什么是加密货币挖矿？加密货币挖矿概念科普

加密货币挖矿作为区块链网络维持运转的核心机制之一，主要通过特定的计算过程验证交易并生成新区块。以比特币为代表的许多加密货币采用工作量证明（PoW）共识机制，矿工要投入计算资源来竞争记账权，从而保障网络的安全性和去中心化特性。随着区块链技术的普及，挖矿已从早期简单尝试发展为涉及硬件、电力和网络协同的系统性活动。

通过本篇文章，铅笔小编将带大家详细探索加密货币挖矿的基本原理、工作量证明（PoW）的运作方式、交易处理与新区块确认流程，以及挖矿难度不断增加的影响和实际意义。

加密货币挖矿涉及哪些内容

简单来说，加密货币挖矿(包括比特币或任何其他基于工作量证明 (PoW) 共识协议的加密货币)涉及以下几个阶段：

1、矿场参与验证交易和捆绑交易;

2、矿场进行计算;

3、完成计算后，矿工有权向区块链添加一个区块;

4、比特币矿工会因挖出新区块并将其添加到区块链中而获得奖励。

矿工执行专门的计算操作并解决复杂的数学难题，以铸造代币。第一个找到解决方案的矿工会将新区块添加到区块链中，并获得加密货币作为奖励。这种算法被称为工作量证明 (PoW)。

区块链中第二常见的共识机制是权益证明 (PoS)。这种挖矿方式对计算设备的功耗要求不高。获得奖励的并非是快速解决更多问题的人，而是质押区块链代币最多的人。以太坊是采用 PoS 共识协议的著名区块链。

在区块链中，无论采用哪种共识机制，挖矿都是确认交易、对交易进行分组并将其添加到公共账本的必要过程。也就是说，通过矿工的努力，加密货币的运行才获得了必要的权限。比特币以及其他一些受欢迎的山寨币(例如以太坊经典、莱特币和门罗币)均采用这种机制。

区块的数量取决于挖矿设备的总算力，而算力通常用哈希率这一通用的性能指标来衡量。用于挖矿的图形处理器在矿场的性能中发挥至关重要的作用。挖矿设备的算力越高，获得的奖励(即代币提取量)也就越高。

并非所有加密货币都可以通过挖矿获得。例如，众所周知的瑞波币采用 RPCA 共识协议，完全不提供挖矿机制。另一个著名的示例是泰达币 (USDT)。它同时在多个区块链上运行：以太坊、波场、币安币等等。它没有自己的共识机制;泰达币由公司统一处理发行与赎回，以确保维持与美元1:1的锚定价值。

挖矿过程和激励机制

对于缺乏经验的用户来说，很难理解如何从无创造出某种东西，也就是可以兑换成法定货币的数字金融价值。网络安全与矿场之间究竟有何关联，这一点也完全不清楚。为了理解挖矿过程，我们先来看几个术语：

1、钱包是一对独特的公钥和私钥，钱包地址是公钥的加密哈希值。

2、交易记录了资金从一个钱包转移到另一个钱包时所涉及的日期、发送方、接收方和资产的数量。交易哈希值使用发送方的私钥进行签名，并发送给所有等待 nonce 确认的区块链参与者。nonce 是一个 32 位随机数，矿工们正在正在努力破解它。Nonce 的作用是防止双重支付。从某种意义上说，区块链就像一个记录所有交易的账本。然而，没有密钥，就无法破解代码并读取其中的记录。

交易在获得确认之前，会先存储在交易池中。确认过程本身发生在发现新区块之时。加密货币矿工正是在这里聚集并获得其工作所得的分布式奖励。

让我们以所有加密货币的鼻祖比特币为例来了解矿工的工作。所有矿场都汇聚成一个公共矿池，为整个区块链的运行提供支持。每个矿工都存储着区块链的副本，也就是整个区块链序列的副本。这意味着矿场能够有效防止去中心化系统被篡改。

矿场还通过向比特币网络添加新区块来确认交易。第一个找到区块的矿工会获得以聪 (Satoshi) 为单位的区块奖励。加密货币矿工负责验证网络中已登记的交易。也就是说，如果没有矿工求解方程式并创建新区块，区块链网络将无法运行。

加密货币挖矿的方法

矿工使用多种不同的方法来挖掘基于区块链技术的数字货币：

1、云计算;

2、ASIC 矿机;

3、利用拥有多个显卡的矿场进行挖矿;

4、CPU 芯片挖矿;

5、启动主节点。

您甚至不需要矿场就能开始获得区块的挖矿奖励，并将区块添加到区块链中。计算工作可被传输到远在数千公里之外的数据中心的计算机设备上进行处理。

云挖矿的便利之处在于，未来的矿工无需立即投入大量资金购买矿场、设计冷却系统、维护设备并努力提高收益。相反，他们可以租用一定的哈希率(每秒哈希运算次数)甚至 ASIC 矿机，这些矿机是独立的物理设备。

