11：35更新红包 || 比特币挖矿，其实就是用通证经济构建了一个贡献生态

挖矿，本质上来说是对比特币的记账行为的通证激励，也是完成比特币发行的方式。电脑参与挖矿耗费的巨额电量，又让比特币有了估值的基础。未来，将比特币挖矿与需要计算资源的行业结合，将会是一种很酷的方式。

第一次听到比特币挖矿，许多人想到的第一画面可能是这样的：

大家都以为比特币是类似金矿，举着把锄头就能前往比特币矿山挖出来。但其实参与比特币挖矿说来简单，你只需要有一台能联网的电脑即可参与。那如何用电脑挖出比特币呢？下面我们讲述一下。

一.比特币是一个记账系统

本质上，比特币是一个记账系统。这个系统由一台台电脑组成，维护着参与比特币交易的账本。正如账本都是由一页页账目构成，比特币
的账本由一个个区块连接而成。当每个区块记满了账目时，这时候就需要进行把账目清算。但与传统交由单个负责人的中心化记账的方式不同，比特币采用的是去中心化方式。每台参与系统的电脑上都有一本账本，每次比特币的转账都会发送给各个电脑，并在各个电脑上的区块上记录下来。但每个区块需要清算时，要以哪个电脑的账本记录为准呢？

这时候，比特币就利用了一套挖矿机制来确定谁的电脑有记账权。

二.挖矿就是记账行为的激励

区块类似手工账本的每一页，记录了每个时间段内的比特币交易。在比特币系统中，设置了每10分钟就对一个区块清算结算。又因为每台电脑上都在这10分钟内都有这个区块，最后以谁的区块为准呢？中本聪为比特币系统设计了一套计算题。

当每10分钟结算一个区块时，所有的电脑都需要参与计算这道数学题。这道数学题是算SHA265函数题，只要谁最快算出这道函数题约定的解，那么这台电脑就赢得了记账权。那么在区块结算时，获得记账权的电脑将会将该区块的账本同步给所有电脑，从而让这个区块的信息继续记录在账本上。在这过程中，这个获得记账权的电脑就能得到比特币系统发放的比特币奖励。由于常常将比特币比作金矿，因此整个获得比特币奖励的过程就被称为“挖矿”，参与记账的电脑被誉为“矿机”。

本质来说，比特币挖矿过程就是上学时大家解数学题的过程。哪位同学计算能力越强，最快解出数学题的解，那就举手发言并获得老师的奖励。在由一台台电脑联网组成的比特币系统中，每台参与运算的电脑就是矿工，每次第一时间解出数学题的矿工，将获得一笔约定数量的比特币。

比特币的挖矿奖励每4年会减半，从2009年诞生的比特币系统，已经走过10年，经历了两次减产。第一轮的挖矿奖励为50个比特币，第二轮的挖矿奖励为25个比特币，目前已经减少为12.5个。在2020年将降为6.25个。

在比特币系统中，挖矿本质意义上就是激励矿机参与记账。只有通过不断联网参与记账，矿机才有可能在每个区块结束时参与竞争获得比特币。因此比特币是根据生态的贡献行为进行奖励的经济模式。

另一个层面而言，比特币作为货币的记账系统，在挖矿过程中也完成了发行货币的功能。就像全世界黄金总量是固定的，但没有人有。直到有人从金矿挖掘出来后，人类社会才会有流通的黄金。比特币的总量也是设定的2100万个不变，矿机参与记账并竞争获得记账权后，拿到比特币奖励，才完成了比特币的发行和流通。

三.PoW（工作量证明）共识算法

可以看到，矿机要想获得比特币，不仅仅要记账，还要通过在区块结算时参与竞争结题才能有机会获得比特币奖励，

这套机制，也被誉为PoW（Proof of work）共识算法。简单来说，在PoW算法中，比特币的发放就是按照工作量进行奖励的。只要你能通过计算SHA265函数题时最快，比特币的挖矿奖励将奖赏给你。因此，在PoW共识算法中，只要你的计算能力最强，那么你就是凭借你的工作量获得比特币。

但是从上述的描述过程中，你可能很快就找到**这个系统的方式：你要你能长期证明你的工作量比别人多，那么你就很大可能长期垄断比特币的奖励，并且可能改动结算的账本。你在上学时，可能也经历过同样绝望的事。在每次数学考试中，你们班数学课代表永远是第一个解出数学题，获得老师的奖赏。正如人类能用智力值表征计算能力，矿机也能用算力来表征。算力越大的矿机，那么就能在这个比特币系统中更大概率地获得挖矿奖励。当你的矿机算力已经达到所有矿机的算力总和51%时，那就意味着你的矿机在PoW机制中长期获得挖矿奖励，并具备修改账本的可能性。

