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挖矿原理

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在比特币的P2P网络中，有一类节点，它们时刻不停地进行计算，试图把新的交易打包成新的区块并附加到区块链上，这类节点就是矿工。因为每打包一个新的区块，打包该区块的矿工就可以获得一笔比特币作为奖励。所以，打包新区块就被称为挖矿。

比特币的挖矿原理就是一种工作量证明机制。工作量证明POW是英文Proof of Work的缩写。

在讨论POW之前，我们先思考一个问题：在一个新区块中，凭什么是小明得到50个币的奖励，而不是小红或者小军？

当小明成功地打包了一个区块后，除了用户的交易，小明会在第一笔交易记录里写上一笔“挖矿”奖励的交易，从而给自己的地址添加50个比特币。为什么比特币的P2P网络会承认小明打包的区块，并且认可小明得到的区块奖励呢？

因为比特币的挖矿使用了工作量证明机制，小明的区块被认可，是因为他在打包区块的时候，做了一定的工作，而P2P网络的其他节点可以验证小明的工作量。

工作量证明

什么是工作量证明？工作量证明是指，证明自己做了一定的工作量。例如，在驾校学习了50个小时。而其他人可以简单地验证该工作量。例如，出示驾照，表示自己确实在驾校学习了一段时间：

比特币的工作量证明需要归结为计算机计算，也就是数学问题。如何构造一个数学问题来实现工作量证明？我们来看一个简单的例子。

假设某个学校的一个班里，只有一个女生叫小红，其他都是男生。每个男生都想约小红看电影，但是，能实现愿望的只能有一个男生。

到底选哪个男生呢？本着公平原则，小红需要考察每个男生的诚意，考察的方法是，出一道数学题，比如说解方程，谁第一个解出这个方程，谁就有资格陪小红看电影：

因为解高次方程没有固定的公式，需要进行大量的计算，才能算出正确的结果，这个计算过程就需要一定的工作量。假设小明率先计算出了结果x＝2.5，小红可以简单地验证这个结果是否正确：

可以看出，解方程很困难，但是，验证结果却比较简单。所以，一个有效的工作量证明在于：计算过程非常复杂，需要消耗一定的时间，但是，验证过程相对简单，几乎可以瞬间完成。

现在出现了另一个问题：如果其他人偷看了小明的答案并且抢答了怎么办？

要解决这个问题也很容易，小红可以按照男生的编号，给不同的男生发送不同的方程，方程的第一项的系数就是编号。这样，每个人要解的方程都是不一样的。小明解出的x＝2.5对于小军来说是无效的，因为小军的编号是3，用小明的结果验证小军的方程是无法通过验证的。

事实上如果某个方程被验证通过了，小红可以直接从方程的第一项系数得知是谁解出的方程。所以，窃取别人的工作量证明的结果是没有用的。

通过工作量证明，可以有效地验证每个人确实都必须花费一定时间做了计算。

在比特币网络中，矿工的挖矿也是一种工作量证明，但是，不能用解多项式方程来实现，因为解多项式方程对人来说很难计算，对计算机来说非常容易，可以在1秒钟以内完成。

要让计算机实现工作量证明，必须找到一种工作量算法，让计算机无法在短时间内算出来。这种算法就是哈希算法。

通过改变区块头部的一个nonce字段的值，计算机可以计算出不同的区块哈希值：

直到计算出某个特定的哈希值的时候，计算结束。这个哈希和其他的哈希相比，它的特点是前面有好几个0：

hash256(block data, nonce=0) = 291656f37cdcf493c4bb7b926e46fee5c14f9b76aff28f9d00f5cca0e54f376f

hash256(block data, nonce=1) = f7b2c15c4de7f482edee9e8db7287a6c5def1c99354108ef33947f34d891ea8d

hash256(block data, nonce=2) = b6eebc5faa4c44d9f5232631f39ddf4211443d819208da110229b644d2a99e12

hash256(block data, nonce=3) = 00aeaaf01166a93a2217fe01021395b066dd3a81daffcd16626c308c644c5246

hash256(block data, nonce=4) = 26d33671119c9180594a91a2f1f0eb08bdd0b595e3724050acb68703dc99f9b5

hash256(block data, nonce=5) = 4e8a3dcab619a7ce5c68e8f4abdc49f98de1a71e58f0ce9a0d95e024cce7c81a

hash256(block data, nonce=6) = 185f634d50b17eba93b260a911ba6dbe9427b72f74f8248774930c0d8588c193

hash256(block data, nonce=7) = 09b19f3d32e3e5771bddc5f0e1ee3c1bac1ba4a85e7b2cc30833a120e41272ed

...

hash256(block data, nonce=124709132) = 00000000fba7277ef31c8ecd1f3fef071cf993485fe5eab08e4f7647f47be95c

比特币挖矿的工作量证明原理就是，不断尝试计算区块的哈希，直到计算出一个特定的哈希值，它比难度值要小。

比特币使用的SHA-256算法可以看作对随机输入产生随机输出，例如，我们对字符串Hello再加上一个数字计算两次SHA-256，根据数字的不同，得到的哈希是完全无规律的256位随机数：

hash256("Hello?") = ????????????????????????????????????????????????????????????????

大约计算16次，我们可以在得到的哈希中找到首位是0的哈希值，因为首位是0出现的概率是1/16：

hash256("Hello1") = ffb7a43d629d363026b3309586233ab7ffc1054c4f56f43a92f0054870e7ddc9

hash256("Hello2") = e085bf19353eb3bd1021661a17cee97181b0b369d8e16c10ffb7b01287a77173

hash256("Hello3") = c5061965d37b8ed989529bf42eaf8a90c28fa00c3853c7eec586aa8b3922d404

hash256("Hello4") = 42c3104987afc18677179a4a1a984dbfc77e183b414bc6efb00c43b41b213537

hash256("Hello5") = 652dcd7b75d499bcdc61d0c4eda96012e3830557de01426da5b01e214b95cd7a

hash256("Hello6") = 4cc0fbe28abb820085f390d66880ece06297d74d13a6ddbbab3b664582a7a582

hash256("Hello7") = c3eef05b531b56e79ca38e5f46e6c04f21b0078212a1d8c3500aa38366d9786d

hash256("Hello8") = cf17d3f38036206cfce464cdcb44d9ccea3f005b7059cff1322c0dd8bf398830

hash256("Hello9") = 1f22981824c821d4e83246e71f207d0e49ad57755889874d43def42af693a077

hash256("Hello10") = 8a1e475d67cfbcea4bcf72d1eee65f15680515f65294c68b203725a9113fa6bf

hash256("Hello11") = 769987b3833f082e31476db0f645f60635fa774d2b92bf0bab00e0a539a2dede

hash256("Hello12") = c2acd1bb160b1d1e66d769a403e596b174ffab9a39aa7c44d1e670feaa67ab2d

hash256("Hello13") = dab8b9746f1c0bcf5750e0d878fc17940db446638a477070cf8dca8c3643618a

hash256("Hello14") = 51a575773fccbb5278929c08e788c1ce87e5f44ab356b8760776fd816357f6ff

hash256("Hello15") = 0442e1c38b810f5d3c022fc2820b1d7999149460b83dc680abdebc9c7bd65cae

如果我们要找出前两位是0的哈希值，理论上需要计算256次，因为00出现的概率是162=256，实际计算44次：

hash256("Hello44") = 00e477f95283a544ffac7a8efc7decb887f5c073e0f3b43b3797b5dafabb49b5

如果我们要找出前3位是0的哈希值，理论上需要计算163=4096次，实际计算6591次：

hash256("Hello6591") = 0008a883dacb7094d6da1a6cefc6e7cbc13635d024ac15152c4eadba7af8d11c

如果我们要找出前4位是0的哈希值，理论上需要计算164=6万5千多次，实际计算6万7千多次：

hash256("Hello67859") = 00002e4af0b80d706ae749d22247d91d9b1c2e91547d888e5e7a91bcc0982b87

如果我们要找出前5位是0的哈希值，理论上需要计算165=104万次，实际计算158万次：

hash256("Hello1580969") = 00000ca640d95329f965bde016b866e75a3e29e1971cf55ffd1344cdb457930e

如果我们要找出前6位是0的哈希值，理论上需要计算166=1677万次，实际计算1558万次：

hash256("Hello15583041") = 0000009becc5cf8c9e6ba81b1968575a1d15a93112d3bd67f4546f6172ef7e76

对于给定难度的SHA-256：假设我们用难度1表示必须算出首位1个0，难度2表示必须算出首位两个0，难度N表示必须算出首位N个0，那么，每增加一个难度，计算量将增加16倍。

对于比特币挖矿来说，就是先给定一个难度值，然后不断变换nonce，计算Block Hash，直到找到一个比给定难度值低的Block Hash，就算成功挖矿。

我们用简化的方法来说明难度，例如，必须计算出连续17个0开头的哈希值，矿工先确定Prev Hash，Merkle Hash，Timestamp，bits，然后，不断变化nonce来计算哈希，直到找出连续17个0开头的哈希值。我们可以大致推算一下，17个十六进制的0相当于计算了1617次，大约需要计算2.9万亿亿次。

17个0 = 1617 = 295147905179352825856 = 2.9万亿亿次

实际的难度是根据bits由一个公式计算出来，比特币协议要求计算出的区块的哈希值比难度值要小，这个区块才算有效：

Difficulty = 402937298

= 0x18 0455d2

= 0x0455d2 * 28 * (0x18 - 3)

= 106299667504289830835845558415962632664710558339861315584

= 0x00000000000000000455d2000000000000000000000000000000000000000000

注意，难度值的数值越小，说明哈希值前面的0越多，计算的难度越大。

比特币网络的难度是不断变化的，它的难度保证大约每10分钟产生一个区块，而难度值在每2015个区块调整一次：如果区块平均生成时间小于10分钟，说明全网算力增加，难度也会增加，如果区块平均生成时间大于10分钟，说明全网算力减少，难度也会减少。因此，难度随着全网算力的增减会动态调整。

比特币设计时本来打算每2016个区块调整一次难度，也就是两周一次，但是由于第一版代码的一个bug，实际调整周期是2015个区块。

根据比特币每个区块的难度值和产出时间，就可以推算出整个比特币网络的全网算力。

比特币网络的全网算力一直在迅速增加。目前，全网算力已经超过了100EH/每秒，也就是大约每秒钟计算1万亿亿次哈希：

所以比特币的工作量证明被通俗地称之为挖矿。在同一时间，所有矿工都在努力计算下一个区块的哈希。而挖矿难度取决于全网总算力的百分比。举个例子，假设小明拥有全网总算力的百分之一，那么他挖到下一个区块的可能性就是1%，或者说，每挖出100个区块，大约有1个就是小明挖的。

