什麼是比特幣挖礦?
內容
-哈希函數在比特幣挖掘中的作用
-比特幣挖礦是如何工作的?
有多少比特幣?
-比特幣挖礦的回報
-比特幣挖礦成本
-如何開始挖比特幣
比特幣實際上是三種東西:它是一個協議(或一組規則)定義了網絡應該如何運行。這是一個軟件它實現了該協議。這是一個的計算機網絡運行使用該協議創建和管理比特幣的軟件。
在2008年,區塊鏈的概念是中本聰介紹的在白皮書中(pdf)作為支持比特幣交易的核心組件。作為推動比特幣等加密貨幣的技術，區塊鏈與不穩定的(迄今為止)基本上不受監管的金融交易有關，但它們也不僅僅與錢有關。區塊鏈也可以是一個可編程係統，以確保數字所有權和提高貿易透明度，甚至在陌生人之間。
比特幣挖礦的目的是發行新的比特幣;確認交易;並保證比特幣網絡的安全。
本質上，比特幣是一個數字簽名鏈。每個所有者通過數字簽名將硬幣轉移給下一個哈希和下一個所有者的公鑰，並將它們添加到硬幣的末端。收款人可以通過驗證簽名來驗證所有權鏈。
這個詞礦業用來比喻創造新的比特幣，因為它需要(計算)工作，就像開采自然資源需要(物理)工作一樣。礦工找到的代幣是虛擬的，隻存在於比特幣區塊鏈的數字賬本中。
挖比特幣，或者其他的cryptocurrency因此，通過對之前發生的事務進行評估來驗證事務。這是加密貨幣的一個基本功能，因為它可以防止重複消費，收取交易費用，創造貨幣供應。
哈希函數在比特幣挖掘中的作用
的哈希,也叫哈希函數，是一個64位16進製數，是加密貨幣的基本構建模塊，也是區塊鏈的核心安全元素。它是密碼學的一個元素，用於指定固定長度的任意大小的數據記錄。
哈希函數早在比特幣出現之前就存在了。例如，SHA-256用於一些最流行的認證和加密協議，包括SSL、TLS、IPsec、SSH和PGP。在Unix和Linux環境下，使用SHA-256進行安全的密碼哈希。
在加密技術中，數據被轉換成一種安全格式，除非接收方有密鑰，否則無法閱讀。在加密形式下，數據可能是無限大小的，通常和未加密時一樣長。相比之下，在哈希中，任意大小的數據被映射到固定大小的數據。例如，一個512位的數據串將通過SHA-256散列轉換為256位的字符串。
有許多不同的哈希函數，每一個都有不同的屬性。比特幣中使用的哈希函數是SHA -256。沙代表安全散列算法．該功能的特點是保證安全。SHA-256是一個專利加密哈希函數，它輸出一個256位長的值。
哈希函數總是輸出隨機結果，類似於彩票結果。然而，它是確定的。這意味著相同的輸入(提供給哈希函數的內容)提供相同的輸出。不同的輸入提供完全不同的散列。哈希函數是高度敏感的;如果輸入中隻有一個位發生變化，則整個輸出(產生的散列)都會發生變化。
你可以用一個sha - 256在線發電機看看它是如何工作的。
比特幣挖礦是如何工作的?
