什么是挖矿？

比特币挖矿是利用计算机硬件为比特币网络做数学计算进行交易确认和提高安全性的过程。作为对他们服务的奖励，矿工可以得到他们所确认的交易中包含的手续费，以及新创建的比特币。挖矿是一个专业的、竞争激烈的市场，奖金按照完成的计算量分割。并非所有的比特币用户都挖矿，挖矿赚钱也并不容易。

你可以使用采矿硬件与网络上的所有人竞争来赚取比特币。更快的比特币挖矿硬件每秒钟能够进行更多次尝试来赢得这张彩票，而比特币网络本身大约每两个星期调整一次，以保持每十分钟获得一个获胜区块哈希。从整体上看，比特币挖矿保证了交易的安全，交易记录储存在比特币的公簿——区块链中。通过随机抽取彩票，其中电力和专用设备是入场价格，这个花费被用来破坏比特币的网络规模，它是通过所有挖矿参与者所花费的哈希能力来实现的。

比特币挖矿是向比特币过往交易的公开总账簿添加交易记录的过程。过去交易的总账簿被称为区块链，因为它是区块组成的一条链。区块链用于向网络的其余部分确认已经发生的交易。

比特币节点使用区块链来将合法的比特币交易与尝试重新花费已在其他地方使用的货币进行区分。

比特币挖矿被有意设计为资源密集型和困难型，这样矿工每天发现的区块数可以保持稳定。单独的区块必须包含被认为有效的工作量证明。这种工作量证明可以在其他比特币节点每次接收到一个区块时进行验证。比特币使用哈希现金 HashCash 工作量证明机制。

挖矿的主要目的是允许比特币节点达成安全、防篡改的共识。挖矿也是用于将比特币引入系统的机制：向矿工支付任何交易费用以及新创造的钱币的「补贴」。这两者的目的都是以分散的方式传播新的钱币，并激励人们为系统提供安全。

比特币挖矿之所以这样称呼是因为它类似于其他商品的开采：它需要消耗，并且慢慢地提供新的钱币，其速度类似于从地面开采黄金等商品。

技术背景

在挖矿期间，你的比特币挖矿硬件在所谓的区块标头上运行加密哈希函数（两轮 SHA-256）。对于尝试的每个新哈希，挖矿软件将使用一个不同的数字作为区块标头的随机元素，这个数字称为 nonce 随机数。取决于随机数以及区块标头中的其他内容，哈希函数将产生一个类似于如下所示的哈希：

93ef6f358fbb998c60802496863052290d4c63735b7fe5bdaac821de96a53a9a

您可以把这个哈希看成一个很长的数字。这是一个十六进制数字，字母 A-F 代表 10-15。为了确保大约每 10 分钟发现一次区块，有一个所谓的难度目标。要创建一个有效的区块，您的矿工必须找到一个低于难度目标的哈希。所以如果难度目标是 1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

任何从零开始的数字都将低于目标，例如：

0787a6fd6e0782f7f8058fbef45f5c17fe89086ad4e78a1520d06505acb4522f

如果我们降低目标至 0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

我们现在需要开始有两个零以便低于该目标：

00db27957bd0ba06a5af9e6c81226d74312a7028cf9a08fa125e49f15cae4979

因为目标是这样一个数位众多的庞大数字，人们通常使用一个更简单的数字来表达目前的目标。这个数字叫做挖矿难度。挖矿难度代表与第一个区块相比生成当前区块的难度要大多少。所以 70000 的难度意味着要生成当前的区块，你所做的工作比中本聪 Satoshi Nakamoto 生产第一个区块时所做的工作要多 70000 倍。公平地说，那时候的挖矿硬件和算法要慢很多，也不如现在这样优化。

为了保持约每 10 分钟找到一次区块，每 2016 个区块使用一个共享公式来对难度进行调整。网络试图对它进行更改，这样在当前全球网络处理能力下，2016 个区块大约需要 14 天。这就是为什么当网络能力上升时，难度也会上升。