由于目前全网算力超过了100EH/s，而单机CPU算力不过几M，GPU算力也不过1G，所以，单机挖矿的成功率几乎等于0。比特币挖矿已经从早期的CPU、GPU发展到专用的ASIC芯片构建的矿池挖矿。

当某个矿工成功找到特定哈希的新区块后，他会立刻向全网广播该区块。其他矿工在收到新区块后，会对新区块进行验证，如果有效，就把它添加到区块链的尾部。同时说明，在本轮工作量证明的竞争中，这个矿工胜出，而其他矿工都失败了。失败的矿工会抛弃自己当前正在计算还没有算完的区块，转而开始计算下一个区块，进行下一轮工作量证明的竞争。

为什么区块可以安全广播？因为Merkle Hash锁定了该区块的所有交易，而该区块的第一个coinbase交易输出地址是该矿工地址。每个矿工在挖矿时产生的区块数据都是不同的，所以无法窃取别人的工作量。

比特币总量被限制为约2100万个比特币，初始挖矿奖励为每个区块50个比特币，以后每4年减半。

共识算法

如果两个矿工在同一时间各自找到了有效区块，注意，这两个区块是不同的，因为coinbase交易不同，所以Merkle Hash不同，区块哈希也不同。但它们只要符合难度值，就都是有效的。这个时候，网络上的其他矿工应该接收哪个区块并添加到区块链的末尾呢？答案是，都有可能。

通常，矿工接收先收到的有效区块，由于P2P网络广播的顺序是不确定的，不同的矿工先收到的区块是有可能的不同的。这个时候，我们说区块发生了分叉：

在分叉的情况下，有的矿工在绿色的分叉上继续挖矿，有的矿工在蓝色的分叉上继续挖矿：

但是最终，总有一个分叉首先挖到后续区块，这个时候，由于比特币网络采用最长分叉的共识算法，绿色分叉胜出，蓝色分叉被废弃，整个网络上的所有矿工又会继续在最长的链上继续挖矿。

由于区块链虽然最终会保持数据一致，但是，一个交易可能被打包到一个后续被孤立的区块中。所以，要确认一个交易被永久记录到区块链中，需要对交易进行确认。如果后续的区块被追加到区块链上，实际上就会对原有的交易进行确认，因为链越长，修改的难度越大。一般来说，经过6个区块确认的交易几乎是不可能被修改的。

小结

比特币挖矿是一种带经济激励的工作量证明机制；

工作量证明保证了修改区块链需要极高的成本，从而使得区块链的不可篡改特性得到保护；

比特币的网络安全实际上就是依靠强大的算力保障的。

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科普 | 什么是矿机？ - 知乎切换模式写文章登录/注册科普 | 什么是矿机？PTGminer随着比特币暴涨进入了大家的视野，让很多人了解和参与了区块链的挖矿，数字货币也因此大火。 在大家最初始的印象中，矿机是专业挖矿，如挖掘比特币，挖到就是赚到，源源不断产生财富的机器。但矿机是如何工作，是如何挖矿，赚不赚钱等，这一系列问题相信很多人都不是那么了解的那么清楚。下面，就给大家聊聊什么是矿机。01什么是矿机？矿机，就是用于赚取加密货币的机器。我们可以先简单了解下挖矿的原理与流程：通过矿机提供算力进行工作量证明，来确保参与记账的节点的可信度。以比特币为例，这类计算机一般有专业的挖矿芯片，多采用安装大量显卡的方式工作，耗电量较大。计算机下载挖矿软件然后运行特定算法，与远方服务器通讯后可得到相应比特币，是获取数字货币最常用方式。宏观角度来说：矿机可以是一切可以运行挖矿程序的机器。比如：专业矿机、家庭电脑、智能手机、服务器、智能路由器、智能手表、智能电视机等等。微观角度来说：矿机指的就是专业挖矿设备。比如：ASIC 矿机、显卡矿机、以及一些币种的专属矿机（Filecoin矿机）等。02主流矿机介绍及分类我们可以按照 3 个方面来划分当前主流矿机：硬件划分：ASIC 矿机、显卡矿机，以及特定币种的专用矿机（例如当下最火的 IPFS（Filecoin矿机）、挖矿路由等）。历史上的 FPGA 矿机等矿机；币种划分：比特币矿机、以太坊矿机、莱特币矿机、Filecoin 矿机等等；矿机所有权划分：本地矿机、云矿机；下面介绍目前主流矿机：GPU 矿机GPU 矿机，简单的解释就是通过显卡（GPU）挖矿的数字货币挖矿机。在比特币之后，陆续出现了一些其他数字资产，比如以太坊、莱特币等等，其中一些币所用的算法与比特币并不相同，为了达到更高的挖矿效率，矿工们做了不同的测试，最后发现 SHA256 算法的数字货币使用ASIC挖矿效率最高。而 Scrypt 等其他算法的数字货币用GPU显卡挖矿效率最高，于是催生出了专门的 GPU 矿机。ASIC 矿机ASIC 矿机是指使用 ASIC 芯片作为核心运算零件的矿机。ASIC 芯片是一种专门为某种特定用途设计的芯片，必须说明的是它并不只用于挖矿，还有更广泛的应用领域。这种芯片的特点是简单而高效，例如比特币采用 SHA-256 算法，那么比特币 ASIC 矿机芯片就被设计为仅能计算 SHA-256，所以就挖矿而言，ASIC 矿机芯片的性能远超过当前顶级的电脑 CPU。Filecoin 矿机Filecoin 矿机就是大家常说的 IPFS 矿机，因 IPFS 是协议，而衍生的 Filecoin 是区块链，是可以挖矿，是IPFS激励层，所以称为 Filecoin 矿机。Filecoin 挖矿有两个非常核心的算法，复制证明（PoRep）和时空证明（PoSt）。需要了解的是，为了整个网络的安全性，官方团队特意在这两个证明环节加大了对计算的要求，同时也提高了硬件设备的门槛。所以低配硬件进行存储挖矿的可能性几乎为 0（注意，只针对存储挖矿）。03矿机的发展历史混沌时期--CPU时间大概：2009 年 1 月~2011 年 1 月一般是指最早利用个人电脑的 CPU 来提供算力的矿机。可以把主板上不必要的硬件全部去掉，连上网络也可以通过网络来管理和配置。但因 GPU 被发现到大量普及运用，CPU 的时代就中止了。优点：简单容易组装，成本低。缺点：按现在的全网算力，CPU 毫无竞争优势，如用 CPU 矿机挖矿获得比特币，它的概率估计比您去中彩票还低。鸿蒙时期--GPU（显卡）时间大概：2010 年 7 月因全网挖矿竞争等难度不断增加，2010 年 7 月 18 日：一个名叫 ArtForz 的矿工，第一个成功实现了用个人的 OpenCL GPU 挖矿。于是一块或者多块较高端的显卡组装的挖矿设备就诞生了。它的特点是一个主板可以插多个GPU 同时提供算力。因其超强算力，CPU 直接淘汰，2010 年也被矿工们成为 GPU 之年，但 GPU 矿机也没有持续很久。优点：可以集中提供算力。缺点：贵，太贵，真的太贵了。洪荒时期--FPGA 专业矿机时间大概：2013 年 3 月~2013 年 5 月FPGA 矿机活跃的时期，相比同时代的 CPU、GPU 矿机，FPGA 虽然算力性能不占优，但功耗要低很多，综合功耗比很高。但相比 CPU、GPU，FPGA 挖矿的辉煌年代特别短暂。优点：相比其他功耗低，综合功耗比很高。缺点：开发难度大，随着算力增加，生产成本大于挖矿成本。太古时期：ASIC 矿机时间大概：2013 年 7 月2012 年 12 月，第一家 ASIC 矿机厂商诞生——蝴蝶。蝴蝶是来自美国团队的研发产品，蝴蝶的出现并没有实质性的产品，以期货的形式出现，并宣布2013年3月份陆续发货，并且开始接受预定，且说三天可以回本，使其短时间内产生了上万个订单，因此在短期内便吸引了上万个订单，官网数据显示预定数量达 6 万台。几个月后，蝴蝶仍旧没有兑现，直到 2013 年 7 月才开始小规模出货，2014 年 1 月才完成所有订单。优点：成本低、低能耗。缺点：进入门槛高，催生了很多人忧虑的矿霸问题。。。。04总结这里分享了有关矿机的概念、主流矿机介绍及分类、矿机的发展史，希望能让大家对其有所认识。END发布于 2020-05-09 17:36比特币矿池挖矿机btc挖矿​赞同 79​​7 条评论​分享​喜欢​收藏​申请

科普 | 矿机的构造 - 知乎

科普 | 矿机的构造 - 知乎切换模式写文章登录/注册科普 | 矿机的构造PTGminer在前文科普 | 什么是矿机？中介绍矿机的概念、主流矿机介绍及分类、矿机的发展史，本文将继续为大家讲解矿机，介绍下矿机的构造,让大家对矿机有深入的了解。01 矿机的主要构造因比特币的出现，矿机成为了热门一词。其在早年前，大多数人想象的比特币矿机可能会是类似占地面积超大的计算设备，如同像现在的工厂里面的流水线机器一样，机器越大，操作的人员越多，就越有竞争力生产力等。实际上呢？NO，专业的比特币是按原理来说就是一台标准的计算机设备，相比较于家庭电脑来说，没有键盘鼠标显示器等设备，再有刨除一些运算、网络、存储及电源等，其余都被剔除了，精简了。为什么需要精简呢？是因为这样不但可以提升运算效率，降低功耗、发热量、成本等优点。一句话解释就是，优化优化在优化！但这涉及到一个矿机设计，而如今的专业的矿机设计，是需要制造商凭借优质稳定性价比高的矿机产品来赢得矿工们的青睐，如一代王者ASIC 矿机，它第一代产商--蝴蝶，仅仅宣布预定，短时间内就收获数万的订单。下面我们来看看矿机的构造！02 矿机的外观矿机的外观根据不同类型的需要设计都有所不同，大小不一，如机顶盒路由器那么小的，还有像冰箱那么大的。但是通常来说通用的外观上，一个是电源输入连接线或者接口，一个是网络接口，还有必须有一个或者多个大风扇。矿机的内部主要结构像最简单的矿机主要由上面说到的几个必不可少的主要硬件组合而成：集成电路板：或者说主板也行 （上面可以接入或者预制很多不同的电子元器件）芯片：CPU、GPU、ASIC ，这些都是核心部件，是不同种类矿机中为运算提供算力的硬件。网卡：或者说带网络处理芯片的集成电路板也行，带一个标准网络端口，给所在网络提供源源不断的算力。风扇：因为挖矿需要强大的算力，所以必须要大功率的运算，那么矿机散热量就非常大，风扇是必须的，这也导致矿场的噪音很大。电源：如果是独立矿机，必须要有这个东西，把 220v 的交流电，变成主板、风扇、芯片需要的各种不同电压的直流电源，用于转换电力资源，大部家用电器里都有这个东西。其它：其实个人组装的矿机应该还有个硬盘和内存更像是高配置的个人 pc，用于储存、安装运行挖矿程序挖矿。03 总结看完之后，如你懂一些电脑配置或者有硬件配置，你一定会说，这和家庭电脑硬件配置几乎没什么区别，大同小异啊？没错，是这样的。最早的矿机就是由家庭电脑过渡的，只不过现在矿机有更专业化的设计，性能更高，性价比更划算了，这就是科技的飞跃发展所带来的。END发布于 2020-05-19 18:57比特币矿机矿机守望者挖矿机​赞同 2​​添加评论​分享​喜欢​收藏​申请

