教你在Crypto赚钱 — — 数字货币上市公司系列（一）：什么是挖矿，为什么要挖矿，怎么样才能合法间接分享挖矿收益NDVSep 20, 2023--
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NDV是站在传统金融和Crypto之间的桥梁，我们希望能够把传统金融的价值评估方法和Crypto的行业特性结合起来，定义Crypto的新兴资产的价值。
在第一期从零开始学Crypto中我们曾提到过，比特币被称为“数字黄金”，和开采黄金一样，新的比特币也需要通过挖矿获取。什么是比特币挖矿，比特币挖矿是怎样发展的，现今参与挖矿的流程是什么？下文将向您一一解答。
Press enter or click to view image in full size什么是比特币挖矿
首先让我们回顾比特币的特征。比特币是一种去中心化的数字货币，它不依赖于任何中央机构或政府来发行和管理，而是将交易记录是存储在一个公开的分布式账本上，这个账本也就是区块链。
简单来说，区块链就是一个公开透明的数据库（一本大账本），里面记录了比特币的所有交易。一定量的交易记录会被记账成一个区块（记录了每段时间的交易，用于存档的小账本），并且与前一个区块通过加密算法链接起来，形成一个不可篡改、不可逆转的链条。
这些数据存储在所有网络节点，而不是某个中心化服务器上，每个节点都拥有完整的账本副本，并通过共识机制来保证各个节点之间的数据一致性。任何人都可以查看和验证区块链上的数据，但是没有人可以单方面修改或删除数据（账目记录只会越来越多，写了就擦不掉）。这样就保证了加密货币交易的真实性和可信性。
既然不存在中心化管理机构，谁来负责创建和验证区块，也就是谁来完成“记账”这一步呢？结论是某位幸运的矿工，因为矿工并不是白白帮忙“记账”，而是在记账后可以获得一定的比特币奖励，这也就是比特币初次发放的过程。
为了获得“记账”带来的比特币收益，每一位矿工都会想参与，但一次“记账”只能有一个人，这时候便需要一个筛选机制来决定谁来“记账”，这个机制可以简单理解为比赛做算术题，当然，不是让矿工自己做，而是用他们的硬件设备（比如电脑、专用矿机等）做，大家比赛谁先算对谁就获得“记账权”，也就可以获得新发放的比特币奖励，这个过程就叫做“挖矿”。
如果有两个矿工同时计算出结果怎么办?这个时候就会出现分叉，也就是说区块链的末端区块存在分歧了，其实这只会临时出现，并不会长久存在。原因是一旦其他矿工确认了本次挖矿成功，就会投入到下一次挖矿，如果其他矿工又挖矿成功了，这条区块链路就会比另一条区块链路多出一个区块，区块链中的原则就是只认最长的链路，所以另一个挖矿成功的矿工很快就会舍弃之前的区块，以最长的区块链为准。
Press enter or click to view image in full size图1 最长链原则此外，矿工们做的这道算术题是由比特币网络的自动算法出的，包括算法的作者在内，没有人能提前知道答案，也就是这套算法自动控制着出题和发出新的比特币。挖矿的难度并不是一成不变的，这套算法会自动调整难度来维持平均10分钟记账一个区块，这也就是为什么现在挖矿需要的算力越来越大（因为参与者越来越多，总算力不断升高，所以要维持解题时间不变动，只能让题目变得越来越难）同样，挖矿的奖励也不是恒定的，由于比特币的供应量限制在2100万枚，不能无限增发，所以需要控制发放速度，它使用的控制方法被称为“周期性减半”。
周期性减半是指每210,000个区块，比特币的挖矿奖励会减半一次，由于平均每10分钟产生一个区块，所以产生21万个区块也就需要210万分钟，大约4年。比如最开始挖矿的奖励是50枚比特币，即平均每10分钟会产生50枚比特币，在2012年11月28日时比特币有了21万个区块，这之后挖矿的奖励就减半到平均每10分钟25枚比特币，截至今天比特币发生过3次减半，目前的挖矿奖励是每10分钟产生6.25个比特币。到2023年8月8日，比特币的区块高度是802,178，当达到840,000时将发生下一次减半事件，也就是说，还有不到一年，比特币挖矿奖励就会降低到平均每10分钟3.125个比特币，历史上的三次减半后，比特币的价格都有显著的上涨趋势。
Press enter or click to view image in full size图2 比特币减半(1)比特币挖矿发展与流程
在上一节中我们提到，简单来讲挖矿就是用电脑做算术题，事实上最开始确实如此，在这道题还没那么难的时候，也就是总算力还不大的时候，挖矿的门槛很低，人人都可以用个人电脑参与其中，使用CPU就可以挖矿。随着比特币价格的上升，参与比特币挖矿的人数开始迅速增长，奖励没有变，但领奖励的人变多了，自然每个人中奖的概率变小，因此，矿工们开始通过提升算力来提升挖矿效率。
2010 年 9 月出现了 GPU 挖比特币的代码，打破 CPU 挖矿常规。据估计，当时 GPU的算力比 CPU 高出了 3 个数量级，在以个人电脑 CPU挖矿的年代来说，GPU 挖矿的出现可以说是降维打击，所以短短 7 个月后，全网算力增长了 3500 倍，并在一年后增长约 10 万倍，至此，个人电脑挖矿的方式也成为过去式，GPU 算力统治比特币挖矿市场。
