什么是比特币挖矿？
比特币挖矿是新比特币进入流通的过程；它也是网络确认新交易的方式，也是区块链账本维护和开发的关键组成部分。“挖掘”是使用解决极其复杂的计算数学问题的复杂硬件来执行的。找到问题解决方案的第一台计算机将获得下一个比特币块，然后该过程再次开始。

加密货币挖掘是艰苦的、昂贵的，而且只是偶尔有回报。尽管如此，采矿对许多对加密货币感兴趣的投资者具有吸引力，因为矿工因使用加密代币而获得奖励。这可能是因为企业家类型将采矿视为天堂的便士，就像 1849 年的加利福尼亚淘金者一样。如果您倾向于技术，为什么不这样做呢？

但是，在您投入时间和设备之前，请阅读此说明以了解挖矿是否真的适合您。我们将主要关注比特币（自始至终，当我们将网络或加密货币作为一个概念时，我们将使用“比特币”，当我们指代一定数量的单个代币时，我们将使用“比特币”）。

关键要点
-通过挖矿，您可以赚取加密货币，而无需为此存钱。
-比特币矿工收到比特币作为完成已验证交易的“区块”的奖励，这些交易被添加到区块链中。
-挖矿奖励支付给首先发现复杂哈希难题解决方案的矿工，参与者成为发现解决方案的人的概率与网络上总挖矿算力的比例有关。
-您需要 GPU（图形处理单元）或专用集成电路 (ASIC) 才能设置挖矿设备。

新的淘金热
许多挖矿的主要吸引力是获得比特币奖励的前景。也就是说，您当然不必成为拥有加密货币令牌的矿工。您还可以 使用法定货币购买加密货币；您可以使用另一种加密货币在Bitstamp等交易所进行交易（例如，使用以太坊或 NEO 购买比特币）；您甚至可以通过购物、在以加密货币支付用户的平台上发布博客文章，甚至设置赚取利息的加密帐户来赚取它。

加密博客平台的一个例子是Steemit，它有点像 Medium，除了用户可以通过用一种称为 STEEM 的专有加密货币支付博主来奖励他们。然后 STEEM 可以在其他地方交易比特币。

矿工获得的比特币奖励是一种激励，激励人们协助实现挖矿的主要目的：使比特币交易合法化和监控，确保其有效性。由于这些责任分散在世界各地的许多用户中，比特币是一种“去中心化”的加密货币，或者不依赖中央银行或政府等任何中央机构来监督其监管的加密货币。

挖矿以防止双花
矿工作为审计员的工作获得报酬。他们正在做验证比特币交易合法性的工作。该公约旨在让比特币用户保持诚实，由比特币创始人中本聪 (Satoshi Nakamoto) 提出。通过验证交易，矿工正在帮助防止“双花问题”。

双花是比特币所有者非法花费相同比特币两次的情况。使用实物货币，这不是问题：一旦你递给某人一张 20 美元的钞票来购买一瓶伏特加，你就不再拥有它，所以你用同样的 20 美元钞票购买隔壁的乐透票就没有危险了。虽然存在伪造现金的可能性，但这与实际花费相同的美元两次并不完全相同。然而，对于数字货币，正如 Investopedia 词典所解释的那样，“持有人可能会复制数字代币并将其发送给商家或其他方，同时保留原件。”

假设您有一张合法的 20 美元钞票和一张同样是 20 美元的假钞。如果您尝试同时使用真钞和假钞，那么麻烦查看两张钞票序列号的人会发现它们是相同的号码，因此其中一个必须是假的。比特币矿工所做的与此类似——他们检查交易以确保用户没有非法尝试两次花费相同的比特币。这不是一个完美的类比——我们将在下面更详细地解释。

一个比特币区块只能容纳 1 兆字节的交易数据。1 MB 的限制是由中本聪设定的，这已经成为一个有争议的问题，因为一些矿工认为应该增加块大小以容纳更多数据，这实际上意味着比特币网络可以更快地处理和验证交易。
“那么，在所有的工作都花费在挖矿之后，我可能仍然得不到任何比特币吗？”
那是正确的。要赚取比特币，您需要成为第一个得出正确答案或最接近数字问题答案的矿工。此过程也称为工作量证明(PoW)。

“你是什么意思，'数字问题的正确答案'？”
好消息：没有真正涉及高级数学或计算。您可能听说过矿工正在解决困难的数学问题——这是真的，但并不是因为数学本身很难。他们实际上在做的是试图成为第一个提出小于或等于目标哈希的 64 位十六进制数（“哈希”）的矿工。这基本上是猜测。