參與者被稱為礦工，他們通過應用計算能力在一個稱為Proof-of-Work(PoW)向構成分類賬(區塊鏈)的鏈中添加新的區塊。這個過程被命名為PoW，因為隻有被證明投入了足夠資源(工作)的礦工才有機會挖比特幣。
礦工輸入到SHA-256哈希函數的數據包括符合塊大小限製的所有當前事務、前一個塊的哈希結果和nonce。nonce是一個隨機值，礦工在每次嚐試哈希以獲得新輸出時都會更改該值。即使是輸入的微小變化也會產生完全不同的輸出。
一旦花費了CPU精力使其滿足工作量證明，就不能在不重做工作的情況下更改塊。由於後麵的塊被鏈接在它後麵，更改塊的工作將包括重做它後麵的所有塊。
在一個區塊被添加到區塊鏈之前，其中包含的信息必須經過比特幣網絡的驗證。為了創建一個新的塊，礦工更改nonce的頻率盡可能多，以生成一個編號低於的散列目標．目標存儲在每個塊的塊標頭的bits字段中。它是這樣運作的:
初始(和最大)目標值硬編碼到每個比特幣節點的源代碼．這可能是中本聰(Satoshi Nakamoto)對一個足夠困難的目標的最佳起點的猜測10分鍾的間隔新塊之間。
這個10分鍾的間隔是比特幣的另一個硬編碼特性:該協議包含每小時增加6個區塊的目標，或每10分鍾增加一個。當然，塊被添加到網絡的速度是無法預測的，它取決於礦工的工作速度和用於尋找散列的計算資源的數量。因此，目標的難度每2016個區塊(大約兩周)調整一次，以確保平均每10分鍾挖掘一次區塊。因此，它在區塊之間創建了一致的時間，並在網絡中持續發行新的比特幣。
的困難是對挖掘比特幣區塊的難度的衡量，或者用更專業的術語來說，是在給定目標下找到哈希值的難度。較高的難度意味著挖掘相同數量的區塊需要更多的計算能力，使網絡更安全，免受攻擊。
在2021年10月底，難度水平為21.6萬億，這意味著計算機為低於目標的塊生成散列的幾率為21.6萬億分之一。你可以在這裏跟蹤比特幣網絡的難度水平．
隨著目標的不斷減少，例如在2021年11月，比特幣區塊鏈上的塊708177的散列已經包含了20個前導零。你可以檢查最新的比特幣區塊在這裏．
一旦找到散列，該塊將關閉，並將其添加到區塊鏈。成功挖出一個區塊後，礦工將獲得新創建的比特幣和交易費用作為獎勵。
比特幣有多少?
新比特幣添加到循環供應中的速度會按照代碼中定義的時間表逐漸下降。從每個區塊50個比特幣開始(大約每10分鍾增加一個新區塊)，大約每四年發行速度減半。
2020年5月，第三次減半將發行率從12.5比特幣/區塊降低到6.25比特幣/區塊。當時，2100萬枚硬幣中有1837.5萬枚(占總數的87.5%)已被開采出來。在2024年，第四次減半將減少到3.125比特幣，以此類推，直到大約2136年，最後一次減半將使區塊獎勵減少到0.00000168比特幣。
比特幣挖礦的回報
與比特幣挖礦相關的硬件和能源成本，沿著博弈論驅動的原則，以去中心化的方式有助於網絡的安全。然而，隨著時間的推移，這些成本大幅增加。
該網絡通過將新挖掘的比特幣分配給第一個隨機找到一個值小於目標的散列的礦工來激勵用戶參與塊驗證過程。如上圖所示，目前的獎勵是每個新開采的區塊6.25比特幣。
礦工獎勵的第二個組成部分是與當前區塊內所有交易相關的費用。希望進行交易的最終用戶必須在擬議的交易中附加一筆費用，以激勵礦商將其納入下一個區塊。
目前，比特幣區塊的大小被限製在1mb。由於比特幣交易的大小不同，每個區塊中包含的交易數量也不同。這個數字大致在800到3000之間。再次，檢查最新的比特幣區塊在這裏以查看包含的事務的數量。
如果事務的需求大於可用的塊空間，那麼需要一種方法來對哪些事務進入塊進行優先級排序。這是通過交易費用來實現的，用戶願意支付交易費用，以激勵礦工將此交易添加到下一個區塊。這項費用通常是幾美元，但在2017年加密貨幣繁榮期間已經達到了60美元。你可以在這裏查看曆史和實際值．
比特幣挖礦的成本
當然，礦工的回報必須與他們的成本相衡量。在台式機或筆記本電腦上無法再以任何程度的速度和效率挖掘加密貨幣。專門的采礦硬件(稱為鑽機)和軟件已經開發出來，以處理成功采礦所需的不斷增長的哈希率。
