什么是BTC挖矿？BTC矿机？比特币矿工矿场矿池是什么？

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2020年3月2日，比特大陆开发的CKB矿机——蚂蚁矿机K5正式发售，2700台单价为9800元的K5在两分钟内被抢售一空。不少小伙伴们惊于此抢购盛况，纷纷在公众号后台留言，想要我们出一期关于币圈挖矿的科普。今天我们就来详细讲解一下BTC挖矿以及其衍生出来的一些名词。

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挖? 矿

在BTC诞生之前，挖矿这个词相信大家也都能理解，也就是其表层含义，即矿工在矿里开采的过程。

到了BTC这里，挖矿更多的是一种象形词，或者可以看做是与真实挖矿的一个类比，是指获取BTC的一个过程。基于中本聪的设计，所有人都可以利用计算机运行相应的挖矿程序以获得BTC。BTC被誉为“数字黄金”，人们使用计算机获取BTC的过程可以类比成矿工使用铁锹等工具挖矿的过程，所以人们习惯于称这样的过程为挖矿。

我认为这是BTC挖矿最简单的解释，但是如果你想更为深入详细地了解BTC挖矿的原理，就需要知道以下设定：

1.BTC的底层技术——区块链是一个去中心化的分布式帐本数据库。其本身由众多区块连接组成，每一个区块中包含了多次比特币网络交易有效确认的信息。BTC网络中每发生一笔交易，都会向整个网络广播，交易的信息需要被打包进区块才能被确认。

2.BTC大约每十分钟选出一个用户，将交易的信息打包进区块，新的区块就这样产生了。为了激励用户，维持系统运行，每产生一个区块会发行一些BTC奖励给执行本次记录打包的用户。最开始每产生一个区块会发行50个比特币，每21万个区块后（大约4年），每个区块的比特币产量减半。目前已经减产了两次，今年将会迎来第三次减产，届时每个区块发行的比特币将会减少到6.25个，预计BTC将在2140年发行完毕。

了解了以上两个设定之后，我们再来看BTC挖矿。从上述设定来看，BTC挖矿的本质就是对交易数据的记录和打包，说白了就是记账。

那么新的问题又来了：大家都想要奖励，系统是根据什么原则来选择进行记账的人呢？

这又涉及到一个基础概念，也是BTC的共识机制：工作量证明（Proof Of Work，简称POW）。POW是什么？简单地说POW就是一份用来确认你工作量的证明，即你要完成一定的工作量，才能得到记账的机会，这也是相对公平的一种机制。关于POW在BTC系统中具体的实现方式，可以这么理解：中本聪设计了一套会自动调整难度的加密方法，只要破译了该方法生成的随机值，就能得到记账权。问题是这种加密方法生成的随机数基本无法被固定算法破译，想要破译只能乖乖地通过穷举法（现实情况下一般不会采取顺序穷举，会采取一定的策略），不断地猜，不断地尝试验证直到得出正确答案。因此记账权的归属就由两个属性来决定：算力和运气。算力是指计算机运算的速度，速度越快自然试出正确答案的几率也就越高。另外就是运气，如果你运气够好，即使算力不够也能第一个试出答案，那你也能够获得记账权。当然，相对于运气这种虚无缥缈的东西，算力显得更为稳定和可靠。

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矿? 机

矿机即用于挖矿的计算机，至今为止矿机一共经历了三代更迭。在BTC诞生初期，还不存在专业的矿机，矿工都是使用普通家用计算机的CPU（中央处理器）挖矿，这也是第一代BTC矿机。

第二代BTC矿机，是从CPU挖矿向GPU挖矿的转变。随着越来越多的人开始了解BTC，进行CPU挖矿的人也日渐增多，挖矿人数与算力的增加使得原本的挖矿收益下降。这个时候，矿工们逐渐把目光转到了显卡里的GPU（图形处理器）上。由于 GPU 的运算能力与挖矿的计算重叠度较高，一张显卡中GPU的运算效率是传统CPU挖矿的数十倍！2010 年 9 月 18 日，第一个显卡挖矿软件发布，GPU挖矿开始兴起。再后来职业矿工们不再满足于使用普通电脑挖矿，着手组装矿机，这类矿机大多由多块较高端的显卡组装而成，可以看做是加强了显卡的计算机。

时间来到2012年12月，第一家 ASIC 矿机厂商——蝴蝶矿机诞生，ASIC专业矿机进入人们视野，BTC挖矿进入第三代。ASIC矿机，是指采用ASIC芯片作为算力核心的矿机。这些矿机里的ASIC芯片是一种专门为计算比特币的SHA256算法而设计的芯片，因为针对性强，ASIC挖矿的效率堪称逆天，最高可以达到中高端显卡的数万倍！到这个时候，矿机的芯片框架基本确定，之后的更新主要是在ASIC的基础上针对算力、温度和耗能等性能问题不断改进。目前，国内比较出名的矿机厂商，有比特大陆（蚂蚁矿机）、嘉楠耘智（阿瓦隆）、比特微（神马矿机）以及亿邦科技（翼比特）等等，其中比特大陆是全球最大的矿机生产商。