比特币挖矿硬件

矿机，最早中本聪发明比特币的时候，是希望人人都能参与，是不希望有专门的挖矿矿机产生的。随着挖矿所需算力的不断上升，有人发明了专门挖矿的专业设备，就是矿机。

矿场，集中矿机挖矿的物理集合。

矿池，为提升比特币开采稳定性，将分散在全球的矿场的算力集合起来，奖励的比特币按算力占比分给矿工。

最早做矿机的企业是做芯片起家，矿机由芯片、散热、电池等部件构成，其中决定这台矿机能不能挖出更多币的最核心的部件就是芯片。

现在全球最知名的比特币矿机有两家，比特大陆的蚂蚁矿机、张楠赓的阿瓦隆矿机。后者也是 ASIC 矿机的发明者。还有其他一些矿机也有知名度，如曾经风靡一时的 KnCMinner。瑞典老牌比特币挖矿机生产商 KnCMiner，曾获得共计约 3200 万美元融资，遗憾的是在 2016 年 5 月宣布破产。此外还比较著名的矿机有国内的龙矿矿机、闪电矿机等。

因为中国的水电便宜，现在全球的矿场有一大部分集中在中国的水电、火电比较便宜的地方，如四川、新疆、内蒙等地。早期矿场多为几个人合伙开矿场。现在也有企业加入进来将矿场规模化。

做矿池的也是以中国的矿池居多。全球矿池大大小小约 40 家左右，从当前全球算力排名前十来看，比特大陆的蚁池、BTC.COM、BW.COM、神鱼的鱼池、比特币中国的国池、海洋的 Via BTC、HaoBTC 等都是中国人运营的矿池。仅有美国的 BitFury、捷克的 Sluch Pool 可以挤进前十，占一席之地。

CPU

起初，使用 CPU 挖矿是开采比特币的唯一方法，并使用原始的 Satoshi 客户端完成。为了进一步确保网络安全和赚取更多的比特币，矿工们在许多方面进行了创新，近年来，CPU 挖矿相对来说是无用的。您可能会使用笔记本电脑挖矿几十年而挖不到一个比特币。

GPU

在网络开始后大约一年半左右，人们发现高端显卡在比特币挖矿中效率更高，一切都改变了。CPU 比特币挖矿让位给了 GPU （图形处理单元）。一些 GPU 的大规模并行性质允许比特币采矿能力提高 50 至 100 倍，同时每单位工作使用的功率降低了许多。

虽然任何现代 GPU 都可以用于挖矿，但是 GPU 架构 AMD 系列在开采比特币时远远优于 nVidia 架构，而 ATI Radeon HD 5870 在当时成为了最具成本效益的选择。

FPGA 现场可编程门阵列

与 CPU 至 GPU 的过渡一样，比特币挖矿领域将技术食品链推向了现场可编程门阵列。随着 Butterfly Labs FPGA「Single」的成功推出，比特币挖矿的硬件环境让位于专用于比特币挖矿的专门制造的硬件。

虽然 FPGA 的采矿速度并没有像 CPU 至 GPU 的过渡那样提高 50 至 100 倍，但是它们的优势在于功率效率和易用性。典型的 600MH/s 显卡消耗的功率大于 400 瓦，而典型的
FPGA 挖矿设备在 80 瓦功率下提供 826MH/s 的哈希率。

这种 5 倍的改进使得第一个大型比特币矿场的建造能够得到运营盈利。比特币挖矿业诞生了。

ASIC 专用集成电路

比特币挖矿领域现在正处于专用集成电路 ASIC 时代。ASIC 是专门为做一件事而设计的芯片。与 FPGA 不同，ASIC 不能再利用来执行其他任务。

专门设计用于开采比特币的 ASIC 只能开采比特币，今后也只能用于开采比特币。与所有之前的技术相比，ASIC 的散热功率提高了 100 倍，同时降低了功耗，从而弥补了 ASIC 的不灵活性。

与 ASIC 之前的所有硬件不同，当涉及破坏性的挖矿技术时，ASIC 可能是「终点线」。CPU 被替换为 GPU，然后被 FPGA 取代，再被 ASIC 替代。现在甚至在不久的将来都没有什么可以替代 ASIC。

将来会出现对 ASIC 产品的逐步完善以及效率提高，但与之前的技术进步不同，不会有产品能提供哈希能力 50 至 100 倍的增长或 7 倍的功耗降低。这使得 ASIC 设备上的功耗成为任何 ASIC 产品的最重要因素，因为 ASIC 挖矿设备的预期使用寿命比比特币挖矿的全部历史都长。