坏消息：这是一个猜测或随机性的问题，但是对于这些问题中的每一个，可能的猜测总数都在万亿数量级，这是一项非常艰巨的工作。并且可能的解决方案的数量只会增加加入挖矿网络的矿工越多（称为挖矿难度）。为了首先解决问题，矿工需要大量的计算能力。要成功挖掘，您需要具有高“哈希率”，以每秒千兆哈希 (GH/s) 和每秒兆哈希 (TH/s) 来衡量。

采矿和比特币流通
除了满足矿工的腰包和支持比特币生态系统之外，挖矿还有另一个重要目的：它是将新的加密货币释放到流通中的唯一途径。换句话说，矿工基本上是在“铸造”货币。例如，截至 2021 年 9 月，流通中的比特币数量约为 1882 万，最终总量为 2100 万。

除了通过创世区块（由创始人中本聪创建的第一个区块）铸造的硬币之外，这些比特币中的每一个都是由矿工产生的。在没有矿工的情况下，比特币作为一个网络仍然存在并可用，但永远不会有任何额外的比特币。然而，由于比特币“开采”的速度随着时间的推移而降低，最终的比特币要到 2140 年左右才会流通。这并不意味着交易将停止验证。矿工将继续验证交易并将为此支付费用，以保持比特币网络的完整性。

除了短期的比特币收益外，当比特币网络协议中提出更改时，作为一名硬币矿工可以为您提供“投票”权。这被称为 BIP（比特币改进协议）。换句话说，矿工对分叉等问题的决策过程有一定程度的影响 。

矿工赚多少钱
比特币挖矿的奖励大约每四年减少一半。2009 年首次开采比特币时，开采一个区块将获得 50 BTC。2012 年，这一数字减半至 25 BTC。到 2016 年，这一数字再次减半至 12.5 BTC。2020 年 5 月 11 日，奖励再次减半至 6.25 BTC。

2021 年 9 月，比特币的价格约为每比特币 45,000 美元，这意味着您完成一个区块可以获得 281,250 美元（6.25 x 17,900）。解决上面详述的复杂散列问题的动机似乎不错。

如果您想准确跟踪这些减半发生的时间，您可以查阅比特币时钟，它会实时更新此信息。有趣的是，在其历史上，比特币的市场价格往往与进入流通的新硬币的减少密切相关。这种降低的通货膨胀率增加了稀缺性，从历史上看，价格也随之上涨。

挖比特币需要什么
尽管在比特币历史的早期，个人可能已经能够使用普通的家用个人计算机来竞争区块，但现在情况已不再如此。原因是比特币挖矿的难度随着时间的推移而变化。

为了确保区块链的顺利运行及其处理和验证交易的能力，比特币网络的目标是每 10 分钟左右产生一个区块。但是，如果有 100 万台矿机竞相解决哈希问题，那么与 10 台矿机解决同一问题的情况相比，它们可能会更快地找到解决方案。出于这个原因，比特币旨在每 2,016 个区块或大约每两周评估和调整挖矿难度。

当有更多的计算能力共同挖掘比特币时，挖掘的难度会增加，以保持区块生产的稳定速度。更少的计算能力意味着难度级别降低。在今天的网络规模下，个人计算机挖掘比特币几乎肯定什么也找不到。

所有这一切都是说，为了有竞争力的挖矿，矿工现在必须投资强大的计算机设备，如 GPU（图形处理单元），或者更现实地说，是专用集成电路 (ASIC)。这些可以从 500 美元到数万美元不等。一些矿工——尤其是以太坊矿工——购买单独的显卡 (GPU) 作为一种低成本的方式来拼凑挖矿业务。

一个类比
假设我告诉三个朋友我在想一个 1 到 100 之间的数字，然后我把这个数字写在一张纸上，然后把它封在一个信封里。我的朋友不必猜测确切的数字；他们只需要成为第一个猜出任何小于或等于我正在考虑的数字的人。他们得到的猜测次数没有限制。

假设我在想数字 19。如果朋友 A 猜到 21，他们输了，因为 21>19。如果朋友 B 猜到 16，朋友 C 猜到 12，那么他们理论上都得出了可行的答案，因为 16 < 19 和 12 < 19。朋友 B 没有“额外的功劳”，即使 B 的答案更接近于目标答案是 19。现在假设我提出了“猜猜我在想什么数字”的问题，但我不是只问三个朋友，也不是在想 1 到 100 之间的数字。相反，我问了数百万潜在的矿工，我在想一个 64 位的十六进制数。现在你看到要猜出正确的答案是非常困难的。