利用云服务进行挖矿可能比矿场挖矿更有利可图。数据中心的能源成本更低，且能以供应商价格采购组件，从而显著降低运营成本。加密货币矿工可以利用巨大的计算能力，并在挖矿难度增加时继续使用。此外，也不存在设备过时的问题。大部分风险和潜在损失都由出租方承担，您的损失不会超过在数据中心租用矿场或 ASIC 矿机的成本。

ASIC 挖矿 — 用于挖掘比特币及其分叉币的计算单元。由 ASIC 组成的矿场效率很高。然而，这类矿场的缺点在于它们通常针对特定的算法进行定制。也就是说，ASIC是一种专用集成电路。例如，如果一个矿场使用 SHA-256 算法，那么它就可以挖出比特币、比特币现金、比特币 SV 以及其他大约三十多种其他数字货币。要将这类矿场重新编程以支持其他算法是非常困难的。

比特币和其他加密货币挖矿的第二大热门方法是 GPU 挖矿。基于 GPU 的矿场噪音比 ASIC 低，因此即使在公寓里也能安装。您可以配置显卡以支持任何算法，并挖掘数百种加密货币。

对于某些加密货币来说，CPU 挖矿的效率很高。使用 CPU 资源的最著名算法是RandomX。例如，Monero 区块链及其代币 XMR 就使用该算法。如要通过使用这种算法进行挖矿而获得可观的收益，加密货币矿工将需要一台基于高性能服务器平台的多处理器挖矿设备。

Chia 项目于 2021 年启动后，出现了配备一系列硬盘的矿场。Chia 区块链允许加密货币矿工使用硬盘生成新的区块。然而，加密货币矿工们似乎已经淡忘了这个项目。因此，目前最好暂缓在大型硬盘上搭建矿场的想法。

根据参与者的人数，加密货币挖矿可分为个人挖矿和矿池(矿工联盟)。矿池允许成千上万的用户将各自的计算资源与自己的矿场结合起来。这种集体挖矿方式提高了成功添加新交易区块的机率，从而降低了每个参与者的财务风险。

启动主节点可让您以矿工级别的佣金形式获得奖励。这些是具有强大功能的主节点，没有它们，某些网络将无法运行。例如，DASH 网络就依靠主节点的支持。运行主节点相当于挖掘虚拟货币，但从技术上讲，这种说法并不完全正确。对于投资者而言，主节点蕴藏着良好的商业机会。

挖矿硬件

讨论完加密货币挖矿方法后，我们来探讨一个技术问题：对于某些任务而言，哪种矿机会更有效?

ASIC 矿机适合专业矿工使用。基于 ASIC 的矿机噪音较大，因此完全不适合在家使用。它们能效高、算力强，但价格极其昂贵，而且只能用于特定的算法。此外，随着数学问题日益复杂，ASIC 矿机很快就会过时，普通加密货币矿工很难转售过时的设备。

GPU 专为适度加密货币挖矿而设计，并能提供良好的投资回报。在配备多张显卡的服务器平台上搭建的矿场效率高，并且可以重新配置以适应任何算法。

选择设备时，要注意算力与电能消耗的比值。此外，要设计良好的散热系统，以延长硬件的使用寿命。随着挖矿难度增加，这些设备可在二手市场上出售。

矿池和盈利能力考量

假设有十位矿工，每位矿工拥有一个算力占网络总算力 1% 的矿场。同时，每天会挖出 280 个加密货币区块。这意味着每位独立矿工每周大约可以挖出 14 个区块。如果这十位矿工联合起来，共享资源，那么网络算力将达到 10%。这样的矿池每天可以挖出 28 个区块，每周可以挖出 196 个区块。也就是说，平均每位矿工可以挖出 19.6 个区块，比独立挖矿多出 5.6 个区块。随着挖矿难度增加，资源池化就显得尤为重要。

每个矿池由一名或多名协调员管理，他们负责维护系统的可靠性，确保矿工不会浪费电力和电能来解密相同的区块，并公平地分配奖励。

盈利能力因素包括参与者人数和奖励分配模式：

PPS — 矿工提交每个份额(即解决问题的一种有效尝试)后即可获得佣金。

FPPS — 在找到新的加密货币区块后发放奖励。此外，在已找到的区块中进行加密货币交易也会获得佣金。

PPLNS — 根据矿工对最后 N 次区块解密尝试的贡献比例来支付报酬。

移动电话和个人电脑挖矿

从纯技术角度来看，手机挖矿是可行的，许多应用程序可将几乎任何智能手机变成小型挖矿机。注册时，需要购买永久号码或一次性号码，然后可以同时在 10 部、20 部或 100 部手机上挖矿。

