什么是比特币挖矿？
比特币挖矿是用来验证交易并将新的比特币引入流通的过程。
截至2024年7月，已有约19.5百万比特币流通。然而，这种加密货币被编程为最大供给量为21百万枚，还有1.5百万枚比特币尚未被挖掘。被称为"矿工"的用户使用强大的计算机来解决复杂的数学问题并在一个称为比特币挖矿的过程中"挖掘"出新的比特币。
当一笔交易在比特币网络上进行时，该交易将被添加到一个区块中。当这个区块已满时，它必须在被添加到区块链之前得到验证。这个过程类似于在商店里推满购物车并到收银台结账，商店需要检查每件商品以确保您没有未付款就带走商品。
比特币挖矿就像一场寻找数字宝藏的游戏。配备强大的计算机，矿工们寻找一个64位十六进制数字码称为"哈希"，代表一个交易区块。矿工通过一个称为哈希的过程来寻找这个码。
哈希过程要求计算机硬件尝试通过数万亿个代码组合（包括数字和字符）来找到满足该区块难度的一个代码（称为"目标哈希"）。当矿工找到一个区块的目标哈希时，他们就可以验证和确认该区块的交易。这个过程有助于向网络发行更多的比特币。这就像一个奖励被锁定的游戏,只有有技能和知识的人才能解锁并获得奖励。
找到目标哈希可能需要很长时间。这个时间会根据许多因素而变化,比如比特币当前的挖矿难度。这个难度每2,016个区块调整一次,根据参与网络的矿工数量而增加或减少。
更多矿工的参与意味着更高的难度,而较少的矿工会降低难度。这就像一场寻宝游戏:参与者越多,寻找就越困难,这有助于维持比特币的稀缺性和内在价值。
比特币创始人中本聪已经在比特币的源代码中编程,每21万个区块（大约4年）奖励减半一次,以创造稀缺性。以这个速度,比特币直到2140年才会达到21百万枚的上限。
到那时,矿工仍然可以通过交易费获得区块奖励,但不会有更多的新比特币被发行到网络中。
矿工如何挖掘比特币？
矿工通过使用挖矿设备来挖掘比特币,这可以是普通的个人电脑,也可以是专用设备,只要它们能够遵循比特币的SHA-256挖矿算法。
SHA-256是一种加密方法,使数据在没有适当工具的情况下难以读取。它加密数据,如密码,并生成一个长代码来代表该数据。对于没有解密工具的人来说,这个代码是完全无意义的,这有助于确保数据的绝对安全。
即使有合适的工具,解密这个算法也需要时间。矿工每10分钟创造一个新的区块,比特币网络会奖励他们这些努力,这种奖励被称为区块奖励。矿工还会根据区块大小获得交易费。
在2024年4月比特币减半事件发生之前,每个区块的奖励是6.25 BTC。减半事件将这一奖励降低到3.125 BTC。比特币创始人中本聪在比特币的源代码中编程了减半事件,以创造稀缺性并维持比特币的价值,这对比特币挖矿的收益产生了重大影响。
随着每次减半,矿工获得与之前相同奖励的难度越来越大,这增加了比特币的稀缺性和价值。
平均挖掘1个比特币需要多长时间？
挖掘1个比特币所需的时间可能会因网络内置的难度调整而有所不同。
每个被验证的比特币区块将产生3.125 BTC。平均而言,大约需要10分钟不仅挖掘1个,而是3个比特币,而这个速度会随时间而变化。
就像寻找宝藏可能带来不同的奖励一样,比特币挖矿也是如此。挖掘一个单独的区块（称为比特币区块时间）需要大量的计算能力,因此几乎不可能由一个单独的矿工独自获得全部3.125 BTC的奖励。
矿工的设备会显著影响他们能赚到的BTC数量。例如,一些矿工拥有数十甚至数百台挖矿设备,以增加他们的比特币算力。在这种情况下,他们每个区块可能会赚到比算力较低的矿工更多的比特币。他们就像带着数百把铲子的宝藏猎人,希望获得更大的奖励。
