法)、双密钥、数字签名,这三者之上,其中哈希函数的特点在于只能加密不能解密,而中本聪便是利用这种函数的特性,产生许多特定的哈希值,并为矿工们设计出一种穷举解题法。
穷举解题法是用土法炼钢的方式,逐一测试找出特定哈希值的解题方法,而这样的解题方式看似愚笨却暗藏玄机。在只能猜测的情况下,要想找出特定哈希值,便只能花费大量电脑运算时间才能测试出正确的数值,而长久下来,电脑运算会花费大量能源,因此电费非常可观。
简单来说,中本聪利用哈希函数只能加密不能解密的特性,创造了许多特定的哈希值,并要求矿工们的电脑们用穷举解题法来算出这些特定哈希值。
工作量证明PoW(Proof of Work)是什么?
工作量证明(Proof-of-Work,PoW)是指使用者需透过电脑来进行大量、复杂的运算,而运算期间所消耗的时间、能源,将作为矿工比特币挖矿的成本,因此挖矿往往需要付出巨额的电费作为代价,然而,要是没有这样的设定,比特币挖矿将没有门槛,比特币就会被随易滥採并失去价值。
换句话说,工作量证明(PoW)便是中本聪用于防止比特币被随意开采而制定出有条件(用户需耗费大量时间、电费)提供用户找出特定哈希函数的游戏规则。
质押证明POS(Proof of Stake)是什么?
相较POW挖矿方式需要大量的电力资源与硬件工具,POS允许矿工们池有相应的数字货币做为网路节点,用户只有持有相应币种便可以获取收益,这种更环保与低门槛的挖矿方式,逐渐受到更多币圈人的欢迎。
区块奖励
区块奖励(Block Reward)又称为爆块奖励,当矿工投入大量时间,并找出特定哈希值时,系统会给予比特币或手续费作为奖励,用于反馈矿工们所投入的成本。
比特币挖矿会得到比特币众所周知,但是手续费奖励又是怎么一回事呢?
当用户使用比特币进行买卖交易时,会被收取交易手续费,而这些手续费就是给矿工们的奖励,因为矿工是负责维持整个区块链运作的关键。顺带一提,手续费奖励将是2140年之后比特币发展的关键,因为预计到了2140年,比特币将被完全开采完毕,届时给予矿工的奖励将仅存手续费。
比特币挖矿赚钱
起初,在比特币刚出现时,会投入挖矿行列的人,大多是从事金融行业,或程序设计类的社会菁英们,他们因为相信比特币将作为加密货币领航者、新时代革命性技术等意义,因而投入挖矿行动。
随后,因为越来越多人加入挖矿行动,导致比特币的数量逐渐减少,价格也开始飙升,甚至还诞生专门为加密货币提供媒合交易的平台,也就是交易所,例如:币安、火币等。持有加密货币的用户,可以到交易所进行买卖比特币或其它虚币交易,借由低买高卖的方式从中赚取差价。
矿机的演变史
接下来,本文将依据挖矿主要处理器的演变顺序,依序介绍不同时期主流挖矿设备的特点:
CPU个人电脑
CPU(Central Processing Unit)中文为中央处理器,2009年比特币刚出现时,创始人中本聪并未专门设计比特币挖矿用的设备,因此当时皆用电脑本身内建的CPU算力来进行比特币挖矿运算,然而,随著越来越多人投入比特币挖矿行列,比特币的开採越来越难,CPU的演算能力逐渐无法满足挖矿所需的算力,大约从2010 年开始,CPU渐渐被挖矿效率更高的GPU取代。
GPU显卡矿机
GPU(Graphics Processing Unit)中文为图型处理器,别名又称显示卡、绘图晶片等,是显卡的处理器。2010年5月拉斯洛·汉耶兹(Laszlo Hanyecz),它是第一位用GPU取代CPU作为挖矿主力,此后,人们发现用GPU来挖矿的速率比CPU快上许多,因此GPU渐渐成为主要挖矿设备。
然而,GPU挖矿能力虽然强,但是它非常耗电之外,噪音也非常大,因此,到了2013年,出现了专门为挖矿打造的处理器,目前共有两种类型,一种为FPGA,另一种则是ASIC,这种专门用来挖矿的设备,被称为「矿机」。
FPGA矿机
FPGA(Field Programmable Gate Array)中文为现场可程序化逻辑闸阵列,它是一种可以重复编成的逻辑晶片。由于FPGA可以重复编成,因此比起ASIC,其长处在于容易修改、应用场合较多。
ASIC矿机
ASIC(Application Specific Integrated Circuit)中文为特殊应用积体电路,它是一种能根据客户需求做到客制化规格的积体电路,也是目前最主流用于挖矿的处理器。在挖矿原理中,哈希函数扮演著关键角色,它是整个比特币运算的基础,而ASIC能根据比特币挖矿的特殊需求,制定一种专门配合哈希函数的积体电路。因此,相较于FPGA,以ASIC为架构的矿机其运算能力较佳,耗电量也较低,目前业界专业矿机也多以ASIC为主。
优点 | 缺点 | |
CPU | 容易获得 | 运算能力弱 |
GPU | 1.挖矿能力效率高 |
1.高耗能,因此电费高
|
FPGA | 1.容易修改 | 1.挖矿效率比不上ASIC |
ASIC | 1.能制作客制化的晶片 |
1.不保值 |
挖矿原理ptt
你可知道,若是将全球因比特币挖矿所消耗的能源合计起来算,总量排名竟可排进全球前三十名,并且用电量远超荷兰、澳大利亚等大国。为了我们美丽的地球着想,在加入挖矿队伍之前,除了挖矿相关概念要了解之外,选择更环保的挖矿机具或方式也很重要。
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