什么是加密货币挖矿？加密货币挖矿的三种类型

2024-03-20分类：盲盒阅读（）

在加密货币词典中，挖矿是使用计算机设备验证区块链上的交易，同时赚取加密货币作为回报的过程。挖矿是使用计算机的中央处理单元 (CPU)、显卡或图形处理单元 (GPU) 或称为专用集成电路 (ASIC) 的专用设备来执行的。

加密货币挖掘涉及执行复杂的算术和加密操作，以使用特定算法验证交易。在很多情况下，矿工会联合起来加入矿池。影响挖矿盈利能力的因素包括算法、难度率、算力和奖励率等。

加密区块链如何运作？

要了解加密货币挖矿，我们首先必须了解区块链。加密货币区块链的工作原理是维护一个分散的、链连接区块的公共分类账（因此称为“区块链”）。这些区块包括经过验证和审查的交易，这些交易已添加到区块链中并进行加密签名，以避免篡改、欺诈或未经授权的交易。添加的每笔交易都必须通过多种方式之一进行验证，以确保整个区块链的完整性。

确保这一点的系统称为共识机制。不同共识机制的三个例子是工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）和权威证明（PoA）。矿工在 PoW 网络上挖矿。

什么是加密货币挖矿？

虽然这听起来相对容易，但困难的部分还在后头。矿工的目标是通过使用特定哈希算法发现目标哈希来找到区块链的下一个区块。

每个加密货币 PoW 网络都使用特定的哈希算法。哈希函数（一种不可逆的加密方法）用于简化它。想想制作薯饼：制作起来并不难，但不可能变回土豆。同样，散列密文无法反转回明文，但可以将所有可能的明文放入序列中，看看它们是否会产生相同的密文。

加密货币矿工使用他们的采矿设备执行这些费力的数学方程，试图“打破”哈希值并挖掘下一个区块。通常会涉及区块奖励，通常以一些网络原生代币的形式出现（例如，比特币矿工将获得比特币或 BTC 代币的区块奖励）。

关于哈希、哈希率和算法

破解哈希涉及尝试得出小于或等于目标哈希的 64 位十六进制数（哈希）。第一个发现上述哈希难题解决方案的矿工是在该区块内获得区块奖励的矿工。然而，随着总散列能力的增加，每个矿工找到散列的机会就会减少：当更多的矿工加入网络和/或采矿设备发展时，散列能力就会增加。

除了区块奖励之外，矿工还获得有关网络变更和他们挖矿的区块链改进的投票权。这意味着矿工对上述区块链及其未来发展具有一定程度的影响力。投票权与矿工的算力成正比，这意味着矿工的算力越高，其投票的权重就越大。

一旦区块被其中一名矿工开采并且网络上达成共识，该区块就会被打包并包含来自内存池（分布式待处理交易寄存器）的当前待处理交易。该过程继续进行后续块。

矿工是任何 PoW 网络的支柱，保证其安全和运行，同时共同维护交易分类账（区块链）并验证所有其他交易。工作量证明这个名字指的是矿工证明他们通过运行必要的加密函数来解决数学问题来“工作”以获得奖励。

加密货币挖矿难度

随着特定网络的矿工数量和处理能力的不断增加，网络挖矿难度也随之增加。在某些情况下，区块奖励可能会随着时间的推移而减少，例如比特币减半，这种情况发生在特定的时间段内。

这对于平衡挖矿算力的供需与奖励并保持网络的可行性非常重要。如果挖矿没有得到奖励，那么在网络上工作的矿工可能会减少，这可能会威胁到网络的生存能力。如果矿工太多，调整供应量增加的难度就会增加，等等。

加密货币挖矿的三种类型

多年来，随着区块链的发展，挖矿设备也随之发展。采矿设备可以利用以下任何一种：

中央处理器（CPU）

图形处理单元 (GPU)

专用集成电路 (ASIC)

中央处理器（CPU）挖矿

在中央处理器（CPU）挖矿中，矿工通常使用标准计算机和利用计算机CPU的挖矿软件来挖掘区块链。通常，网络难度越高，需要的 CPU 能力就越多，进而需要更高端的计算机，并且在此过程中消耗更多的能源。

比特币最初是从 CPU 挖矿开始的。然而，随着挖矿难度的增加，以及更多使用不同难度的哈希算法的区块链的出现，更多的处理能力变得必要。

图形处理单元（GPU）挖矿

图形处理单元 (GPU) 是大多数计算机中都有的专用显卡；它们用于渲染视频、游戏和 3D 模型中的图形。复杂图形的渲染通常比大多数标准计算机应用程序涉及更多的数学运算。