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挖矿原理

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在比特币的P2P网络中，有一类节点，它们时刻不停地进行计算，试图把新的交易打包成新的区块并附加到区块链上，这类节点就是矿工。因为每打包一个新的区块，打包该区块的矿工就可以获得一笔比特币作为奖励。所以，打包新区块就被称为挖矿。

比特币的挖矿原理就是一种工作量证明机制。工作量证明POW是英文Proof of Work的缩写。

在讨论POW之前，我们先思考一个问题：在一个新区块中，凭什么是小明得到50个币的奖励，而不是小红或者小军？

当小明成功地打包了一个区块后，除了用户的交易，小明会在第一笔交易记录里写上一笔“挖矿”奖励的交易，从而给自己的地址添加50个比特币。为什么比特币的P2P网络会承认小明打包的区块，并且认可小明得到的区块奖励呢？

因为比特币的挖矿使用了工作量证明机制，小明的区块被认可，是因为他在打包区块的时候，做了一定的工作，而P2P网络的其他节点可以验证小明的工作量。

工作量证明

什么是工作量证明？工作量证明是指，证明自己做了一定的工作量。例如，在驾校学习了50个小时。而其他人可以简单地验证该工作量。例如，出示驾照，表示自己确实在驾校学习了一段时间：

比特币的工作量证明需要归结为计算机计算，也就是数学问题。如何构造一个数学问题来实现工作量证明？我们来看一个简单的例子。

假设某个学校的一个班里，只有一个女生叫小红，其他都是男生。每个男生都想约小红看电影，但是，能实现愿望的只能有一个男生。

到底选哪个男生呢？本着公平原则，小红需要考察每个男生的诚意，考察的方法是，出一道数学题，比如说解方程，谁第一个解出这个方程，谁就有资格陪小红看电影：

因为解高次方程没有固定的公式，需要进行大量的计算，才能算出正确的结果，这个计算过程就需要一定的工作量。假设小明率先计算出了结果x＝2.5，小红可以简单地验证这个结果是否正确：

可以看出，解方程很困难，但是，验证结果却比较简单。所以，一个有效的工作量证明在于：计算过程非常复杂，需要消耗一定的时间，但是，验证过程相对简单，几乎可以瞬间完成。

现在出现了另一个问题：如果其他人偷看了小明的答案并且抢答了怎么办？

要解决这个问题也很容易，小红可以按照男生的编号，给不同的男生发送不同的方程，方程的第一项的系数就是编号。这样，每个人要解的方程都是不一样的。小明解出的x＝2.5对于小军来说是无效的，因为小军的编号是3，用小明的结果验证小军的方程是无法通过验证的。

事实上如果某个方程被验证通过了，小红可以直接从方程的第一项系数得知是谁解出的方程。所以，窃取别人的工作量证明的结果是没有用的。

通过工作量证明，可以有效地验证每个人确实都必须花费一定时间做了计算。

在比特币网络中，矿工的挖矿也是一种工作量证明，但是，不能用解多项式方程来实现，因为解多项式方程对人来说很难计算，对计算机来说非常容易，可以在1秒钟以内完成。

要让计算机实现工作量证明，必须找到一种工作量算法，让计算机无法在短时间内算出来。这种算法就是哈希算法。

通过改变区块头部的一个nonce字段的值，计算机可以计算出不同的区块哈希值：

直到计算出某个特定的哈希值的时候，计算结束。这个哈希和其他的哈希相比，它的特点是前面有好几个0：

hash256(block data, nonce=0) = 291656f37cdcf493c4bb7b926e46fee5c14f9b76aff28f9d00f5cca0e54f376f

hash256(block data, nonce=1) = f7b2c15c4de7f482edee9e8db7287a6c5def1c99354108ef33947f34d891ea8d

hash256(block data, nonce=2) = b6eebc5faa4c44d9f5232631f39ddf4211443d819208da110229b644d2a99e12

hash256(block data, nonce=3) = 00aeaaf01166a93a2217fe01021395b066dd3a81daffcd16626c308c644c5246

hash256(block data, nonce=4) = 26d33671119c9180594a91a2f1f0eb08bdd0b595e3724050acb68703dc99f9b5

hash256(block data, nonce=5) = 4e8a3dcab619a7ce5c68e8f4abdc49f98de1a71e58f0ce9a0d95e024cce7c81a

hash256(block data, nonce=6) = 185f634d50b17eba93b260a911ba6dbe9427b72f74f8248774930c0d8588c193

hash256(block data, nonce=7) = 09b19f3d32e3e5771bddc5f0e1ee3c1bac1ba4a85e7b2cc30833a120e41272ed

...

hash256(block data, nonce=124709132) = 00000000fba7277ef31c8ecd1f3fef071cf993485fe5eab08e4f7647f47be95c

比特币挖矿的工作量证明原理就是，不断尝试计算区块的哈希，直到计算出一个特定的哈希值，它比难度值要小。

比特币使用的SHA-256算法可以看作对随机输入产生随机输出，例如，我们对字符串Hello再加上一个数字计算两次SHA-256，根据数字的不同，得到的哈希是完全无规律的256位随机数：

hash256("Hello?") = ????????????????????????????????????????????????????????????????

大约计算16次，我们可以在得到的哈希中找到首位是0的哈希值，因为首位是0出现的概率是1/16：

hash256("Hello1") = ffb7a43d629d363026b3309586233ab7ffc1054c4f56f43a92f0054870e7ddc9

hash256("Hello2") = e085bf19353eb3bd1021661a17cee97181b0b369d8e16c10ffb7b01287a77173

hash256("Hello3") = c5061965d37b8ed989529bf42eaf8a90c28fa00c3853c7eec586aa8b3922d404

hash256("Hello4") = 42c3104987afc18677179a4a1a984dbfc77e183b414bc6efb00c43b41b213537

hash256("Hello5") = 652dcd7b75d499bcdc61d0c4eda96012e3830557de01426da5b01e214b95cd7a

hash256("Hello6") = 4cc0fbe28abb820085f390d66880ece06297d74d13a6ddbbab3b664582a7a582

hash256("Hello7") = c3eef05b531b56e79ca38e5f46e6c04f21b0078212a1d8c3500aa38366d9786d

hash256("Hello8") = cf17d3f38036206cfce464cdcb44d9ccea3f005b7059cff1322c0dd8bf398830

hash256("Hello9") = 1f22981824c821d4e83246e71f207d0e49ad57755889874d43def42af693a077

hash256("Hello10") = 8a1e475d67cfbcea4bcf72d1eee65f15680515f65294c68b203725a9113fa6bf

hash256("Hello11") = 769987b3833f082e31476db0f645f60635fa774d2b92bf0bab00e0a539a2dede

hash256("Hello12") = c2acd1bb160b1d1e66d769a403e596b174ffab9a39aa7c44d1e670feaa67ab2d

hash256("Hello13") = dab8b9746f1c0bcf5750e0d878fc17940db446638a477070cf8dca8c3643618a

hash256("Hello14") = 51a575773fccbb5278929c08e788c1ce87e5f44ab356b8760776fd816357f6ff

hash256("Hello15") = 0442e1c38b810f5d3c022fc2820b1d7999149460b83dc680abdebc9c7bd65cae

如果我们要找出前两位是0的哈希值，理论上需要计算256次，因为00出现的概率是162=256，实际计算44次：

hash256("Hello44") = 00e477f95283a544ffac7a8efc7decb887f5c073e0f3b43b3797b5dafabb49b5

如果我们要找出前3位是0的哈希值，理论上需要计算163=4096次，实际计算6591次：

hash256("Hello6591") = 0008a883dacb7094d6da1a6cefc6e7cbc13635d024ac15152c4eadba7af8d11c

如果我们要找出前4位是0的哈希值，理论上需要计算164=6万5千多次，实际计算6万7千多次：

hash256("Hello67859") = 00002e4af0b80d706ae749d22247d91d9b1c2e91547d888e5e7a91bcc0982b87

如果我们要找出前5位是0的哈希值，理论上需要计算165=104万次，实际计算158万次：

hash256("Hello1580969") = 00000ca640d95329f965bde016b866e75a3e29e1971cf55ffd1344cdb457930e

如果我们要找出前6位是0的哈希值，理论上需要计算166=1677万次，实际计算1558万次：

hash256("Hello15583041") = 0000009becc5cf8c9e6ba81b1968575a1d15a93112d3bd67f4546f6172ef7e76

对于给定难度的SHA-256：假设我们用难度1表示必须算出首位1个0，难度2表示必须算出首位两个0，难度N表示必须算出首位N个0，那么，每增加一个难度，计算量将增加16倍。

对于比特币挖矿来说，就是先给定一个难度值，然后不断变换nonce，计算Block Hash，直到找到一个比给定难度值低的Block Hash，就算成功挖矿。

我们用简化的方法来说明难度，例如，必须计算出连续17个0开头的哈希值，矿工先确定Prev Hash，Merkle Hash，Timestamp，bits，然后，不断变化nonce来计算哈希，直到找出连续17个0开头的哈希值。我们可以大致推算一下，17个十六进制的0相当于计算了1617次，大约需要计算2.9万亿亿次。

17个0 = 1617 = 295147905179352825856 = 2.9万亿亿次

实际的难度是根据bits由一个公式计算出来，比特币协议要求计算出的区块的哈希值比难度值要小，这个区块才算有效：

Difficulty = 402937298

= 0x18 0455d2

= 0x0455d2 * 28 * (0x18 - 3)