如果 B 和 C 同时回答，那么类比就失效了。

在比特币术语中，同时出现的答案经常出现，但最终只能有一个获胜的答案。当同时出现多个等于或小于目标数量的答案时，比特币网络将通过简单多数（51%）来决定尊重哪个矿工。

通常，矿工完成了最多的工作，或者换句话说，是验证最多交易的矿工。丢失的块然后成为“孤立块”。孤立块是那些未添加到区块链的块。成功解决哈希问题但未验证最多交易的矿工不会获得比特币奖励。

什么是“64 位十六进制数”？
以下是此类数字的示例：

0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee

上面的数字有 64 位数字。到目前为止很容易理解。您可能已经注意到，该数字不仅包含数字，还包含字母表中的字母。这是为什么？

要了解这些字母在数字中间的作用，让我们解开“十六进制”这个词。

十进制系统使用 100 作为其基数（例如，1% = 0.01）。反过来，这意味着多位数字的每个数字都有 100 种可能性，从 0 到 99。在计算中，十进制系统被简化为以 10 或 0 到 9 为基数。

另一方面，“十六进制”表示基数为 16，因为“hex”源自希腊语中的 6，而“deca”源自希腊语中的 10。在十六进制系统中，每个数字都有 16 种可能性。但是我们的数字系统只提供了 10 种表示数字的方式（零到九）。这就是为什么你必须插入字母，特别是字母 a、b、c、d、e 和 f。

如果您正在挖掘比特币，则无需计算该 64 位数字（哈希）的总价值。我再说一遍：您不需要计算散列的总值。

那么，“64 位十六进制数”与比特币挖矿有什么关系呢？
还记得那个比喻，把数字 19 写在一张纸上，然后把它放在一个密封的信封里吗？在比特币挖掘术语中，信封中隐喻的未公开数字称为目标哈希。

矿工们用那些巨大的计算机和几十个冷却风扇做的是猜测目标哈希。矿工通过尽可能快地随机生成尽可能多的“随机数”来做出这些猜测。nonce 是“number only used once”的缩写，nonce 是我一直在谈论的生成这些 64 位十六进制数的关键。在比特币挖矿中，随机数的大小为 32 位——远小于 256 位的哈希值。第一个生成的哈希值小于或等于目标哈希值的矿工因完成该区块而获得信用，并获得 6.25 BTC 的奖励。

从理论上讲，您可以通过掷 16 面骰子 64 次来获得随机数来实现相同的目标，但是您到底为什么要这样做呢？

下面的屏幕截图取自 Blockchain.info 网站，可能会帮助您将所有这些信息放在一起一目了然。您正在查看挖掘区块 #490163 时发生的所有事情的摘要。生成“获胜”哈希的随机数是 731511405。目标哈希显示在顶部。术语“由蚂蚁矿池中继”指的是这个特定区块是由蚂蚁矿池完成的，蚂蚁矿池是更成功的矿池之一（更多关于矿池的信息见下文）。

正如你在这里看到的，他们对比特币社区的贡献是他们为这个区块确认了 1768 笔交易。如果您真的想查看该区块的所有 1768 笔交易，请转到此页面并向下滚动到标题“交易”。



我如何猜测目标哈希
所有目标哈希都以一串前导零开头。没有最小目标，但比特币协议设定了最大目标。没有目标可以大于这个数字：

00000000ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000

比特币矿工的获胜哈希是至少具有定义采矿难度的最少前导零数量的哈希。

以下是一些随机散列的示例以及它们是否会导致矿工成功的标准：


注意：这些是虚构的哈希值。

要找到这样的哈希值，你必须获得一个快速的挖矿设备，或者更现实地说，加入一个矿池——一群硬币矿工，他们结合他们的计算能力并分割开采的比特币。矿池类似于那些会员集体购买彩票并同意分享任何奖金的强力球俱乐部。不成比例的大量区块是由矿池而不是单个矿工开采的。

换句话说，它实际上只是一个数字游戏。您无法根据之前的目标哈希猜测模式或做出预测。在今天的难度级别，找到单个哈希的获胜价值的几率是数万亿分之一。如果您自己工作，即使使用非常强大的采矿设备，也不是很大的机会。

矿工不仅必须考虑与解决哈希问题所需的昂贵设备相关的成本。他们还必须考虑大量电力挖矿设备用于生成大量随机数以寻找解决方案。总而言之，在撰写本文时，对于大多数个人矿工来说，比特币挖矿在很大程度上是无利可图的。Cryptocompare网站 提供了一个有用的计算器，允许您输入哈希速度和电费等数字来估算成本和收益。



