什么是比特币挖矿？ 比特币矿工？ 什么是比特币矿池？

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2020年3月2日，比特大陆自主研发的CKB矿机——蚂蚁K5正式上线。 2700台单价9800元的K5，两分钟就被抢购一空。 很多小伙伴都被抢购惊呆了，纷纷在公众号后台留言，要我们出一篇关于挖币的科普。 今天我们将详细解释BTC挖矿以及由此衍生的一些术语。

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矿业

在BTC诞生之前，相信大家都能理解挖矿这个词，这是它的表面意思，也就是矿工在矿场挖矿的过程。

说到BTC，挖矿更多是一个象形名词，或者可以看做类比真实的挖矿，指的是获得BTC的过程。 基于中本聪的设计，每个人都可以使用电脑运行相应的挖矿程序来获取BTC。 BTC被誉为“数字黄金”。 人们使用电脑获取BTC的过程可以类比为矿工使用铲子等工具进行挖矿的过程，所以人们习惯称这个过程为挖矿。

我认为这是对BTC挖矿最简单的解释，但是如果你想更详细地了解BTC挖矿的原理，你需要了解以下设置：

1、BTC的底层技术——区块链是一个去中心化的分布式账本数据库。 它本身由许多块连接组成，每个块包含多个比特币网络交易的有效确认信息。 BTC网络中每发生一笔交易，都会向全网广播，交易信息需要打包成一个区块才能得到确认。

2. BTC大约每十分钟选择一个用户，将交易信息打包成一个区块，这样就产生了一个新的区块。 为激励用户和维护系统运行，每产生一个区块，将向执行此记录打包的用户发放部分BTC奖励。 开始时，每产生一个区块将发行50个比特币，每产生210,000个区块（约4年），每个区块的比特币产量将减半。 目前已经减产两次，今年将迎来第三次减产。 届时，每个区块发行的比特币数量将减少到6.25个。 预计2140年发行BTC。

了解了以上两个设置后，我们再来看看BTC挖矿。 从以上设置来看，BTC挖矿的本质就是记录和打包交易数据，说白了就是记账。

那么新的问题又出现了：大家都想得到奖励，那么系统是根据什么原则来选择记账的人呢？

这就涉及到另一个基本概念，也是BTC的共识机制：Proof Of Work（简称POW）。 什么是战俘？ 简单来说，POW是一种用来确认你的工作量的证明，也就是你必须完成一定的工作量，才能获得记账的机会，也是一种比较公平的机制。 关于POW在BTC系统中的具体实现，可以这样理解：中本聪设计了一种自动调整难度的加密方式。 只要破译这种方法产生的随机值，就可以获得记账权。 问题是这种加密方式产生的随机数，基本无法用固定的算法破译。 想要破译，只能乖乖的通过穷举法（现实中一般不会采用顺序穷举，会采用一定的策略），不断猜测，不断尝试验证，直到得到正确答案。 因此，记账权的归属由两个属性决定：算力和运气。 计算能力是指计算机计算的速度。 速度越快，找到正确答案的机会就越大。 另一个是运气。 如果你有幸在算力不够的情况下第一个试出答案，那么你也可以获得记账权。 当然，算力比运气这种虚无缥缈的东西更稳定可靠。

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矿工

矿机就是用来挖矿的电脑。 迄今为止，矿机经历了三代更迭。 BTC诞生初期btc挖矿机下载，还没有专业的矿机，矿工使用普通家用电脑的CPU（中央处理器）进行挖矿。 这也是第一代BTC矿机。

第二代BTC矿机是CPU挖矿向GPU挖矿的过渡。 随着越来越多的人开始了解BTC，越来越多的人从事CPU挖矿。 人数和算力的增加，使得原有的挖矿收益下降。 这时，矿工们逐渐将目光投向了显卡中的GPU（图形处理单元）。 由于GPU的算力与挖矿计算重合度高，显卡GPU的计算效率是传统CPU挖矿的数十倍！ 2010年9月18日，第一款显卡挖矿软件发布，GPU挖矿开始兴起。 后来专业矿工不再满足于用普通电脑挖矿，开始组装矿机。 这些矿机大多是由多张高端显卡组装而成，可以看作是增强版显卡的计算机。

时间来到2012年12月，第一家ASIC矿机厂商——蝴蝶矿机诞生，ASIC专业矿机进入人们视野，BTC挖矿进入第三代。 ASIC矿机是指以ASIC芯片为核心算力的矿机。 这些矿机中的ASIC芯片是专门为计算比特币的SHA256算法而设计的芯片。 由于针对性强，ASIC挖矿效率堪称逆天，可达中高端显卡的数万倍！ 至此，矿机的芯片架构基本确定btc挖矿机下载，后续更新主要以ASIC为主，不断提升算力、温度、能耗等性能问题。 目前国内知名的矿机厂商有比特大陆（蚂蚁矿机）、嘉楠耘智（阿瓦隆）、比特微（神马矿机）和亿邦科技（影比特）等，其中比特大陆大陆是全球最大的矿机生产商矿机。

