什麼是比特幣挖礦？
比特幣挖礦是用來驗證交易並將新的比特幣引入流通的過程。
截至2024年7月，已有約19.5百萬比特幣流通。然而，這種加密貨幣被程式設計為最大供給量為21百萬枚，還有1.5百萬枚比特幣尚未被挖掘。被稱為"礦工"的使用者使用強大的計算機來解決複雜的數學問題並在一個稱為比特幣挖礦的過程中"挖掘"出新的比特幣。
當一筆交易在比特幣網路上進行時，該交易將被新增到一個區塊中。當這個區塊已滿時，它必須在被新增到區塊鏈之前得到驗證。這個過程類似於在商店裡推滿購物車併到收銀臺結賬，商店需要檢查每件商品以確保您沒有未付款就帶走商品。
比特幣挖礦就像一場尋找數字寶藏的遊戲。配備強大的計算機，礦工們尋找一個64位十六進位制數字碼稱為"雜湊"，代表一個交易區塊。礦工透過一個稱為雜湊的過程來尋找這個碼。
雜湊過程要求計算機硬體嘗試透過數萬億個程式碼組合（包括數字和字元）來找到滿足該區塊難度的一個程式碼（稱為"目標雜湊"）。當礦工找到一個區塊的目標雜湊時，他們就可以驗證和確認該區塊的交易。這個過程有助於向網路發行更多的比特幣。這就像一個獎勵被鎖定的遊戲,只有有技能和知識的人才能解鎖並獲得獎勵。
找到目標雜湊可能需要很長時間。這個時間會根據許多因素而變化,比如比特幣當前的挖礦難度。這個難度每2,016個區塊調整一次,根據參與網路的礦工數量而增加或減少。
更多礦工的參與意味著更高的難度,而較少的礦工會降低難度。這就像一場尋寶遊戲:參與者越多,尋找就越困難,這有助於維持比特幣的稀缺性和內在價值。
比特幣創始人中本聰已經在比特幣的原始碼中程式設計,每21萬個區塊（大約4年）獎勵減半一次,以創造稀缺性。以這個速度,比特幣直到2140年才會達到21百萬枚的上限。
到那時,礦工仍然可以透過交易費獲得區塊獎勵,但不會有更多的新比特幣被髮行到網路中。
礦工如何挖掘比特幣？
礦工透過使用挖礦裝置來挖掘比特幣,這可以是普通的個人電腦,也可以是專用裝置,只要它們能夠遵循比特幣的SHA-256挖礦演算法。
SHA-256是一種加密方法,使資料在沒有適當工具的情況下難以讀取。它加密資料,如密碼,並生成一個長程式碼來代表該資料。對於沒有解密工具的人來說,這個程式碼是完全無意義的,這有助於確保資料的絕對安全。
即使有合適的工具,解密這個演算法也需要時間。礦工每10分鐘創造一個新的區塊,比特幣網路會獎勵他們這些努力,這種獎勵被稱為區塊獎勵。礦工還會根據區塊大小獲得交易費。
在2024年4月比特幣減半事件發生之前,每個區塊的獎勵是6.25 BTC。減半事件將這一獎勵降低到3.125 BTC。比特幣創始人中本聰在比特幣的原始碼中程式設計了減半事件,以創造稀缺性並維持比特幣的價值,這對比特幣挖礦的收益產生了重大影響。
隨著每次減半,礦工獲得與之前相同獎勵的難度越來越大,這增加了比特幣的稀缺性和價值。
平均挖掘1個比特幣需要多長時間？
挖掘1個比特幣所需的時間可能會因網路內建的難度調整而有所不同。
每個被驗證的比特幣區塊將產生3.125 BTC。平均而言,大約需要10分鐘不僅挖掘1個,而是3個比特幣,而這個速度會隨時間而變化。
就像尋找寶藏可能帶來不同的獎勵一樣,比特幣挖礦也是如此。挖掘一個單獨的區塊（稱為比特幣區塊時間）需要大量的計算能力,因此幾乎不可能由一個單獨的礦工獨自獲得全部3.125 BTC的獎勵。
礦工的裝置會顯著影響他們能賺到的BTC數量。例如,一些礦工擁有數十甚至數百臺挖礦裝置,以增加他們的比特幣算力。在這種情況下,他們每個區塊可能會賺到比算力較低的礦工更多的比特幣。他們就像帶著數百把鏟子的寶藏獵人,希望獲得更大的獎勵。