许多矿工加入矿池以提高他们的比特币挖矿速度。矿池是一组矿工共同贡献算力作为一个整体来寻找目标哈希。通过这种方式,矿工根据他们贡献的算力比例获得奖励。
矿池运营商会分配比特币挖矿奖励,通常会收取一定费用,矿工可以参与不同类型的矿池。
不同类型的矿池
按比例分配的矿池(Proportional)
按比例分配的矿池根据每个矿工贡献的算力比例分配奖励。他们也可能通过交易费获得额外的奖励。这就像宝藏猎人携带数百把铲子进行探险一样。
按最后N组支付的矿池(Pay per last N groups)
按最后N组支付的矿池将矿工划分为工作班次,并根据参与时间支付报酬。一个班次是矿工为矿池贡献的时间段。这就像宝藏猎人按班次工作,工作时间更长的人获得更多奖励。
按股份支付(Pay-per-share)
按股份支付的矿池为矿工提供固定收入,要求他们每天贡献一定比例的算力。这是一种稳定的比特币挖矿方式,但矿工无法从交易费中获得额外收益。这类似于探险队每天必须完成一定配额的宝藏猎人。虽然他们无法加班,但可以期望稳定的工作和收入。
哪种硬件可以优化比特币挖矿速度?
在比特币挖矿中,ASIC是最高效的硬件,因为它专门为此任务设计。ASIC的性能和效率远远超过CPU和GPU。
想象你正努力在一个拥挤的体育场找到最佳座位。有两种方法可以做到这一点:一是一个一个地检查每一排和区域,二是使用一架非常先进的无人机快速扫描整个体育场并确定最佳位置。
在比特币挖矿世界中,寻找新块就像寻找最佳座位 — 你必须快速高效地进行"搜索"。这就是硬件发挥重要作用的时候:
- 中央处理器(CPU):CPU是你基本的搜索方法。它就像你亲自一个一个检查体育场的座位。这不是挖掘比特币最快的方法,但仍然可以完成任务。
- 图形处理器(GPU):现在,升级到一架更快的无人机,可以同时执行多个任务。类似于这架无人机,GPU能够更有效地处理挖矿中的复杂计算,可以通过同时扫描多排座位来更快地找到最佳位置。
- 专用集成电路(ASIC):这就是定制的高端无人机,采用先进技术专门设计用于在体育场内快速高效地找到最佳座位。由于ASIC专门为比特币挖矿而设计,因此它们在这项任务上优于GPU和CPU。
因此,如果想优化比特币挖矿速度,选择ASIC就像使用最先进的技术来更快地找到最佳位置,超越其他任何人。
独立挖矿有多困难?
独立挖矿(solo mining)意味着一名矿工与全球所有其他矿工竞争。这个过程非常困难,矿工通常会合作来应对这一挑战。
比特币的工作量证明(PoW)共识协议使挖矿成为一种自然竞争。一名独立矿工成功击败所有其他矿工找到目标哈希值的可能性几乎为零,无论他们的挖矿系统或比特币挖矿软件有多强大。
一名独立矿工就像一名孤独的海盗出海寻宝,而大多数海盗已经联合起来寻找共同的宝藏。海盗团队可以相互依靠,找到宝藏的机会更高,但如果那名孤独的海盗成功了,他就可以独自保留全部奖励。
在比特币早期,由于矿工较少,挖掘一个比特币的时间相对较短。当时每个块的奖励也要高得多,每个矿工可以获得数十个比特币。但是,当时比特币的价值不到1美元,所以奖励相当于当前水平。
现在,独立矿工通常会加入矿池,以增加获得奖励的机会。那些没有强大挖矿设备的人也可以通过云挖矿服务来节省初始比特币挖矿设备成本。
云挖矿服务允许矿工出租他们的算力,并要求用户支付费用以获得其中的一部分。这样,矿工可以减轻用户的能源消耗成本。作为回报,这些用户根据他们对算力的贡献获得区块奖励。