除了上述三代矿机之外，其实还有一种FPGA矿机，几乎与ASIC矿机同时诞生。 矿机的核心是FPGA可编程芯片。 FPGA芯片可以理解为通用的硬件基板。 用户可以根据自己的需要在芯片中编写相应的程序。 该芯片在实际工程应用和科学研究中有着广泛的应用。 于是有人想到利用FPGA的普适性来挖矿。 这样的矿机灵活性会大大提高，可以根据不同币种的挖矿需求编写相应的代码。 但灵活性的代价是牺牲效率。 与专注于特定挖矿算法的ASIC矿机相比，FPGA矿机的效率差距还是相当大的。 在币圈，在巨大的算力优势面前，灵活性并没有吸引力，所以FPGA矿机在诞生半年之后就几乎销声匿迹了。

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矿工

矿工，即上述参与记账权竞争的人。 严格来说，现在的矿场和矿池也可以算是矿工，算力高的矿工。 但为了方便理解，我们将分别对矿池和矿场进行详细说明。 在本节中，我们主要关注计算量较低的个体矿工。

纵观整个挖矿产业链，矿机厂商无疑处于链条的上游，而矿工处于下游。 矿工受到很多约束，比如产业链上游矿机厂商的约束，BTC算力波动的约束，BTC市场价格的约束，电费成本的约束等等。盈利方式单一，只能通过出售挖出的比特币来盈利。 在上述制约下，整体收益极为有限。 随着BTC价格的上涨，越来越多的人参与BTC挖矿。 仅靠个人算力很难挖出BTC。 这时，矿场和矿池应运而生。

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矿

矿场是基于提高算力竞争力和节省电费成本，对矿机进行集中管理的场所。 矿场选址一般选择偏远地区，电力相对便宜且稳定。 如果选择水力充沛的地区，雨季的电价会更便宜，也很有吸引力。 矿场的规模不会小，一个大矿场的矿机数量可以达到几千甚至几万台。 规模大了之后，就会出现管理和维护的问题。 上千台矿机一起运转，不仅噪音大，室内温度也高。 如果没有专门的维护管理，机器的故障率会增加。 矿场将无力承担高昂的维护成本。 此外，停电、断网等事故也将难以检测。 因此，专业的矿场都会有相应的维护人员和措施来保证矿机的稳定运行。

上面在介绍矿工的时候说了，矿工可以看作是整个挖矿产业链的下游。 个体矿工算力低下，难以获得稳定产出。 矿场虽然规模大、算力高，但本质上还是矿工，受到的约束依然存在。 风险也很大。 为了解决这个问题，云挖矿诞生了。 借助众筹的力量，我们可以向想要参与挖矿的个人矿工筹集资金。 个人矿工可以选择在矿场内购买矿机或租赁矿机。 矿场向云矿机收取一定的租金、电费、维护费，提供专业的维护工作，保障矿场的平稳运行。 与独立运营的矿场相比，矿场收益稳定，风险较低。 对于云矿工来说，云挖矿的产出比个人挖矿的产出更稳定。 他们只需要支付相对有限的矿机费和少量的维护费，就可以获得稳定的BTC产出。 这无疑是一个双赢的局面。

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矿池

对于上述个体矿工目前面临的困境，矿场和云挖矿是一种解决方案。 但对于那些只想用自己的个人矿机挖矿的矿工来说，一般不会参与云挖矿。 在这种情况下，加入矿池就成了他们最好的选择之一。

矿池可以理解为去中心化算力的组合。 个人矿工在矿池注册，留下个人地址等信息，然后将个人矿机通过互联网连接到矿池参与挖矿。 参与矿池的矿工越多，矿池算力越大，抢到记账权挖出BTC的概率就越大。 在矿池系统中，矿池负责信息打包，整合进来的算力进行竞争记账。 矿池收到BTC奖励后，会按照一定的分配原则（比如算力比例）将信息分配给矿池中的每个矿工分配BTC奖励。

矿池的优势在于门槛低且稳定。 只要你的电脑会挖矿，你就可以在联网进入矿池时，挖到比较稳定的BTC数量。 目前全球算力较大的矿池有：BTC.com、F2pool、Poolin、AntPool等。

BTC挖矿的科普知识到此为止。 如有任何疑问，请在TokenPocket公众号后台留言告诉我们。 此外，您还可以提出一些与BTC相关的科普问题，我们会整理出您最感兴趣的问题并进行解答。 本期就到此为止，下次再见。

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