可以想象，如果设备的功率足够高且电力成本不超过其产出，那么今天购买的 ASIC 设备在两年后仍将持续挖矿。挖矿盈利能力也由汇率决定，但在任何情况下，挖矿设备的能效越高，利润就越大。如果您想在比特币挖矿业尝试您的运气，那么这个比特币挖矿器可能是最为划算的。

比特币挖矿软件

有两种基本的挖矿方法：您自己或作为比特币矿池的一部分或签订比特币云挖矿合约并确保避免比特币云挖矿诈骗。几乎所有的矿工都选择在一个矿池里挖矿，因为它能缓和比特币挖矿过程中的固有运气。

在您加入矿池之前，请确保您拥有一个比特币钱包来存放您的比特币。接下来，您将需要加入一个挖矿池，并设置您的挖矿器连接到该矿池。使用矿池挖矿，矿池中任何成员生成的每个区块的利润将根据成员贡献的哈希量在成员之间进行分配。

比特币挖矿占据多少带宽？如果您正在使用比特币挖矿器在矿池中挖矿，那么这个数量应该可以忽略不计，大约 10 MB/ 天。但是，您需要的是极佳的连接，这样您可以尽可能快地获得工作上的任何更新。

这样可以使矿池成员获得更加频繁、稳定地支付，这称为减少差异。但是矿池可能收取的费用会减少您获得的支付。单独挖矿会带给您大量的、不频繁的支付，矿池挖矿会带给您较小的、频繁的支付，但是如果您长期使用零费用矿池，那么这两种方式的回报是相同的。

比特币挖矿难度

比特币开采一个区块是困难的，因为区块标头的 SHA-256 哈希必须低于或等于目标，以便区块被网络接受。

为了解释目的，可以简化此问题：一个区块的哈希必须以一定数量的零开头。计算从许多零开始的哈希的概率非常低，因此必须进行许多尝试。为了在每轮生成一个新的哈希，nonce 将递增。有关更多信息，请参阅工作量证明。

比特币网络难度指标

比特币挖矿网络难度是对于与最简单的方法相比找到新区块的困难程度的衡量。每 2016 个区块将重新计算一个值，这样如果每个人都在这个难度下挖矿，则之前的 2016 个区块会在两个星期内产生。在这种条件下，平均每十分钟就会产生一个区块。

随着越来越多的挖矿器加入，区块生成的速度将会上升。随着区块生成率的上升，难度将上升以进行补偿，以便推动区块生成速度的下降。恶意挖矿器发布的任何不符合要求难度目标的任何区块都将被网络上的每个人拒绝，因此将毫无价值。

区块奖励 Block Reward

当发现一个区块时，发现者可以奖励自己一定数量的比特币，这是网络中的每个人所同意的。目前这个奖金是 25 比特币；每 21 万个区块，这个价值将减半。请参阅控制货币供应 Controlled Currency Supply 或使用比特币挖矿计算器。

此外，该矿工将获得发送交易的用户所支付的费用。这项收费是为了鼓励矿工将交易纳入其区块。在未来，随着每个区块中允许矿工创建的新比特币的数量逐渐减少，这些费用在挖矿收入中所占比例将更大。

比特币云挖矿

通过购买比特币云采矿合约，投资者可以赚取比特币，而不用处理采矿硬件、软件、电力、带宽或其他离线问题带来的麻烦。

以下服务仅作为对比特币云挖矿的比较，市面上已经存在大量的比特币云挖矿诈骗。

Hashflare 评价 : Hashflare 提供 SHA-256 挖矿合约，还可以开采盈利更高的 SHA-256 货币，自动付款仍以比特币支付。客户必须至少购买 10GH/s。

Genesis Mining 评价 : Genesis Mining 是最大的数字货币云挖矿提供商，提供比特币、以太坊、门罗币、Zcash 等挖矿合约。

Hashing 24 评价 : Hashing24 自 2012 年以来一直参与比特币挖矿。他们在冰岛和格鲁吉亚设有工厂，使用来自 BitFury 的现代 ASIC 芯片，可以提供最高的性能和效率。

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编译者/作者：liao

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