解读比特币挖矿

科技

如果你最近买过显卡,那么很可能知道显卡在全球范围内大面积断货 – 甚至新闻中可能都有过类似报道。有消息来源指责称,这都是因为矿工买断了显卡。但这些矿工到底是谁呢?

矿工是一个比特币专用术语,指挖掘加密货币的人。货币矿工在自己的矿场挖掘加密货币,矿场的特殊之处在于矿机全部是采用最新装备的电脑。你肯定听说过最著名的加密货币 – 比特币,但比特币并不是唯一的加密货币。

但是为什么加密货币频频出现在新闻中?为什么会引起骚乱?如果大家都在挖矿,你也应该跟随潮流去挖吗?下面让我们就来探探加密货币的底细。

区块链

首先,我们先来复习一下比特币和区块链的基础知识。您可以阅读这篇文章了解详细信息;在此我只做简单说明。

比特币是一种去中心化的虚拟货币。这意味着不存在中央管理机构,也不像其他货币那样依赖于相互信任;然而,比特币交易是有保障的,区块链将用于确保比特币安全。

区块链可以看成是一种互联网日志。它是一串连续的区块,用于保存交易记录,例如比特币转账人、转账金额和收款方。区块链也可称为分类帐 – 这一用词相当准确。但除此之外,区块链还有若干值得注意的特点。

区块链的第一个重要特点是,比特币网络的所有真正参与者全部会存储整条区块链以及曾做过的所有交易,并且参与者能不断向区块链的末端添加新的区块。

第二个重要特点是区块链基于密码学(即”加密货币”中”加密”的含义)。系统的运行由数学定律决定,而不受控于某些人或组织的声誉,因此能保证一切都符合预期。

挖出新区块的人被称为矿工。现在比特币矿工每挖出一个新区块,可获得12.5个比特币作为奖励。根据2017年7月1日的汇率计算,这大约相当于30,000美元。

最后,所有新比特币全部通过挖矿过程进行挖掘,这也是发行新比特币的唯一方式。

之所以每隔10分钟会产生一个新的区块。原因有两个。

之所以每隔10分钟会产生一个新的区块。原因有两个。

一是,它为同步提供了一个常数。分配的10分钟用于通过网络分发块。如果人们可以连续不断地创建区块,那么互联网将充斥着不同版本的区块,要想搞清楚到底该将哪个版本的区块添加到区块链末尾会很困难。

二是,用10分钟使新区块”难度” – 这是从数学意义上来说。只有一个正确、”难度”的区块才会添加到区块链日志的末尾。

为什么区块需要”难度”

要想区块”难度”,区块中的所有内容都必须有效,且符合区块链的规则。最重要的规则是,转账付款的人必须拥有这笔钱。

一个”难度”区块在其摘要的开头包含一定数量的零。关于什么是摘要(或哈希,这是区块的某种数学变换结果)的更多信息,同样请阅读这篇文章。但是,目前这还不算是根本性的重要问题。要获得一个”难度”区块,必须使区块进行”振动筛选”。”振动筛选”意味着区块将产生一些不明显的变化,随后经过校验成为”难度”区块。

每个矿工都会持续”振动筛选”候选区块,希望自己成为那个幸运儿,”筛选出”一个”难度”区块。这个区块将包含在相应区块链的末尾,并赢得30,000美元丰厚奖励。

如果矿工人数增加十倍,那么同样区块的”难度”也必须增加十倍,这样才值得添加到区块链中。通过这种方法,能使新区块的挖掘速度保持不变:不管矿工数量如何变化,每10分钟才能挖出一个区块。因此,获得奖励的可能性随着矿工人数的增加而下降。

这就是为什么这些区块需要”难度”。这个要求可以避免有人重写整个交易记录。从根本上说,每个区块需要所有矿工共同挖掘10分钟,一个人是没有办法单靠自己就把区块伪造成”难度”,伪造自己的交易历史的。

矿工

在2009年,知道比特币的只有数字货币爱好者和比特币矿工,挖矿非常容易,那时一个比特币只值大约五美分。假设以100名矿工为例,一位虚构的矿工Egbert每天至少能”筛选出”一个区块,从而获得奖励。