= 106299667504289830835845558415962632664710558339861315584

= 0x00000000000000000455d2000000000000000000000000000000000000000000

注意，难度值的数值越小，说明哈希值前面的0越多，计算的难度越大。

比特币网络的难度是不断变化的，它的难度保证大约每10分钟产生一个区块，而难度值在每2015个区块调整一次：如果区块平均生成时间小于10分钟，说明全网算力增加，难度也会增加，如果区块平均生成时间大于10分钟，说明全网算力减少，难度也会减少。因此，难度随着全网算力的增减会动态调整。

比特币设计时本来打算每2016个区块调整一次难度，也就是两周一次，但是由于第一版代码的一个bug，实际调整周期是2015个区块。

根据比特币每个区块的难度值和产出时间，就可以推算出整个比特币网络的全网算力。

比特币网络的全网算力一直在迅速增加。目前，全网算力已经超过了100EH/每秒，也就是大约每秒钟计算1万亿亿次哈希：

所以比特币的工作量证明被通俗地称之为挖矿。在同一时间，所有矿工都在努力计算下一个区块的哈希。而挖矿难度取决于全网总算力的百分比。举个例子，假设小明拥有全网总算力的百分之一，那么他挖到下一个区块的可能性就是1%，或者说，每挖出100个区块，大约有1个就是小明挖的。

由于目前全网算力超过了100EH/s，而单机CPU算力不过几M，GPU算力也不过1G，所以，单机挖矿的成功率几乎等于0。比特币挖矿已经从早期的CPU、GPU发展到专用的ASIC芯片构建的矿池挖矿。

当某个矿工成功找到特定哈希的新区块后，他会立刻向全网广播该区块。其他矿工在收到新区块后，会对新区块进行验证，如果有效，就把它添加到区块链的尾部。同时说明，在本轮工作量证明的竞争中，这个矿工胜出，而其他矿工都失败了。失败的矿工会抛弃自己当前正在计算还没有算完的区块，转而开始计算下一个区块，进行下一轮工作量证明的竞争。

为什么区块可以安全广播？因为Merkle Hash锁定了该区块的所有交易，而该区块的第一个coinbase交易输出地址是该矿工地址。每个矿工在挖矿时产生的区块数据都是不同的，所以无法窃取别人的工作量。

比特币总量被限制为约2100万个比特币，初始挖矿奖励为每个区块50个比特币，以后每4年减半。

共识算法

如果两个矿工在同一时间各自找到了有效区块，注意，这两个区块是不同的，因为coinbase交易不同，所以Merkle Hash不同，区块哈希也不同。但它们只要符合难度值，就都是有效的。这个时候，网络上的其他矿工应该接收哪个区块并添加到区块链的末尾呢？答案是，都有可能。

通常，矿工接收先收到的有效区块，由于P2P网络广播的顺序是不确定的，不同的矿工先收到的区块是有可能的不同的。这个时候，我们说区块发生了分叉：

在分叉的情况下，有的矿工在绿色的分叉上继续挖矿，有的矿工在蓝色的分叉上继续挖矿：

但是最终，总有一个分叉首先挖到后续区块，这个时候，由于比特币网络采用最长分叉的共识算法，绿色分叉胜出，蓝色分叉被废弃，整个网络上的所有矿工又会继续在最长的链上继续挖矿。

由于区块链虽然最终会保持数据一致，但是，一个交易可能被打包到一个后续被孤立的区块中。所以，要确认一个交易被永久记录到区块链中，需要对交易进行确认。如果后续的区块被追加到区块链上，实际上就会对原有的交易进行确认，因为链越长，修改的难度越大。一般来说，经过6个区块确认的交易几乎是不可能被修改的。

小结

比特币挖矿是一种带经济激励的工作量证明机制；

工作量证明保证了修改区块链需要极高的成本，从而使得区块链的不可篡改特性得到保护；

比特币的网络安全实际上就是依靠强大的算力保障的。

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矿机在运行什么，为什么能赚钱？ - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答​切换模式登录/注册比特币矿机矿机在运行什么，为什么能赚钱？求解关注者13被浏览23,212关注问题​写回答​邀请回答​好问题​添加评论​分享​7 个回答默认排序大虾水冷​ 关注知乎使用者知识储量都不低，应该好理解。简单解释一下，以sha256为例，就是大家说的比特币算法，挖矿所得包括区块奖励和网络交易手续费两个部分。挖矿实际就是解算一个个加密算法，大家一起解题，谁先解出来了以后呢，网络让你去打包一个区块，就一个数据集合，包含了这十来分钟左右(有时或长，或短，这是碰撞运算，不扯太复杂，就当十分钟)的全网账本信息(头大不)。这时，这时(关键来了)，打包者(最先解题者)，就今天而言会得到网络发布的奖励:12.5个btc，这就大家挖矿的原动力。(再过12天就是6.25了，至于为什么，这里解释下，每隔4年btc打包奖励会减半，今天2020.4.30，理论2020.5.12会第三次减半)。由于现在解题的机器太多了，毕竟币价较高，大家都想吃口肉，喝点汤。中本设计思路:当参与者增多时，系统会自动增加解题难度，以保证产币的稳定时间间隔，一人之力解决不了这些越来越难的题了，所以，大家合力解题，这就产生了矿池。矿池获得区块奖励后分给每台机器主人，按工分(算力)分配奖励(BTC可细分)，到你账户里就是0.000**个btc，以后可能小数点后0更多(这仅是上涨预期)。当然矿池老板会扣去1%-3%不等。需要补充的是奖励中还有全网交易产生的手续费，现今占比相对于区块奖励而言很低，中本大哥设计思路是，到后期，他预想btc价格足够高(指其真实购买力)，一百多年以后，就算结束新产出币量，交易产生的手续费依然足以让矿机主开机运行，网络安全得以保证(这里有点复杂了，想省略的，但怕不够严谨)。明白了吗，各位，挖币去吧。以上表述不是很细致，不当之处望包含。另外这是很有趣的一项活动，不是某些大妈眼中的骗局。编辑于 2020-05-03 01:20​赞同 8​​4 条评论​分享​收藏​喜欢收起​周小明投资就像钓鱼，得有耐心​ 关注坦白说，像比特币这种算 hash 的工作量证明矿机，消耗大量的电只是为了证明自己是“会诚实记账的好矿工”，个人觉得纯属浪费电~不知道在哪看到一个数据：现在矿机的算力已经超过超算了，不禁感慨，如果当时设计成这些算力不是纯粹的猜数，而是能为科学研究所用，例如基因测序，将比现在有意义得多。回到题主的问题，为什么能挣钱矿机运转是挖矿的过程，挖矿其实就是“记账”，拿比特币为例，矿工需要每10分钟把网络上的转账打包为块记录到链上，所以这个链形象的比作为“区块链”。那么这么多矿工（机）到底由谁来记账呢？为了选举出一个有记账权的矿工（机），中本聪设计了 POW（工作量证明）这个游戏规则，形象点比喻就是每10分钟出一道题，所有矿机参与答题，这个题没有技巧，只能靠猜，猜题过程需要消耗大量算力，谁最先猜出来这次的记账权就是谁的，作为报酬，记账的人能获得：新区块奖金+交易手续费，这就是挣到的钱（比特币）。编辑于 2018-02-21 13:19​赞同 17​​2 条评论​分享​收藏​喜欢