区块链开发人员被 GPU 的能力所吸引，GPU 能够并行执行更复杂的数学运算，并且与 CPU 相比，具有更好的时间和能源效率。

随着 GPU 挖矿成为主流，它为大多数区块链的 CPU 挖矿钉上了棺材——除了少数已经适应 GPU 抗性算法以完全阻止 GPU 挖矿的特殊情况。

GPU 挖矿在区块链上盛行多年，但这并不是挖矿“军备竞赛”的结束。

专用集成电路 (ASIC) 挖矿

许多矿工转向专用集成电路（ASIC），它们是为执行特定目的而设计和定制的集成电路（或芯片）。换句话说，它是从头开始设计的硬件，用于执行非常具体的操作。相反，CPU 和 GPU 是通用芯片，可用于多种用途。

由于 ASIC 在设计时可以考虑特定的功能（例如，使用特定的哈希算法挖掘特定的硬币），因此与 CPU 和 GPU 相比，ASIC 在处理能力（哈希率）和能源效率方面都具有效率优势。

多家公司为特定区块链开发了 ASIC。而且，正如人们所预料的那样，一旦 ASIC 大量用于挖掘特定区块链，CPU 和 GPU 挖掘在经济上就变得不可行，实际上不复存在。不过，一些网络部署了一些更改来抵制 ASIC，以避免工业级 ASIC 矿场接管网络，从而只能使用标准 CPU/GPU 设备进行挖矿。

然而，ASIC 的主要缺点是缺乏灵活性，因为它们被设计为非常特定的专用硬件。网络算法或结构的任何变化都可能导致 ASIC 过时，这与 CPU 和 GPU 挖矿的情况不同，在 CPU 和 GPU 挖矿中，软件更新会适应此类变化。

此外，随着 ASIC 的不断发展，新一代 ASIC 始终提供更高的算力，同时消耗与前一代相同的能量，导致旧 ASIC 迅速过时。

矿池和矿场如何运作

正如我们所概述的，采矿是一种资源密集型作业，通常需要昂贵的设备、高能源消耗和技术敏锐度。

随着区块链的发展，挖矿变得更加困难。随着时间的推移，越来越多的矿工加入网络，任何一名矿工自己找到区块的可能性在统计上几乎是不可能的。

因此，矿池的想法诞生了，一群矿工加入一个矿池，并在他们之间分配所需的工作，无论池中的哪个矿工找到了区块，都共享奖励。

可以将其想象为一群人在大范围内进行寻宝活动。领队将整个区域划分为几个区域，给每个成员几个区域来寻找宝藏。最终，如果其中一名成员找到了宝藏，它就属于该团体并在他们之间分配。

当然，不能保证该小组会首先找到宝藏，因为其他竞争小组也会形成。从统计上来说，如果有10000个寻宝者，每个人单独寻找，每个寻宝者的机会是万分之一；然而，如果形成 100 个小组，每个小组有 100 名成员，则每个小组有百分之一的机会找到宝藏，然后将其分发给该小组的成员。

一些公司最终决定更进一步，建立工业规模的矿场，在同一地点运行数百甚至数千台矿机。然而，这种做法引起了人们对区块链中心化的担忧，因为算力可以在拥有大型矿场的特定国家进行整合。

加密货币挖矿值得吗？

每个有抱负的矿工都会面临的问题是：值得吗？除其他因素外，采矿经济学还涉及以下需要考虑的因素：

投资回报率（ROI）

需要多长时间才能收回初始资本支出，例如所需采矿设备的成本（特别是如果该设备无法重新利用）？虽然 GPU 可以重新调整用途并用于游戏、3D 设计和其他几种应用，但 ASIC 就不那么灵活了。

此外，在收回初始投资或前期成本之前，设备过时的风险有多大？

电费

能源价格根据地点和免费资源（例如太阳能电池板）的获取情况而有很大差异。此外，采矿设备可能具有不同的能源效率，这是通过每能源单位的算力单位（例如，每瓦特/小时的太哈希值）来衡量的。一些商业采矿作业距离能源源（发电站）较近，可以从产生的过剩能源中受益。

挖矿难度

想要开采的区块链是否具有自动调整的不同难度？它多久调整一次：根据算力可用性或特定日期（例如，在未来的特定日期，难度预计会增加一倍）随时调整？

奖励率

奖励率是多少？每个算力（以及随后消耗的每个能源单位）预计能赚多少钱？奖励率预计很快就会下降吗？

灵活性/多功能性

可以使用相同的设置来挖掘多个区块链吗？只有当区块链共享相同的哈希算法时，这才有可能。区块链是否有望从 PoW 迁移到另一种替代方案（例如以太坊“合并”到 PoS）？这可能意味着该区块链挖矿的结束。

其他因素

挖矿资本（设备）和运营支出（能源账单）通常以法定货币支付，而奖励通常以加密货币支付，这会受到加密货币市场状况和波动的影响。

最后的话——开采比特币值得吗？

加密货币矿工在运行 PoW 区块链、验证交易和保护网络安全方面发挥着至关重要、不可或缺的作用。多年来，采矿业在设备、难度、奖励和技术（包括矿池的使用）方面都取得了发展。每当有人在 PoW 网络（如比特币）上提交交易时，幕后的矿工就会让他们的设备努力验证相关交易并将其包含在下一个区块中。

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