到2013年,比特币兑换率一路飙升到每块比特币兑换100美元时,大批矿工加入挖矿的行列,结果需要耗时几个月才能挖出一块比特币。随着矿工的算力开始聚集成矿池,多名矿工们共同”筛选出”同一块候选比特币,由此获得的奖励在参与矿工中平分。


高功率输出的家庭矿场(依据2013年标准)。

随后,出现了新的硬件:ASIC(专用集成电路)。ASIC是专为执行特定任务创建的微芯片 – 在比特币挖矿应用中,ASIC用于尽可能高效地”筛选”比特币区块。

ASIC的挖矿算力明显高于普通用途的计算机。基于ASIC的巨型矿场开始在中国、冰岛、新加坡等国家出现,之所以选中这些地区是因为那里气温低(如地下),更理想的是地区是水电站附近,用电成本更低。

家庭比特币矿场很快失去意义,成为早期比特币军备竞赛的牺牲品。


用于加密货币挖矿的工业农场

山寨币挖矿:为什么显卡消失了

比特币是第一个也是最受欢迎的加密货币,但是如今我们已经有了大约100种替代加密货币,也称为山寨币。


按市值排序的十大加密货币(所有已挖出货币的总价)。
数据截至2017年7月1日。资料来源:coinmarketcap.com

山寨币的创始人并不希望挖矿成本过高或者难以达到;因此,他们必须为区块所需的”难度”设计新的标准。创始人希望通过标准避免产生专用硬件(ASIC)或延迟出现这种硬件其可能性。他们尽可能让普通人使用普通电脑也能挖矿,从而对网络总体算力做出有形的贡献,并以此获得一定收益。

另外,山寨币只要使用一块普通显卡就能”筛选”。事实证明,显卡很适合进行这样的计算。因此,挖矿过程的可用性可以增加特定山寨币的普及。

请注意,上表中第二行的以太坊(Ethereum)。这是一种相对较新的加密货币(2015年推出),具有一些独特的功能,主要表现在它不仅能在区块链中包含处理支付的相关静态信息,还能纳入根据可编程规则操作的交互式对象或智能联系人。

我们将另开一篇文章专门讨论为什么所有这些货币会引起公众这么大的兴趣。本篇文章中我们只简单表明,新的以太坊货币的特性已经引起了加密货币投资者的极大兴趣,以太坊在飞速增长:2017年初以太坊为8美元,到6月1日已攀升到200美元。

挖掘以太坊变得格外有利可图,这就是为什么矿工蜂涌前去购买显卡。


专为挖矿设计的千兆字节显卡:它没有无关紧要的东西,比如显示输出。资料来源

如果矿工停止挖矿

如果停止对挖矿进行奖励 – 即如果收入不能抵销设备和电力成本,而导致矿工停止挖矿或开始挖掘其他货币该怎么办?然后会发生什么情况?矿工停止采矿后,比特币会不再有效或者变得发展太慢,这是真的吗?

不,这不是真的。正如我们前面解释过的,区块链会不断调整自己的区块”难度”标准来保持其挖掘速度。如果矿工减少90%,那么批准新区块所需的计算量也会减少90%。区块链本身仍将保持完整功能。

新区块的奖励绝对值随着时间而减少。这一变化也被编入了比特币的规则中。在头四年(2009 – 2012年),奖励为50个比特币。目前的奖励是12.5个比特币。

然而,兑换率增长已远远超过对奖励绝对值下降的补偿额:在2012年中,50个比特币只值500美元,而目前的奖励是12.5个比特币,但其价值3万美元。此外,有朝一日矿工还将从交易费用中赚取收入。

结论

我们已经回顾了实际挖矿的含义、其目的、为谁以及什么时候挖矿是有利的,哪种情况显卡会消失,以及为什么有些制造商会发布不带任何显示输出的显卡。

然而,最耐人寻味的一点 – 即新的以太坊货币是怎样做到如此广泛普及的 – 还仍是秘密。所以敬请关注 – 我们会继续向您介绍相关信息。