科普 | 矿工是如何挖矿的呢？ - 知乎

科普 | 矿工是如何挖矿的呢？ - 知乎切换模式写文章登录/注册科普 | 矿工是如何挖矿的呢？PTGminer如今提及区块链和比特币大家都已知道，提及比特币肯定少不了挖矿这一词，如今挖矿这一词也不再是一个新鲜的名词了，那么什么是挖矿呢？曾经以为挖矿是↓实际挖矿是↓曾经以为矿工是↓实际矿工是↓曾经以为比特币是↓实际比特币是↓在上文科普 | 一文带你详细了解挖矿基础知识，我们对于挖矿已经有了简单的了解，挖矿实际上一个形象的比喻，加密货币挖矿和山西挖矿不一样，不需要再扛着锄头去矿洞挖矿，再家里使用电脑或矿机设备就可以进行挖矿了，下面我们聊下挖矿方面的知识！我们都知道挖矿的矿是加密货币，举个简单的例子让大家秒懂什么是加密货币。比如在上学的时候，回答对老师问题就可以得到 5 朵小红花（加密货币）随后老师在黑板上出了一道数学题，谁能解答对谁就可能得到这 5 朵小红花小平最先解答出来，就可以得到这 5 朵小红花（独自挖矿）小平一个人解答不出来，选择雇佣小组其他同学一起解答出来（矿场）题目出的太难了，小平找了小组外学霸级别的同学一起解题并按照每个人解题程度按比例分成（矿池）上述就是一个简单的类比例子（提到的矿场和矿池后续文章中会详细给大家解答），那么加密货币挖矿到底是什么呢？加密货币挖矿挖矿是记录交易并将其永久存储在链中的过程。矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上，平均每 10 分钟就会有一个新的区块被“挖掘”出来，我们把包含在区块内且被添加到区块链上的交易称为“确认”交易，交易经过“确认”之后，新的拥有者才能够花费他在交易中得到的加密货币。矿工们在挖矿过程中会得到两种类型的奖励：创建新区块的新币奖励，以及区块中所含交易的交易费。为了得到这些奖励，矿工们争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题，这些难题的答案包括在新区块中，作为矿工的计算工作量的证明，被称为“PoW 工作量证明”。以比特币为例子，比特币就是区块链技术的一个应用，而区块链是由很多的区块组成的，每一个区块都代表一个账单，将所有的区块连接在一起就是区块链了，任何的交易信息、转账记录，都记录在区块链里面。挖矿的代码是不断的更新，就相当于是一个寻宝游戏，在一段时间之后，比特币系统上将生成随机的代码，然后所有的计算机就去寻找这个代码，谁最先找到，那么就可以获得比特币奖励了，而且还可以获得一个区块进行记账，要计算得到这个随机产生的代码，就需要大量的 CPU 运算。什么是挖矿的机制？就是确定加密货币交易中需要运行的复杂的运算，矿工们利用计算机或矿机来执行运算这些算法，最先运算出来的矿工得到奖励，这就是挖矿最根本的机制。我们还以比特币为例，比特币是基于数学上的椭圆曲线加密算法生成的密钥对，所谓的比特币其实就是一串很长的密码。所谓的比特币挖矿，也就是不断的去用密码去解，运算到匹配的密码，就算挖到矿了，椭圆曲线加密算法是一种基于椭圆曲线上离散对数的计算困难性的加密算法。比特币还有一个机制就是总量有限，约为 2100 万。中本聪最初设计比特币时规定每产生 210000 个区块，比特币奖励减半一次，直至比特币不能再被细分。因为比特币和黄金一样总量有限。所以比特币被称为数字黄金,比特币生产也俗称挖矿。随着比特币不断的被挖出，数量也在不断的减少，但是矿工却在不断的增加，所以矿工之间的竞争也是异常激烈的，全球算力也在不断的增加中，所以没有足够的算力是很难进行挖矿并成功的。挖矿的收益和风险了解了基础的挖矿方面知识，那么挖矿的收益是多少呢？其可以通过一个公式来计算：挖矿收益=产生的加密货币（如比特币等）*币价-矿机成本-电费-维护费及人工成本-折旧费等投资挖矿之所以风险低是因为在牛市可以卖币直接套现法币，熊市可以屯币等待币价上涨。挖矿带来的收益来自于以下 3 个部分：1.卖币收益挖出来的币按照现价卖掉换取法币，可保证资产稳步增加。2.屯币收益等待币价上涨带来的收益，以比特币为例，最初至今上涨了约 N+1 倍，ETH 也是如此，如果是投资买币的话，很少有人可以拿的住手中的币。但是，同样的资金，如果投资矿机挖矿，按照比例一部分币卖掉，一部分币囤积起来，是可以享受到币价上涨带来的红利的。3.ICO 收益挖出来币直接拿来做 ICO，其实是用低风险来博得高回报。比如用 ETH 参加 EOS 的 ICO，是低成本在一、二级市场套利办法。挖矿获得的币如果按照比例配置为50%卖币，30%屯币，20%参加 ICO，其实为我们提供了源源不断的现金流（卖币收益）+资产（屯币收益）+子弹（参加ICO的子弹）。无论做什么，有收益当然也是会有风险的，挖矿风险如以下 4 点：1.算力暴涨算力暴涨是挖矿投资中最大的风险，算力的增加导致挖矿难度增加，导致收益减少，但由于自由市场中，无法避免竞争，算力增加的风险是可以被接受的。2.币价下跌币市和股市一样也存在涨跌，牛市价格高，熊市价格低，当价格低到无法承担电费时，挖矿就无利可图，挖矿投资就无法继续。3.系统风险比如分叉，比如最近从 BTC 分叉出了 BCC，由于分叉的风险导致币价下跌，挖矿收益锐减。由于铸币和记账是整个系统中最重要的工作，分叉之后的竞争币也是需要矿工来完成铸币和记账的过程，所以为了争取到更多的矿工来工作，相应的币种就会提供的更多的区块奖励和交易手续费。实际情况来看也是如此，BCC 分叉后矿工在 BTC 和 BCC 中间切换来保证了利益的更大化，系统风险反而成为了矿工增加收益的机会。4.政策风险由于越来越多的国家公开支持比特币，比如日本，韩国等已经承认比特币的货币属性，中国央行等五部委在 2013 年 12 月 5 日下午发布《关于防范比特币风险的通知》，虽然定义比特币不是货币，只是一种虚拟商品，但承认了投资比特币的合法化，即：比特币交易作为一种互联网上的商品买卖行为，普通民众在自担风险的前提下拥有参与的自由。内蒙乌海等地区政府牵头支持成立挖矿为主的大数据产业园，也反映了政府对于区块链投资的支持态度。综上除了以为 4 点外，还有如断电、机器维护等风险。总结投资挖矿是区块链投资中相对的低风险，稳定收益的项目，如在资源允许的条件下，参与挖矿也是十分值得尝试的。End发布于 2020-04-27 19:16挖矿btc挖矿比特币矿池​赞同 1​​1 条评论​分享​喜欢​收藏​申请

详解比特币挖矿— 应该是史上最通俗易懂的版本 - 知乎

详解比特币挖矿— 应该是史上最通俗易懂的版本 - 知乎切换模式写文章登录/注册详解比特币挖矿— 应该是史上最通俗易懂的版本S-Maruko从入门到精通，看我就够了！​​ 比特币挖矿就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块，然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准，并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。　　相信很多人都听说过比特币挖矿的说法，不知道有多少人真正理解这个概念。在矿产领域，挖矿的概念其实很容易理解，就是从富含某种矿物质的矿石中提炼出矿物质的过程，而所谓的矿工就是那些头戴安全头盔，从事提炼矿物质的工人，他们的形象在我们的脑海中恐怕一点也不陌生。　　比特币世界的挖矿和矿产领域的挖矿还是有很多相似之处的，都是在挖掘有价值的资产，都需要花费一定的代价，都能给挖矿的人带来一定的收益。矿产领域的挖矿可以得到相对稀缺的矿产资源，同时要付出体力和承担安全风险的代价;而比特币的挖矿可以得到比特币奖励，同时要付出计算机算力的代价。　　矿产领域的矿工是靠大型的机械设备，而比特币世界里的矿工是靠专业的计算机设备，伴随着激烈竞争，比特币的挖矿设备从最开始的普通计算机，到现在的越来越专业的挖矿设备。　　不过比特币世界的挖矿和矿产领域的挖矿也还是有很多不同的，比特币世界的挖矿还是发行新比特币的唯一方式，同时也是在去中心化的网络中保证民主和竞争的重要手段，但是它也不是一点坏处都没有，比如浪费了大量的计算机算力和电力。至于为什么会这么说，看完接下来的文字我想你就会明白了。　　文章导读：​　　1.什么是挖矿​　　2.如何证明谁的工作量最多​　　3.什么是工作量证明(POW)​　　4.挖矿是一场接力赛​　　5.小结　　1. 什么是挖矿　　如果还不了解区块链的话，可以参考不懂技术?老司机带你轻松理解区块链知识，比特币的网络中传播着大量的交易信息，既然没有中心化的统一服务，那么谁来确认这些交易的合法性，以及达成统一的共识呢?我们可以想想中心化服务的支付宝是如何解决这两个问题的，支付宝其实是买卖双方的中间担保，它负责确认每一笔交易是否合法，并且等双方在线下的交易没有问题时，才将资金转给卖方，这就保证了不会出现某一方作弊或者不认账的问题。　　但是比特币网络中没有像支付宝这样的担保角色，那么它是如何做到交易的正常进行的呢?其实答案也很简单，就是由网络中的所有全节点共同决定这份交易是否合法，通过共同维护同一份帐薄来确保交易不会违约和篡改。　　这就如同有10个人共同见证了两个人的交易，并一起确认这笔交易的合法性，同时每个人都维护了一份账本，这笔交易会记录到每个人各自维护的同一套账本上，如果有人要违约或篡改交易数据，他需要同时改掉至少6个人的账本(少数服从多数)。否则如果只改自己的那一份账本，别人很容易就看出他的作弊行为，想想掩耳盗铃的故事应该就能明白了。　　说回到比特币世界的挖矿，挖矿就是比特币世界里的矿工确认每一笔交易是否合法(关于如何确认交易合法，可以参考一文看懂比特币交易的全过程)，并将合法的交易写入到统一的公共帐薄上，同时会获得一定的新比特币和交易费的奖励的过程。奖励是为了鼓励更多的矿工加入进来，确保不会出现某一个节点独断专权的情况，至于奖励给哪一个矿工，这就要看谁的工作量更多了，在比特币的世界里，是靠共同解决某一个数学问题来证明工作量的多少。　　这就如同在竞争激励的市场经济中，每个公司都会拼尽全力提供更好的服务和产品才能生存下去，这样就不太容易产生垄断和腐败，而竞争的结果促进了资源的有效配置，社会的整体财富就会不断增长，最终所有人都会受益，当然受益最大的还是对社会贡献最大的企业家。　　而在计划经济下，所有的生产安排和资源分配，都掌握在少数人手中，权力的过度集中必然会导致腐败，也不利于资源的合理配置，长远来看，只能是绝大大多数人普遍赤贫，而受益最大的往往是掌握更多资源的人。想想改革开放前后的中国，就能明白计划经济和市场经济的不同效果了。　　总结一下，挖矿就是矿工为了得到新发行的比特币和交易费的奖励，主动去确认交易是否合法，并将合法的交易写入共同维护的帐薄中的过程。而奖励是为了确保矿工有更多的积极性，避免权力集中在少数人手中，同时奖励也是比特币发行的唯一方式。　2. 如何证明谁的工作量更多　　刚才提到了挖矿的奖励会给工作量最多的那个人，那么如何证明谁的工作量最多呢。其实也很简单，就是大家共同去解同一道数学题，这道数学题需要一定的计算量才能做出来，而率先得到答案的矿工就是最终的胜出者，分享最终的奖励。　　相信大家以前都玩过数独游戏(没玩过的同学请自行搜索游戏规则)，简单来说就是每一行与每一列必须出现1～9的数字，每个小九宫格内也必须有1～9的数字，并且每个数字在每行、每列和每个小九宫格里出现且仅能出现一次。游戏刚开始只会给出有限的几个位置上的数字，其他的位置都需要计算分析才能得出来正确的数字。​　　由这张游戏图可以看出，想要计算分析出每一个位置上的数字，还是需要花费不少力气的，但是填完之后来验证是否正确就简单很多，看一下横排、竖排以及小九宫格是否没有重复的数字即可。　　而比特币挖矿的数学题也有这样的特性，就是计算起来很费事，但是验证起来却很简单。当然了，挖矿的数学题不是求解一道数独题目，而是计算一道概率题。　　先举一个简单的掷骰子游戏，假如说有两个骰子，如果我说掷出一个骰子之和小于等于12的组合，你肯定会说这还不简单，随便掷，任一个组合都肯定小于等于12，一点难度都没有。好，那假如我把条件设为小于等于8呢，可能就不是每次都能掷出来了，它的概率是0.72;如果我再把条件设小呢，如果是4呢，那么掷出来的可能性就会进一步减小，概率为0.11。(这里默认大家都会计算概率，如果不懂的话，只需要知道概率在不断减小就可以，想想现实的场景，这点应该不难理解)3. 什么是工作量证明(POW)　　理解了掷骰子游戏，再来介绍挖矿的工作量证明(POW Proof-Of-Work)算法就很简单了，在之前一篇介绍区块链的文章不懂技术?老司机带你轻松理解区块链知识中，曾经提到过区块的数据结构，当时提到了两个数据是和挖矿相关的，当时没有详细说明，现在就可以拿出来分析了。　　这里的难度目标和Nonce就是和挖矿相关的参数，我们都知道比特币网络平均每10分钟产生新的比特币，也就是说挖矿的平均时间为10分钟，也许你会问怎么确保刚好是10分钟呢。其实答案很简单，就是控制数学题目的难度，假如某个人的解题速度在不断提升，那么我只要提高题目难度，就可以保证他解答的时间大致衡定。　　在比特币世界中，解题速度和计算机的算力有直接的关系，想想今天的一台计算机和20年前的一台计算机去解同一道复杂的数学题，谁先计算出来，我想你肯定也认同是今天的计算机率先求出答案。如果我告诉你，谁先解出答案，就给谁丰厚的奖励，大家肯定会拼命提高计算机的性能，这也是全球各个矿工在不断提高算力的原因，因为大家都想快速解出答案，以获得奖励。　　说回到难度目标和Nonce两个参数，挖矿的题目是这样的，每一个区块头都有唯一的哈希值，我现在要求你在这个哈希值后面添加一个随机数字(一般是从零开始递增)，然后再去计算这个结果的哈希值，直到求出来的哈希值小于某一个数字，而这个数字是由一个常数除以上面的难度目标得出来的。　　如果你理解了上面的掷骰子游戏应该能看懂这道题目，其实就是通过不同的数字不断地计算哈希值，直到答案小于某一个目标数字，这个目标数字越小，难度就越大，跟上面的骰子一样，结果越小，掷出来的概率就越小。而这个目标数字是由难度目标决定的，难度目标数字越大，除出来得到的目标数字就越小。　　Nonce计数器主要是统计总共计算了多少次，就如同掷骰子一样，虽然可以一把掷出要求的数字，但是多次平均下来，肯定是符合概率统计的，这样别的矿工就可以根据Nonce数字大小再一次印证这个矿工是否有作弊。　　至此你应该已经明白工作量证明算法的大致逻辑了吧，本质上就是在求一个概率题，谁先算出来就算谁赢，奖励就归谁。难度随着答题的速度会动态调整，而这个难度就是由上面的难度目标值决定，这样就能保证平均每10分钟完成一次挖矿。　　4. 挖矿是一场接力赛　　一旦一个矿工成功挖矿，根据数独游戏的逻辑，其他矿工很快就能验证是否成功，一旦验证通过就会将区块放入自己维护的区块链中，并赶紧投入到下一次的挖矿，不带有一丝一毫的犹豫。如此激烈的竞争伴随的结果，就是每个矿工都不断提升自己的计算机性能，结果就是大家的挖矿设备都不断升级，以至于现在的矿场都是紧挨发电厂，用最先进的专用挖矿芯片。　　这里其实还有一个问题，就是假如说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。　　而奖励也是要得到大多数的矿工认可后才会有效，毕竟账本是所有的人一起维护的，只有大多数人的账本上认可你的挖矿结果才有效。所以临时的分叉并不会影响最终的奖励，其实10分钟的挖矿时间也是比特币之父“中本聪”对效率和共识的一种平衡。　　看到这里也许你就会明白，为什么会说挖矿浪费了很多算力和电力，因为胜出者往往只有一个，其他的矿工就相当于白忙活了，但是他们的计算机已经投入计算了，这笔算力和与之相对应的电力也就此浪费了。　　这恐怕就是为了维护民主化的代价，如果让中心化的节点去统一确认交易，并写入公共帐薄，那么很容易滋生出腐败，这也不符合中本聪一开始的去中心化的设计理念，但是靠挖矿决定输赢又会导致资源浪费，只能说任何事情都是有成本和代价的，只要收益大于成本，这件事就有做的价值，比特币现在的价格相比用于计算的电费还是划算得多。5. 小结　　关于比特币的挖矿到此就全部介绍完了，不知道你有没有看明白。总结一下就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块，然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准，并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。这种靠竞争来解决交易共识的问题，避免了单一节点垄断整个网络的风险，让整个网络形成了良性竞争的局面。　　当然随着全网算力的提高，篡改的难度就越来越大了，因为你要改至少51%的全节点的账本，这就要求你的算力至少是其他51%全节点的总和，这个难度现在已经大到无法想象的程度，而且即便能做到，为此付出的电费代价也会让篡改者掂量一下这么做是否划算。关于比特币的挖矿到此就全部介绍完了，不知道你有没有看明白。总结一下就是矿工将一定数量的交易打包到同一个区块，然后共同去计算同一道数学题来决定以谁的区块链为准，并且决定谁赢得新发行的比特币和交易费。这种靠竞争来解决交易共识的问题，避免了单一节点垄断整个网络的风险，让整个网络形成了良性竞争的局面。　　——The End——『声明：本文转载于公众号“扬帆沧海”』发布于 2021-05-13 13:48比特币 (Bitcoin)btc挖矿挖矿​赞同 39​​4 条评论​分享​喜欢​收藏​申请