除了上述三代矿机外，其实还有一种FPGA矿机，和ASIC矿机差不多在同一个时期诞生，矿机的核心为FPGA可编程芯片。FPGA芯片可以理解为一种具有普适性的硬件基板，用户可以根据自己的需求往芯片中写入相应的程序，这种芯片在实际工程应用和科研中有着广泛的应用。于是就有人想到了利用FPGA的普适性来挖矿，这样的矿机灵活度会大大提高，可以根据不同币种的挖矿需求来编写相应的代码。但是灵活的代价就是牺牲效率。FPGA矿机与专注于特定挖矿算法的ASIC矿机相比，效率差距还是挺大的。在币圈，灵活性在巨大的算力优势面前毫无吸引力，所以FPGA矿机在活了半年之后就几乎销声匿迹了。

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矿? 工

矿工，即上文中参与争夺记账权的人。严格意义来讲，现在的那些矿场，矿池也算是矿工，算力很高的矿工。不过为了方便理解，我们会分别对矿池和矿场进行详细讲解，这一节我们主要的关注对象是算计较低的个人矿工。

纵观整个挖矿产业链，矿机生产商毫无疑问处于链的上游，而矿工则是下游。矿工受到的制约很多，产业链上游譬如矿机生厂商的制约，BTC算力波动的制约、BTC市场价格的制约以及电费成本制约等等。矿工盈利手段单一，只能靠着出售挖出的BTC盈利，在上述的制约之下，整体收益就显得极为有限了。随着BTC价格的上涨，参与BTC挖矿的人越来越多，仅仅靠个人的算力已经很难挖出BTC了，这个时候矿场和矿池应运而生。

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矿? 场

矿场，是以调高算力竞争力和节约电力的成本为出发点而形成的集中管理矿机的场所。矿场的选址一般会选在电力相对便宜且稳定的偏远地区，如果选择了水力充沛的地区，丰水期的电力价格会更便宜，相当诱人。矿场的规模都不会小，一个大型矿场的矿机数量可以达到几千台甚至上万台。规模大了之后随之而来的是管理和维护问题，成千上万台矿机一起运作，不仅噪声大，室内温度也高，如果没有专门的维护管理，机器的故障率将会提高，矿场将负担不起高额的维修成本，此外断电断网等意外情况将很难被发现，因此专业的矿场都会有相应的维护人员和措施以确保矿机的稳定运行。

在上文介绍矿工的时候说过，矿工算是整个挖矿产业链的下游。个人矿工的算力低，难以获得稳定产出，而矿场虽然规模大算力高，但其本质上仍然是矿工，收到的制约依旧存在，同时规模大意味着整体投入的资金量和面临风险也很大。为了解决这个问题，云挖矿诞生。借助众筹的力量，向想要参与挖矿的个体矿工筹集资金，个体矿工可以选择在矿场里购买矿机或者租赁矿机。矿场向云矿工们收取一定的租赁费用、电费以及维护费用，以提供专业的维护工作，保证矿场的平稳运行。相比于独立运营矿场，矿场这样做的收益稳定，风险更低。而对于云矿工来说，云挖矿比个人挖矿的产出更加稳定，只需要支付相对有限的矿机费用和少量维护费用，就可以获得稳定的BTC产出。这无疑是一个共赢的场景。

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矿? 池

对于上文提到的个人矿工目前面临的窘境，矿场和云挖矿是一个解决方案。但是对于那些只想使用自己的个人矿机来挖矿的矿工来说，一般不会参与云挖矿。这种情况下，加入矿池就成了他们的一个最优选择。

矿池可以理解为分散的算力的联合体。个人矿工在矿池上进行注册，留下个人的地址等信息，然后将个人矿机通过互联网接入到矿池中就可以参与挖矿了。参与矿池的矿工越多，矿池的算力也就越大，这样抢到记账权挖出BTC的概率也就越大。在矿池系统中，矿池负责信息打包，将接进来的算力整合去竞争记账，在获得BTC奖励后矿池将根据一定的分配原则（比如算力占比）给矿池里的每位矿工分发BTC奖励。

矿池的优势在于，门槛较低且稳定，只要你的计算机能挖矿，连上网进入矿池就能挖到数量相对稳定的BTC。目前全球算力较大的矿池有：BTC.com、F2pool、Poolin、AntPool等。

至此，BTC挖矿方面的科普知识就讲完了，如果你还有疑问请在TokenPocket公众号的后台留言告诉我们。此外大家也可以提一些BTC相关的科普问题，我们会整理出大家最感兴趣的问题并作出解答。这期就到这里，我们下期再见吧。

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编译者/作者：TokenPocket钱包

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