然而，这种挖矿方式的收益令人质疑，因为智能手机并非资源密集型或能源效率高的设备。手机在高负载下的耐用性也值得怀疑。矿场的所有者担心高温会导致 GPU 损耗;智能手机在持续过热的情况下更难以长时间运行。此外，由于需要定期更换电池，使用手机挖矿还会对环境产生更大的影响。

加密货币挖矿的利与弊

让我们仔细看看加密货币挖矿的优点和缺点。

加密货币挖矿的优点

加密货币挖矿是必不可少的。大多数区块链模型的设计初衷就是，如果没有矿工的工作，就无法维护网络的安全性和整体功能。

矿场是矿工自身的一项收入来源。对于加密货币爱好者和投资者来说，奖励是他们利用设备算力寻找新区块的主要动力。然而，为了收回设备的购置成本，并在一段时间后从矿场获得净收益，您需要制定一个投资计划，该计划要考虑到长期汇率预测以及系统的算力。

加密货币挖矿的缺点

购买一个矿场并不能保证两三年后还能获得同样的收益。挖矿难度不断增加。昨天还能每月赚取数千美元的设备，在难度提升后收益可能就会大幅下降。因此，加密货币挖矿是一个持续且需要深思熟虑的设备投资过程。

在许多国家，加密货币挖矿所得利润需要缴税。投资策略中必须考虑这一因素。此外，全球矿工还面临着当局禁止加密货币挖矿以及其他可能导致重大损失的风险。

合法性和监管不确定性

中国是首个禁止加密货币的国家。在这个国家，您不得开办矿场，而且任何涉及数字货币的兑换与买卖交易均将受到法律制裁。

伊朗也开始严格限制加密货币挖矿。此前，伊朗曾吸引众多矿场所有者前来，以期借此获得参与国际贸易的机会。但由于矿工数量过多，能源行业已不堪重负。

类似的情况也发生在寒冷的冰岛。起初，政府允许矿工利用地热能开采“数字黄金”。然而，由于抢矿热潮，冶金工人很快就面临电力短缺的问题。因此，冰岛禁止开设新的矿场。不过，已经在矿场工作的矿工尚未被驱逐。

关于加密货币和挖矿的合法性，全球国家可大致分为以下几类：

1、完全禁止的国家;

2、监管不确定性较高的国家;

3、加密货币流通合法且受政府管制的国家。

还有越南这个国家，那里法律规定禁止挖矿以及使用加密货币进行支付，但汇款机构和加密货币交易平台却可以自由运营。

可持续性与加密货币挖矿的前景

EMCD 的创始人 Michael Jerlis 认为，在可预见的未来，比特币挖矿不会停止。按照目前的速度，比特币生产将在 2140 年停止。矿工应该不断学习并适应不断变化的环境，这将使他们即使在几十年后也能获得稳定的收益。

比特币的可持续性还得到了保障，即便矿工数量大幅增加以及矿场的处理能力大幅提升，其可持续性也不受影响。随着产量增加，网络和计算的复杂性也会相应提高。据专家称，难度重新分配机制每两周启动一次。此外，比特币过去的三次减半并非其历史上的最后一次。这意味着下一次减半也不会是比特币的终结。

另一位业内专家 — Currency 加密货币交易所的金融分析师 Mikhail Karkhalev 也认为，加密货币挖矿不太可能变得无利可图。如果经济奖励和其他形式的激励措施逐渐消失，那么未来的矿工们：

1、可以收取额外的交易费，以提供加速交易服务;

2、将为重新挖掘已丢失的比特币实施相关机制;

3、将更新区块链验证程序;

4、要证明有效份额将变得更加困难，并且还要支付更高的费用。

这些观点同样适用于采用工作量证明和权益证明协议挖矿的比特币和山寨币。然而，化石燃料问题和挖矿对环境的影响也不容忽视。这些问题以及数字货币之间的竞争给监管机构带来了压力，并可能导致新的加密货币发行禁令出台。

结论

去中心化共识机制使得区块链仅依靠参与者的活动即可运行，这些参与者不断地向链中添加新的区块。通过他们的贡献，他们取代了中心化的发行中心，确保了新币的发行和区块链的验证。

活跃矿工的动力来自因添加新区块而获得的经济奖励。因此，加密货币挖矿在总体上具有促进网络发展的积极作用，同时对每位矿工个人而言也有益处。

同时，挖矿与其他市场或商业活动并无本质区别，但由于法律的不确定性以及代币价格的波动性较大(价格波动幅度很大)，它也伴随着额外的风险。每个潜在的矿工在开始之前都应该仔细权衡利弊。最终，开设一个真正的矿场或许比挖矿更合适。