比特币挖矿机_百度百科

矿机_百度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心比特币挖矿机播报讨论上传视频用来赚取比特币的机器收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。比特币挖矿机就是用于赚取比特币的计算机。这类计算机一般有专业的挖矿芯片，多采用安装大量显卡的方式工作，耗电量较大。计算机下载挖矿软件然后运行特定算法，与远方服务器通讯后可得到相应比特币，是获取比特币的方式之一 [1]。中文名比特币挖矿机外文名Bitcoin mining machine用    途赚取比特币分    类ASIC, GPU, IPFS, FPGA等目录1功能2原理3挖矿过程4收益5风险▪电费问题▪货币安全▪硬件支出功能播报编辑比特币挖矿机是获取比特币的方式之一。比特币（Bitcoin）是一种由开源的P2P软件产生的网络虚拟货币。它不依靠特定货币机构发行，通过特定算法的大量计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为。P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值 [1]。任何一台电脑都能成为挖矿机，只是收益会比较低，可能十年都挖不到一个比特币。很多公司已经开发出专业的比特币挖矿机，这种搭载特制挖矿芯片的矿机，要比普通的电脑运算速率高几十倍或者几百倍 [1]。原理播报编辑比特币系统由用户（用户通过密钥控制钱包）、交易（交易都会被广播到整个比特币网络）和矿工（通过竞争计算生成在每个节点达成共识的区块链，区块链是一个分布式的公共账簿，包含了比特币网络发生的所有的交易）组成 [2]。比特币矿工通过解决具有一定工作量的工作量证明机制问题，来管理比特币网络—确认交易并且防止双重支付。由于散列运算是不可逆的，查找到匹配要求的随机调整数非常困难，需要一个可以预计总次数的不断试错过程。这时，工作量证明机制就发挥作用了。当一个节点找到了匹配要求的解，那么它就可以向全网广播自己的结果。其他节点就可以接收这个新解出来的数据块，并检验其是否匹配规则。如果其他节点通过计算散列值发现确实满足要求（比特币要求的运算目标），那么该数据块有效，其他的节点就会接受该数据块 [3]。中本聪把通过消耗CPU的电力和时间来产生比特币，比喻成金矿消耗资源将黄金注入经济。比特币的挖矿与节点软件主要是透过点对点网络、数字签名、交互式证明系统来进行发起零知识证明与验证交易。每一个网络节点向网络进行广播交易，这些广播出来的交易在经过矿工（在网络上的计算机）验证后，矿工可使用自己的工作证明结果来表达确认，确认后的交易会被打包到数据块中，数据块会串起来形成连续的数据块链。每一个比特币的节点都会收集所有尚未确认的交易，并将其归集到一个数据块中，矿工节点会附加一个随机调整数，并计算前一个数据块的SHA256散列运算值。挖矿节点不断重复进行尝试，直到它找到的随机调整数使得产生的散列值低于某个特定的目标 [3]。挖矿过程播报编辑挖矿是增加比特币货币供应的一个过程。挖矿同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支付”，“双重支付”是指多次花费同一笔比特币。矿工们通过为比特币网络提供算法来换取获得比特币奖励的机会。矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上。每10分钟就会有一个新的区块被“挖掘”出来，每个区块里包含着从上一个区块产生到目前这段时间内发生的所有交易，这些交易被依次添加到区块链中。我们把包含在区块内且被添加到区块链上的交易称为“确认”交易，交易经过“确认”之后，新的拥有者才能够花费他在交易中得到的比特币 [2]。矿工们在挖矿过程中会得到两种类型的奖励：创建新区块的新币奖励，以及区块中所含交易的交易费。为了得到这些奖励，矿工们争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题，也就是利用比特币挖矿机进行哈希算法的计算，这需要强大的计算能力，计算过程多少，计算结果好坏作为矿工的计算工作量的证明，被称为“工作量证明”。该算法的竞争机制以及获胜者有权在区块链上进行交易记录的机制，这二者保障了比特币的安全 [2]。矿工们同时也会获取交易费。每笔交易都可能包含一笔交易费，交易费是每笔交易记录的输入和输出的差额。在挖矿过程中成功“挖出”新区块的矿工可以得到该区块中包含的所有交易“小费”。随着挖矿奖励的递减，以及每个区块中包含的交易数量增加，交易费在矿工收益中所占的比重将会逐渐增加。在2140年之后，所有的矿工收益都将由交易费构成 [2]。挖矿是一种将结算去中心化的过程，每个结算对处理的交易进行验证和结算。挖矿保护了比特币系统的安全，并且实现了在没有中心机构的情况下，也能使整个比特币网络达成共识。挖矿这个发明使比特币变得很特别，这种去中心化的安全机制是点对点的电子货币的基础。铸造新币的奖励和交易费是一种激励机制，它可以调节矿工行为和网络安全，同时又完成了比特币的货币发行 [2]。收益播报编辑比特币的发行和交易的完成是通过挖矿来实现的，它以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币，它作为coinbase交易奖励给找到区块的矿工。每个区块的奖励不是固定不变的，每开采210000个区块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。在比特币运行的第一个四年中，每个区块创造出50个新比特币。每个区块创造出12.5个新比特币。除了块奖励外，矿工还会得到区块内所有交易的手续费 [4]。风险播报编辑电费问题显卡“挖矿”要让显卡长时间满载，功耗会相当高，电费开支也会越来越高。国内外有不少专业矿场开在水电站等电费极其低廉的地区，而更多的用户只能在家里或普通矿场内挖矿，电费自然不便宜。甚至云南某小区有人进行疯狂挖矿导致小区大面积跳闸，变压器被烧毁的案例 [5]。货币安全比特币的支取需要多达数百位的密钥，而多数人会将这一长串的数字记录于电脑上，但经常发生的如硬盘损坏等问题，会让密钥永久丢失，这也导致了比特币的丢失 [7]。硬件支出挖矿实际是性能的竞争、装备的竞争，有些挖矿机是更多这样的显卡阵列组成的，数十乃至过百的显卡一起来，硬体价格等各种成本本身就很高，挖矿存在相当大的支出。除了烧显卡的机器，一些ASIC（应用专用集成电路）专业挖矿机也在投入战场，ASIC是专门为哈希运算设计的，计算能力也相当强劲，而且由于它们的功耗远比显卡低，因此更容易形成规模，电费开销也更低，单张独显很难与这些挖矿机竞争，但与此同时，这种机器的花费也更大 [6]。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000