Press enter or click to view image in full size图3 2010年7月-2011年2月比特币全网算力增长情况(2)GPU 算力的优势，让矿工们获得了更多的收益，于是在 2011 年比特币牛市助推下（期间比特币从 0.08 美元一度上涨到 30 美元），算力的军备竞赛也正式开启。
2011 年 6 月，名叫FPGA的专业挖矿设备被广泛提及，这是第一次针对挖矿所做的专业芯片设计，在原 GPU的基础上，再次提升了大约 3 个数量级，但因其开发难度大和算力提升较慢，在昙花一现后便被后面将会提到的ASIC取代。
2013 年，减半后的比特币迎来了第二轮牛市，算力也开始了新一轮的涌入，比特币挖矿难度水涨船高，大家不得不去寻找算力更为强大的装备，专为挖矿设计的 ASIC （专用集成电路）芯片应运而生，因其算力集中等特性，可以以更低的单位能耗实现更高的计算速度，尽管最初ASIC矿机成本通常比GPU或CPU挖矿硬件更高，但因其效率高、性能好，久而久之，它可节省更多的成本。据相关报道(3)，全球市场95%的矿机出自中国，其中超过80%为比特大陆旗下的蚂蚁矿机系列，可以说比特大陆就像是显卡市场中的英伟达。
随着币价升高，算力上涨，普通矿工手中的算力很难再挖出比特币，因此需要加入矿池将算力集合到一起进行挖矿，随后再根据实际的算力占比进行收益分配。
矿池的形成是算力竞争下的一种自然演化，矿池因算力占比高，挖出区块的概率更大，获得奖励后按照矿池中矿机算力分配挖矿所得，能为矿机所有者带来稳定的挖矿收入，而个人 / 小矿场则饥一餐饱一餐，在不断上涨的挖矿难度下，能获得挖矿奖励的概率不断下降，此外，大矿场的竞争优势会吸引更多的矿机拥有者加入，并进一步强化它的优势，在这种正向循环下，几家头部矿池便渐渐的占据了比特币算力的绝大部分，目前仅前五大矿池的算力就占到了比特币全网算力的 80%。
图4 矿池份额占比(4)有了矿池以后，现阶段挖矿的流程可以被简单分为四步。
Press enter or click to view image in full size图5 挖矿参与流程矿工从矿机生产商购买矿机，然后将矿机托管在专业矿场里，加入到矿池中去挖矿。这里的矿池和矿场很容易让人混淆，但其实区分它们十分简单。矿场是一个地理上实际存在的地方，用来放置矿机。与存在实体的矿场不同，矿池存在于网络中，本身并不进行挖矿计算，而是将计算任务分配给连接到矿池的矿机，将不同矿机的算力集中起来共同挖矿。
Press enter or click to view image in full size图6 某矿场由于充足的低廉电价和硬件设备，中国大陆一直是加密货币公司热衷的目的地，中国矿工的网络总算力占比（哈希率）一度接近全球总量的四分之三。考虑到电力资源，中国大陆的矿场主要集中在四川、内蒙古、新疆、云南等地区。
2021年3月，由于中国未完成2020年节能减排目标，内蒙古宣布将逐步关停加密货币采矿业务，5月至6月之间，国务院及地方政府密集出台政策，限制加密数字货币的交易且禁止加密数字货币矿场的运营。短短一个月内，中国90%的比特币挖矿中心已经下线，大批企业迁至海外，从此中国几乎退出了比特币挖矿市场。
Press enter or click to view image in full size图7 比特币挖矿比例分布(5)总结
本期我们先后介绍了比特币挖矿的理论与实际应用发展，比特币挖矿的机制自诞生开始便是一种巨大的创新，它是比特币网络的核心机制，既保证了比特币的去中心化发行，又维护了比特币的安全和可信。
随着行业的发展，比特币挖矿受到过一些冲击，比如高能耗不够环保，或是由于政策原因导致的算力牵出中国大陆，但同时这里也充满了机遇，比特币价值的升高催生了众多矿机制造商，在算力大幅提升的情况下，矿池的出现让散户也能分到一杯羹。
对于中国内地的投资者，虽然无法直接从已不存在的国内矿场获得利润，但仍然可以通过投资美股上市挖矿公司分享挖矿带来的收益，下期开始我们将为您介绍一些值得了解的美股上市数字货币公司，如果您想了解更多有关比特币挖矿的知识，或者对矿场、矿池、矿机制造商感兴趣，请持续关注我们的公众号，后续将为您带来更多相关内容与资讯，撰文不易，您的点赞、在读、分享就是我们持续免费更新的动力。
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参考来源：
(1)https://www.dcard.tw/f/blockchain/p/240495309
(2)https://explorer.btc.com/zh-CN/btc/insights-hashrate
(3)http://www.nbd.com.cn/rss/toutiao/articles/1319512.html
(4)https://explorer.btc.com/zh-CN/btc/insights-pools
(5)https://www.jbs.cam.ac.uk/wp-content/uploads/2022/05/2022-ccaf-conference-paper-stinner-tyrell.pdf