許多礦工加入礦池以提高他們的比特幣挖礦速度。礦池是一組礦工共同貢獻算力作為一個整體來尋找目標雜湊。透過這種方式,礦工根據他們貢獻的算力比例獲得獎勵。
礦池運營商會分配比特幣挖礦獎勵,通常會收取一定費用,礦工可以參與不同型別的礦池。
不同型別的礦池
按比例分配的礦池(Proportional)
按比例分配的礦池根據每個礦工貢獻的算力比例分配獎勵。他們也可能透過交易費獲得額外的獎勵。這就像寶藏獵人攜帶數百把鏟子進行探險一樣。
按最後N組支付的礦池(Pay per last N groups)
按最後N組支付的礦池將礦工劃分為工作班次,並根據參與時間支付報酬。一個班次是礦工為礦池貢獻的時間段。這就像寶藏獵人按班次工作,工作時間更長的人獲得更多獎勵。
按股份支付(Pay-per-share)
按股份支付的礦池為礦工提供固定收入,要求他們每天貢獻一定比例的算力。這是一種穩定的比特幣挖礦方式,但礦工無法從交易費中獲得額外收益。這類似於探險隊每天必須完成一定配額的寶藏獵人。雖然他們無法加班,但可以期望穩定的工作和收入。
哪種硬體可以最佳化比特幣挖礦速度?
在比特幣挖礦中,ASIC是最高效的硬體,因為它專門為此任務設計。ASIC的效能和效率遠遠超過CPU和GPU。
想象你正努力在一個擁擠的體育場找到最佳座位。有兩種方法可以做到這一點:一是一個一個地檢查每一排和區域,二是使用一架非常先進的無人機快速掃描整個體育場並確定最佳位置。
在比特幣挖礦世界中,尋找新塊就像尋找最佳座位 — 你必須快速高效地進行"搜尋"。這就是硬體發揮重要作用的時候:
- 中央處理器(CPU):CPU是你基本的搜尋方法。它就像你親自一個一個檢查體育場的座位。這不是挖掘比特幣最快的方法,但仍然可以完成任務。
- 圖形處理器(GPU):現在,升級到一架更快的無人機,可以同時執行多個任務。類似於這架無人機,GPU能夠更有效地處理挖礦中的複雜計算,可以透過同時掃描多排座位來更快地找到最佳位置。
- 專用積體電路(ASIC):這就是定製的高階無人機,採用先進技術專門設計用於在體育場內快速高效地找到最佳座位。由於ASIC專門為比特幣挖礦而設計,因此它們在這項任務上優於GPU和CPU。
因此,如果想最佳化比特幣挖礦速度,選擇ASIC就像使用最先進的技術來更快地找到最佳位置,超越其他任何人。
獨立挖礦有多困難?
獨立挖礦(solo mining)意味著一名礦工與全球所有其他礦工競爭。這個過程非常困難,礦工通常會合作來應對這一挑戰。
比特幣的工作量證明(PoW)共識協議使挖礦成為一種自然競爭。一名獨立礦工成功擊敗所有其他礦工找到目標雜湊值的可能性幾乎為零,無論他們的挖礦系統或比特幣挖礦軟體有多強大。
一名獨立礦工就像一名孤獨的海盜出海尋寶,而大多數海盜已經聯合起來尋找共同的寶藏。海盜團隊可以相互依靠,找到寶藏的機會更高,但如果那名孤獨的海盜成功了,他就可以獨自保留全部獎勵。
在比特幣早期,由於礦工較少,挖掘一個比特幣的時間相對較短。當時每個塊的獎勵也要高得多,每個礦工可以獲得數十個比特幣。但是,當時比特幣的價值不到1美元,所以獎勵相當於當前水平。
現在,獨立礦工通常會加入礦池,以增加獲得獎勵的機會。那些沒有強大挖礦裝置的人也可以透過雲挖礦服務來節省初始比特幣挖礦裝置成本。
雲挖礦服務允許礦工出租他們的算力,並要求使用者支付費用以獲得其中的一部分。這樣,礦工可以減輕使用者的能源消耗成本。作為回報,這些使用者根據他們對算力的貢獻獲得區塊獎勵。