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矿机全解密：矿机的主要构造和发展历史 - 白话区块链

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矿机全解密：矿机的主要构造和发展历史

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2019-08-21 11:03:22

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本文将介绍矿机的构造、历史变迁等内容，让大家对矿机有一个全面的了解。

作者：WJ / 来源：白话区块链

 1 

白话区块链概念：掘金神器——矿机

矿机，顾名思义，挖比特币的机器。大白小课第4课、第5课、第6课，我们简单了解了挖矿的原理与流程：通过矿机提供算力进行工作量证明，来确保参与记账的节点的可信度。矿机越来越多的情况下，竞争也就大了起来，矿工们不得不想方设法提高算力以获得更多的比特币，除了增加矿机数量外，提供更好的硬件配置是提升算力最直接的方法。本文将介绍矿机的构造、历史变迁等内容，让大家对矿机有一个全面的了解。

 

一、矿机的主要构造：

早前很多人想象中的神秘的比特币矿机可能会是那种非常大的计算设备，就像工厂流水线机器一样，越大越有生产力。实际不是，专业的比特币矿机按原理上来讲是一台标准的计算机，相比个人电脑，它没有键盘没有显示器等设备，除了一些运算、网络、存储器等必须的配置外，其余都被精简掉了，因为这样不但可以提升运行效率，还能降低功耗、降低发热量、降低成本等优点。

这涉及到一个矿机设计，而专业的矿机设计、制造商凭借优质稳定的矿机产品赢得了大量矿工的青睐，并且理所当然的接入了他们自己准备的矿池，一代矿霸，也就是这么出来的。

1.外观

矿机的外观根据不同类型的需要设计都有所不同，可大可小，有些可以像电视机顶盒那么点大，也有些可以像冰箱一样大，有些带壳有些不带外壳，但是通常来说通用的外观上，一个是电源输入连接线或者接口，一个是网络接口，还有必须有一个或者多个大风扇。

矿场中的矿机柜和各种矿机的外观

2.矿机的内部主要结构

其实最简单的矿机主要由上面说到的几个必不可少的主要硬件组合而成：

a.集成电路板：或者说主板也行 （上面可以接入或者预制很多不同的电子元器件）

专门为显卡矿机设计的主板，可以插6个显卡

b.芯片：CPU、GPU、ASIC ，这些都是核心部件，是不同种类矿机中为运算提供算力的硬件。

c.网卡：或者说带网络处理芯片的集成电路板也行，带一个标准网络端口，给所在网络提供源源不断的算力。

矿机上的网络接口

d.风扇：因为算力要大，必须要大功率的运算，那么矿机撒热量就非常大，风扇是必须的，这也导致矿场的噪音很大。

e.电源：如果是独立矿机，必须要有这个东西，把220v的交流电，变成主板、风扇、芯片需要的各种不同电压的直流电源，用于转换电力资源，大部家用电器里都有这个东西。

f.其它：其实个人组装的矿机应该还有个硬盘和内存更像是高配置的个人pc，用于储存、安装运行挖矿程序挖矿。

看完，懂点电脑配置的你一定会惊呼，这和个人电脑硬件大同小异呀？是的，矿机本身就是从个人电脑变迁过去的。只不过更专业化的设计了，看下图（大白也不知道是什么币矿机）矿机可以小到拳头大小。这就是科技的飞跃所带来的。

二、矿机的发展历史

从矿机种类来说的话，矿机经历了最开始的个人电脑挖矿（CPU矿机）到后来的产量更高的显卡GPU矿机挖矿，再发展到后来的专门从事挖矿的专业ASIC芯片矿机。

自从ASIC矿机诞生后，因为这种专业设备提供了极高的效率，让同等条件下的成本大大缩减，就此，专业矿机随着比特币的暴涨，一路变成超级抢手货，当然了，矿机的发展历也不是一帆风顺的。很多投资者为了抢购矿机，不惧风险抢购了期货，结果一家家公司因为无法如期交货而倒闭跑路，中国有一位昵称叫烤猫的少年，是全世界第二个创造出ASIC矿机的人，但是后来，因为种种不如意，2015年突然人间蒸发。这就是矿机史上知名的烤猫事件。

为什么ASIC芯片效率高、成本低，很多币还在用CPU或者GPU挖矿？

因为CPU挖矿大部分是个人电脑在挖，让节点分布更加分散，GPU因为成本高所以居中，而ASIC则掌握在少数拥有设计能力的矿机公司手里。

这导致很多人担忧算力掌握在少数节点手里，让去中心化程度大大降低，蕴藏着风险。这也是一些自治社区里经常争论的一个话题。部分币通过调整算法，拒绝了ASIC甚至GPU的参与，只为保证节点分散。但这到底是不是最佳方案，有待验证。

如果你对挖矿和矿机DIY感兴趣，却迫于对神秘的矿机缺乏了解，那么现在你已经知道了，可以参考我们这篇文章：矿机抢不到？DIY显卡矿机躺赚吧 （风险提示：显卡挖以太坊要当心，针对以太坊挖矿的ASIC芯片已经出来了，以太坊也有可能转POS机制不再需要矿机）

 

 

 2 

白话百科词条

CPU矿机

一般是指最早利用个人电脑的CPU来提供算力的矿机。当然可以把主板上不必要的硬件全部去掉，连上网络也可以通过网络来管理和配置。不过后来因为GPU的大量普及运用，聪明的矿工发现这个路子，就马上换成了GPU。

优点：简单容易组装，成本低。

缺点：算力过低，毫无竞争优势，现在全网算力那么高，用CPU矿机挖矿获得比特币的概率估计比中彩票还低。

GPU显卡矿机

我们看到上图可以插多个显卡的主板，就是GPU矿机用的，它的特点是一个主板可以插多个GPU同时提供算力，而且因为图形设计和大型游戏的需求，很多显卡配置已经非常高了。

优点：可以集中提供大算力。

缺点：显卡贵，太贵了！！！

 

插满显卡的GUP矿机，体积非常大

ASIC矿机

ASIC芯片，挖矿芯片的代名词，只能说ASIC矿机中的ASIC芯片只是ASIC各种用途的芯片中的一种。它的定义是为了专门目的而设计出来的专用芯片（集成电路），功能单一。简单的说，专门的人做专门的事，而这个就叫做专门的芯片做专门的事。比那些从个人电脑中拿过来用的CPU和GPU更专业，更高效的运算，同时大批量的定制，也让ASIC相对于显卡得以非常低廉的成本产出。同等算力下，虽然GPU芯片的使用数量少于ASIC芯片，但ASIC芯片的灵活运用、非常具有竞争力的价格，让显卡矿机也无法对抗。这就是人类利用科学技术不断争取利益最大化的产物。

优点：成本低、低能耗

缺点：进入门槛高，催生了很多人忧虑的矿霸问题

 

上图这种就是ASIC矿机，密密麻麻的asic布置在主板上，因为它的设计更加专业灵活，所以ASIC矿机占用的体积也很小，并且一个矿机可以安装数量非常多的ASIC这让单一矿机也可以有可观的算力。

如果对上面矿机的定义还不是很清楚，可以看下面的小故事帮助理解哦。

 

 

 3 

小故事 

有一天，小明和小白和小毛三个小朋友发现一张藏宝图，后山有宝藏，它们打算比赛谁能先挖出宝藏来，于是它们各自回家找到了如下三个工具一同去挖掘：

最后，小明和小白、小毛三个人宣布绝交了，再也不是好朋友了。

原因如下：

小明说另外两个人开挂作弊，带来的不是小孩该有的玩意儿；

小白花了大价钱拿来的是德国纪念版限量版工具价值不菲结果回去给他爸打了一顿；

小毛感觉其它两个小伙伴一开始没说清楚游戏规则，千辛万苦带来了专业设备，结果它们却耍赖不干了。

这也就是矿霸芯片之争一样的原因。

矿机

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挖矿到底挖的个啥？史上最强矿机知识汇总

挖矿到底挖的个啥？史上最强矿机知识汇总

2018年11月22日 17:06

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　　矿业编年史系列：史上最强矿机知识汇总

　　来源：金色财经

　　在我们的印象中，矿机是可以挖掘比特币，源源不断产生财富的机器。但关于它究竟如何工作挖币，挖矿究竟赚不赚钱，恐怕很多朋友就不是了解的那么清楚。为此，小编整理了有关矿机的基本知识，希望通过本文能让大家对其有所认识。

　　什么是矿机　　

　　矿机，顾名思义，用于挖掘（生产）加密货币的机器。广义的说，矿机可以是一切可以运行挖矿程序的机器，比如专业矿机、家用电脑、智能手机、服务器、智能路由器、智能手表、智能电视机等等。

　　狭义的说，矿机指的是专业挖矿设备，比如ASIC矿机、显卡矿机，以及一些币种的专属矿机（PFS矿机）等。

　　矿机是如何挖掘比特币的

　　要回答这个问题，就要从比特币的共识机制——工作量证明（PoW）说起。

　　在比特币的系统，记录交易生产区块是最重要的工作，为了鼓励大家都来参与交易账本的记录，中本聪设计出了奖励机制，用比特币作为奖励。

　　但是记账这个工作可不是那么简单，因为基于比特币去中心化的思想，每个节点每个矿工都参与记账，而且必须保证所有人记录的账本都是相同的。

　　矿工在收集交易信息并记录的时候，每个矿工记录的内容并不完全相同，特别是第一条，矿工记的肯定是把挖矿的奖励给自己。但是每产生一个区块链只有一次奖励，这个奖励给谁？这就需要立一个规矩，并且是大家都认可的规矩，也就是工作量证明PoW机制。

　　比特币系统会让大家求解一个数学题（计算hash值），谁最先求解出来，那么他所记录的区块就会被认同，奖励就归他所有。而比求解速度就要看谁的电脑性能更高。

　　正是如此，所以现在每个人都在增强自己的电脑、挖矿机的运算性能，提高解题速度，谁的速度（算力）最高，挖到矿的几率就越高，赚到的钱也就越多。

　　用个形象的比喻，工作量证明机制与拔河比赛很类似，哪一方的力量大（算力高）哪一方就能拉赢对方。而且拔河的绳子两边，并不在意你是胖子还是瘦子，人数有多少，于是为了得到奖励，可以很多人聚集为一伙，最后得奖了根据每个人出力多少来瓜分奖励。 而这在比特币挖矿里，召集好多人一起挖矿，就是“矿池”的概念。