哈希率(也稱為哈希能力)是礦工操作的速度。具體來說，它是指礦工開發一個比特幣(或任何其他加密貨幣單位)所用計算設備的速度。要成功地進行挖礦，速度是關鍵，因為挖礦者試圖在其他人之前找到正確的散列。
哈希率以每秒哈希的單位度量，即每秒可以執行多少次計算。2021年10月，比特幣網絡達到每秒158太哈希(1太哈希等於1萬億哈希)的哈希率。檢查比特幣網絡中哈希率的當前統計數據．
典型的比特幣挖礦設備是一台配備多顯卡或gpu的基本計算機，而不是標準的單卡;或者，更實際地說，一個特定應用的集成電路(ASIC)，其成本可高達20 000美元:
ASIC比特幣挖礦硬件示例
| 礦業公司 | 哈希權力 | 電力消耗 | 價格 | |
|---|---|---|---|---|
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Antminer S19 | 95 /秒 | 3250 w | ∼12000美元 |
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Antminer S19職業 | 110 /秒 | 3250 w | ∼16 - 17000美元 |
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Whatsminer Asic m30 + | 102 /秒 | 3400 w | ∼14000美元 |
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阿瓦隆1166專業版 | 72 /秒 | 3024 w | ∼7700美元 |
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阿瓦隆1246 | 87 /秒 | 3420 w | ∼8250美元 |
加密采礦企業在一個地點擁有數千台鑽機。這些農場產生大量的熱量。這需要冷卻。這需要更多的能量。
Digiconomist的比特幣能耗指數據估計，完成一筆比特幣交易需要1858千瓦時，或相當於一個普通美國家庭大約64天的電力。
用貨幣計算，歐洲每千瓦時的平均成本是21美分，美國是13美分。這意味著，一筆比特幣交易在歐洲將產生390美元以上的能源賬單，在美國將產生240美元。
再加上購買和更新采礦硬件的成本，加上采礦場的基礎設施成本。
如果你想了解詳細的計算，看看這個比特幣挖礦利潤計算器．
如何開始挖比特幣
正如我們所見，在你的台式電腦上自己挖比特幣的日子已經一去不複返了。如果你真的想在比特幣挖礦上碰碰運氣，你最好的選擇是加入其他個人合作挖比特幣，也就是所謂的合作挖比特幣礦業池．
比特幣礦池是一組合作的礦工，他們同意按照自己貢獻的哈希能力的比例分享區塊獎勵。全球約有20個大型礦池，其中約75%位於中國。這統計在這裏顯示了截至2021年4月通過網絡哈希率衡量的最大比特幣礦池。
這張圖表隻是一個快速參考。礦池的位置並不那麼重要，因為大多數礦池在每個國家都有服務器，所以即使礦池位於中國，你也可以連接到美國或歐洲的服務器。在你做出承諾之前，確保你了解這個池子的費用結構(在1%到4%之間)。
如果你是認真的加入一個池，你需要的東西是一個挖礦鑽機(見上麵)，一個比特幣錢包，比特幣挖礦軟件也連接到池。有免費的開源采礦軟件CGMiner．你的盈利能力的一個關鍵問題是你所在地區的電力成本(參見上麵的采礦計算器)。
不要把礦池和雲礦業-這是你應該遠離的東西。雲挖礦就是你付錢給服務提供商，讓他們為你挖礦，你就能獲得獎勵。雲采礦是一種商業安排，礦商擁有所有的鑽機和基礎設施。你實際上是從礦工那裏租用哈希力，以換取比特幣的潛在利潤。
這種安排的主要問題是，你無法控製他們開采什麼、何時開采、如何開采，甚至他們是否有任何基礎設施。正因為如此，雲挖掘吸引了很多騙子。
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