因此51%的算力攻击，就是PoW可能存在的风险。但是，由于现实意义中，参与比特币挖矿的矿机过多，要让单台矿机超过全网算力的51%，那这个经济成本是非常昂贵的。因此，高额的算力成本导致比特币长期不受攻击，一直稳定运行至今日。

四.矿池，专业化挖矿的出现

中本聪原本设想的比特币是人手都有一台电脑，都可以通过联网参与到比特币系统中，并通过挖矿获得相应的比特币奖励。

但是随着比特币系统的发展，人们已经发现目前的个人电脑算力较小，难以参与挖矿竞争，因此就开始研发更加专业的矿机，提高矿机的算力。然而随着矿机技术的发展，人们发现要获得大规模的算力，可以将多台电脑联合起来，组成更大型算力的设备共同参与挖矿。这时候，集中式的矿池就慢慢浮现出来。

大众将自身的矿机托管到各个矿场，再以矿场的名义参与到矿池进行比特币挖矿。通过集中式的矿池算力参与挖矿，能确保短时间内获得比特币挖矿奖励，并根据参与者的算力进行分配。矿池大大减少了挖矿用户的时间成本，成为了挖矿的基础设施。目前全球算力较大的矿池有比特矿池（BTC Pool）、鱼池（F2Pool）、蚁池（AntPool）、币印（Poolin）、Slushpool.。除了slushpool，其余都来自中国。

五.挖一枚比特币需要花多少钱？

比特币的挖矿激励是通过算力来进行分配的，因此能对挖矿成本进行合理的计算量化。下面我们以比较有名的蚂蚁S9J矿机为例，计算一下挖比特币的挖矿成本。

可以看到矿机的算力为13TH/s，当前的总算力为121.55为EH/S（1EH=1000000TH）。根据每天能产生24小时6个区块（144个）6.25=900比特币计算，每T/24H将得到0.00000746枚比特币。那就是意味着，蚂蚁矿机要挖到1个比特币，按照目前的算力算力不变，得花10311天。而10311天需要多少电费成本呢？

这台矿机功率为1300瓦，以我国0.6元/kwh电进行计算，这台矿机每天需要花费18.72元的电费，10311天折算下来则需要19.3万元。因此，利用蚂蚁S9J矿机进行挖矿，比特币的成本价达到19.3万。而目前比特币的行情显示，目前为8万元，已经跌破这个价格

正是因为比特币的PoW挖矿机制，能够测算出挖矿成本，因此比特币一定程度上通过耗电量进行估算的。据Digiconomist提供的数据显示，全球比特币挖矿电耗已经达到了每年30.14 TWh（太瓦时），按人民币折算，比特币耗电量达到18万亿元（0.6元/Kwh）。《卫报》近期的文章表示，比特币矿工消耗的电力已经超过了19个欧洲国家，包括克罗地亚、爱尔兰、冰岛、斯洛文尼亚以及拉脱维亚等。从全球范围来看，比特币的耗电量已经超过了159个国家，是全球耗电量的0.13%。而这些巨额的耗电量，却只是用来计算无用SHA265函数题，因此比特币挖矿的合理性引起了热议。

六.未来脑洞思考

在比特币耗费巨额的能源来维系着这个金融记账系统的同时，我们看到比特币在挖矿的过程中，是驱动矿机去计算着SHA265函数题。但这部分无用的计算资源，其实对记账本身行为并无贡献。但另一方面，正是PoW共识机制的存在，导致参与挖矿的用户会积极升级矿机的计算能力，从而使得挖比特币的所需资源不断上涨。而全网算力的不断上升，为比特币的安全筑起了护城河。所以，PoW共识机制的存在已被证明可行性高。

那么，有没办法能够将被耗费大量的无用计算资源利用起来，在不破坏比特币安全的基础上提升资源的利用率呢？

答案是肯定的。未来，我们设想比特币系统的挖矿过程将不会再去解无用的SHA265函数题，而是为人类必要的计算资源做贡献。目前，人工智能、基因解码等领域需要大量的计算资源，如果将将比特币的挖矿与这些领域的计算结合在一起，岂不是让比特币挖矿成为一种更环保的方式？

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编译者/作者：区块佣兵

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