什么是币矿池？
挖矿奖励将支付给最先发现谜题解法的矿工，参与者成为解法者的概率等于网络上总算力的一部分。

拥有一小部分算力的参与者自己发现下一个区块的机会非常小。例如，一张可以花几千美元购买的挖矿卡只占网络挖矿能力的不到 0.001%。由于找到下一个区块的机会如此之小，该矿工可能需要很长时间才能找到一个区块，而且难度的增加使事情变得更糟。矿工可能永远无法收回投资。这个问题的答案是矿池。

矿池由第三方运营 并协调矿工组。通过在一个矿池中一起工作并在所有参与者之间分享支出，矿工可以从他们激活矿工的那一天开始获得稳定的比特币流。一些矿池的统计数据可以在Blockchain.info上看到 。

“我已经计算过了。忘掉挖矿吧。从加密货币中获利有没有一种不那么繁重的方法？”
如上所述，获取比特币的最简单方法是在众多交易所之一购买。或者，您始终可以利用“镐策略”。这是基于旧锯，在 1849 年加利福尼亚淘金热期间，明智的投资不是淘金，而是制造用于采矿的镐。

用现代的话来说，就是投资制造这些镐的公司。在加密货币环境中，镐等价物将是一家制造用于比特币挖矿的设备的公司。例如，您可以考虑寻找制造 ASIC 设备或 GPU 的公司。

采矿的缺点
采矿风险通常是金融风险和监管风险。如前所述，比特币挖矿和一般的挖矿是一种财务风险，因为人们可能会付出所有努力购买价值数百或数千美元的挖矿设备，但投资却没有回报。也就是说，可以通过加入矿池来减轻这种风险。如果您正在考虑采矿并居住在禁止采矿的地区，您应该重新考虑。在投资采矿设备之前，研究您所在国家/地区的监管和对加密货币的整体情绪也可能是一个好主意。

比特币挖矿（以及其他工作量证明系统）的增长带来的另一个潜在风险是运行挖矿算法的计算机系统所需的能源使用量不断增加。虽然 ASIC 芯片的微芯片效率已显着提高，但网络本身的增长速度却超过了技术进步。因此，人们担心比特币挖矿对环境的影响和碳足迹。

然而，通过为采矿作业寻找更清洁和绿色的能源（如地热或太阳能）以及利用碳抵消信用，努力减轻这种负面外部性。切换到以太坊已经过渡到的股权证明（PoS）等能源密集度较低的共识机制是另一种策略；然而，PoS 有其自身的一系列缺点和低效率，例如激励囤积而不是使用硬币以及共识控制集中化的风险。

为什么叫比特币“挖矿”？
采矿被用作将新比特币引入系统的隐喻，因为它需要（计算）工作，就像开采黄金或白银需要（物理）努力一样。当然，矿工找到的代币是虚拟的，只存在于比特币区块链的数字账本中。

为什么需要开采比特币？
由于它们完全是数字记录，因此存在复制、伪造或多次重复使用同一个硬币的风险。挖矿通过使尝试执行其中一项操作或以其他方式“入侵”网络变得极其昂贵和资源密集型来解决这些问题。事实上，作为矿工加入网络比试图破坏它更具成本效益。

挖矿确认交易是什么意思？
除了将新的 BTC 引入流通之外，挖矿还起到确认和验证比特币区块链上新交易的关键作用。这很重要，因为没有中央机构，例如银行、法院、政府或其他任何机构来确定哪些交易有效，哪些无效。相反，挖矿过程通过工作量证明（PoW）实现了去中心化的共识。

为什么挖矿要消耗这么多电力？
在比特币的早期，任何人都可以简单地从他们的个人电脑或笔记本电脑上运行一个挖矿程序。但是，随着网络越来越大，越来越多的人对挖矿感兴趣，挖矿算法的难度也越来越大。这是因为比特币的代码目标是平均每十分钟找到一个新块。如果有更多的矿工参与，那么有人更快地解决正确哈希的机会就会增加，因此恢复 10 分钟目标的难度就增加了。现在想象一下，如果有数千甚至数百万次的挖矿算力加入网络。那是很多消耗能源的新机器。

比特币挖矿合法吗？
比特币挖矿的合法性完全取决于您的地理位置。比特币的概念可能会威胁到法定货币的主导地位和政府对金融市场的控制。因此，比特币在某些地方是完全非法的。

比特币所有权和采矿在更多国家/地区是合法的。根据 2018 年的一份报告，非法的地方的一些例子是阿尔及利亚、埃及、摩洛哥、玻利维亚、厄瓜多尔、尼泊尔和巴基斯坦。总体而言，比特币的使用和开采在全球大部分地区仍然合法。

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