　　综上所言，比特币矿机挖矿，实际上就是用机器去参加一场数学比赛，谁先计算出来答案，谁就会获得比特币奖励。

　　什么是矿池

　　矿池可以看成是由很多矿工组成的联盟，或者说帮派。由于比特币等加密货币的全网算力相当巨大，单个矿工（矿场）所掌握的算力在整个网络中微不足道，单兵作战的挖矿收益几乎为0。为了解决这个问题，很多矿工把算力集中在一起，组成一个庞大的算力组织，挖矿所得的收益再根据每个矿工贡献的算力占比，进行分配，形成一个利益共同体，这就是矿池。

　　加密货币都是通过挖矿产生的吗？

　　不是。主要看共识机制，一般采用PoW或者其他计量贡献率的共识（比如ipfs的PoSt），才需要挖矿，而像EOS等采用DPoS共识的币种并不需要挖矿。

　　另外，最近热门的STO模式发行的加密货币，大都也不需要挖矿产生，而是在证券化的过程中直接产生的。

　　综上，加密货币中除去比特币等几大老牌加密货币，以及一些积分用途的加密货币外，大多数币种并非挖矿产生的。

　　2100万枚比特币全部挖完之后，矿工挖矿还有收益吗？

　　有收益。挖矿收益主要由出矿奖励与矿工费组成，所以比特币全部挖完之后矿工依然有矿工费收益，比特币网络还会维持正常运行。

　　其他PoW挖矿产生的加密货币，也都是类似的情况。在全部加密货币都被挖掘出来后，矿工挖矿还有矿工费收入。

　　什么矿工费

　　答：交易费（矿工费）就是指在加密货币交易中，需要支付的手续费。加密货币转账由矿工打包完成，交易费是支付给他们的劳动报酬。交易费的多少通常是动态变化，因为矿工会优先处理费用给的高的用户的交易。所以在网络拥堵时，热门为了提高转账速度，会增加交易费，这是为什么矿工费提高往往是由于网络拥堵有关联的原因。

　　当前主流矿机有哪些分类。

　　按硬件分，当前矿机主要分为ASIC矿机、显卡矿机，以及特定币种的专用矿机（例如IPFS硬盘矿机、挖矿路由等）。在历史上，还曾出现过FPGA矿机等矿机。

　　按币种分，有比特币矿机、以太坊矿机、莱特币矿机等等。

　　按矿机所有权分，可以分为本地矿机与云矿机。

　　矿机里所说的7nm芯片是什么

　　7nm，也就是7纳米，它是一个长度单位。在集成电路领域完整的叫法应该是7nm制程工艺，或者7nm工艺。它表示在集成电路（芯片）中，一个元件的尺寸可以做到7nm那么微小。以此类推，16nm工艺的意思是元件可以做到16nm大小。很显然，元件尺寸越微小，技术越先进，制造难度越高。

　　相比目前主流的10nm、14nm与16nm工艺，同等尺寸的集成电路（芯片）如果采用7nm工艺，芯片上电子元件数量会更多，因而性能也会更强，同时功耗与发热反而会降低。总的来说，7nm代表更强的性能与更低的功耗、发热。

　　目前，嘉楠耘智与比特大陆已经进入7nm ASIC矿机芯片时代，而截稿时Intel、AMD、NVIDIA等芯片巨头的主流产品，还停留在10nm-16nm之间，所以7nm仍然属于非常先进的工艺。

　　什么是ASIC矿机

　　ASIC矿机是指使用ASIC芯片作为核心运算零件的矿机。ASIC芯片是一种专门为某种特定用途设计的芯片，必须说明的是它并不只用于挖矿，还有更广泛的应用领域。这种芯片的特点是简单而高效，例如比特币采用SHA-256算法，那么比特币ASIC矿机芯片就被设计为仅能计算SHA-256，所以就挖矿而言，ASIC矿机芯片的性能远超过当前顶级的电脑CPU。因为ASIC矿机在算力上有绝对的优势，所以电脑、显卡矿机开始逐渐被淘汰。

　　ASIC矿机中的AsicBoost是什么技术

　　ASICBoost是一种已经获得专利的技术，由前CoinTerra的CTO Tim Hanke和Rootstock首席科学家Sergio Damián Lerner开发出的。这种技术利用了Blockstream公司CTO兼Bitcoin Core贡献开发者Greg Maxwell所述的一个比特币PoW系统“漏洞”，ASICBOOST发明人将此称为“一种处理工作项目的巧妙新方法”。通过实施ASICBoost，专业的ASIC挖矿芯片能够提升高达30%的挖矿效率。

　　Maxwell认为，虽然ASICBoost技术可以为矿机厂商带来巨大利润，但是这种技术会对整个比特币挖矿生态系统造成不利影响。

　　“通过抢夺其他矿工的挖矿收益率，这可能会产生一种惊人的中心化影响。秘密使用这种优化所获得的收入可能会被滥用于扭曲比特币生态系统，以此来保持优势。”

　　此前，激活隔离见证（Segwit）被视为阻ASICBoost的一个方法。后来比特币升级假如Segwit支持后，也的确没有在传出ASICBOOST被使用的消息。

　　直到2018年9月传出蚂蚁矿池（AntPool）在其采矿业务中激活了ASICBoost的消息。如果是真的，则说明Segwit并无法有效阻止ASICBoost发挥作用。

　　什么是GPU矿机

　　GPU矿机，简单的解释就是通过显卡（GPU）挖矿的数字货币挖矿机。在比特币之后，陆续出现了一些其他数字资产，比如以太坊、达世币、莱特币等等，其中一些币所用的算法与比特币并不相同，为了达到更高的挖矿效率，矿工们做了不同的测试，最后发现SHA256算法的数字货币使用ASIC挖矿效率最高。而Scrypt 等其他算法的数字货币用GPU显卡挖矿效率最高，于是催生出了专门的GPU矿机。

　　GPU矿机说白了就是一台加强了显卡配置的家用电脑，这些电脑通常会安装4块或更多的数量的中高端显卡。挖矿显卡一般就是普通民用游戏显卡，所以如果配个好点的CPU，用GPU矿机来打游戏，恐怕性能可以秒杀不少顶级的为游戏而生的电脑。

　　为了满足挖矿需要，一些主板厂商专门推出了挖矿主板，带有4条或更多PCI-E显卡插槽。但这在GPU矿机中只能算是入门水平，专业矿工往往会选择显卡更多的定制型GPU矿机。

　　理论上GPU矿机与ASIC矿机谁优谁劣，如何抉择都是不同币种挖矿利益最大化的选择。另外一些开发团队为了防止算力集中问题，会调整算法，甚至会改变共识机制，有可能会让原来是ASIC矿机挖矿的币种，变为显卡矿机挖矿币种。

　　ipfs矿机是什么

　　ipfs类似于http，是一种文件传输协议。ipfs要想运行，需要网络中有许许多多的计算机（存储设备）作为节点，广义的说所有参与的计算机，都可以称作ipfs矿机。

　　而ipfs网络为了吸引更多的用户加入成为节点，为网络做贡献，设计了一种名叫filecoin的加密货币，根据贡献存储空间与带宽的多少，派发给参与者（节点）作为奖励。狭义的说，专门以获取filecoin奖励为目的而设计的计算机，称为ipfs矿机。

　　由于ipfs网络需要的是存储空间以及网络带宽，所以为了获得最高的收益比，ipfs矿机通常会强化存储空间、降低整机功耗等方面。比如装备10块以上大容量硬盘，配备千兆或更高速度的网卡，CPU够用就好，使用超低功耗的intel apollo lake架构处理器等等。

　　ipfs矿机也可以细分为家用级与工业级，家用级ipfs矿机相对便宜，价格通常几千块，体积最小可以做到手掌大小，通常只配备1至2块硬盘，或者预留几个硬盘仓位，用户可以根据需要添加，功耗通常是超极本的水平，非常省电。而工业级ipfs矿机主要是面向大规模组建矿场的用户，他们通常可以安装10块以上大容量硬盘，挖矿收益更高，但价格也相对昂贵。

　　什么是FPGA矿机

　　FPGA矿机，既使用FPGA芯片作为算力核心的矿机。FPGA矿机是早期矿机之一，首次出现在2011年末，在当时一度被看好，但活跃期并不长，后逐渐被ASIC矿机与GPU矿机取代。

　　要认清FPGA矿机，就得先解释一下FPGA是什么。FPGA（Field-Programmable Gate Array），中文名叫现场可编程门阵列。比较通俗的理解是，FPGA就是把一大堆逻辑器件（比如与门、非门、或门、选择器）封装在一个盒子里，盒子里的逻辑元件如何连接，全部由使用者（编写程序）来决定。

　　如果FPGA里面写的是挖矿程序，那么造出来的就是FPGA矿机，而且由于FPGA灵活度高，所以不只是可以支持比特币的SHA256算法，也可以支持GPU矿机擅长的Scrypt算法。

　　FPGA矿机活跃的时期，相比同时代的CPU、GPU矿机，FPGA虽然算力性能不占优，但功耗要低很多，综合功耗比很高。

　　但是，随着ASIC矿机的出现，FPGA矿机逐渐淡出人们的视线。因为ASIC是为专一功能打造，算力与功耗相较FPGA更具优势，而且开发难度要比FPGA低很多，所以现在基本已经看不到FPGA矿机，取而代之的是ASIC矿机与GPU矿机。

　　什么是云矿机与矿机托管

　　云挖矿（Cloud miner ），或者称之为云矿机，是近几年新兴的挖矿方式，是一种远程挖矿方法。

　　自己购买矿机、布置厂房、支付巨额电费不仅资金投入巨大，也伴随着很高的风险。因为有需求，所以有企业提供了云挖矿服务。

　　云挖矿是相对于本地挖矿而言的，可以类比云存储与本地存储之间的关系。简单的说就是把本地转移到了远程线上，可以算是一种分享经济模式。云挖矿服务提供商，提供矿机、网络、运行维护等服务，而用户则只需要支付一定的租用、托管服务费用，决定挖什么数字货币的矿，然后等着收钱就可以了。至于买机器、维护等繁琐的过程则完全不用操心，而且投资额度可以不用那么庞大。

　　与云挖矿相似的还有矿机托管服务，即矿工自己花钱购买矿机，矿机的安装、调试、挖矿、维护全部交给服务商，但需要支付一定的服务费。它与前面介绍的云挖矿的不同主要是矿机是属于矿工自己，还是属于服务提供商。

　　全球主要的矿机厂商都有谁

　　ASIC矿机方面，目前全球前3大矿机厂商分别是：比特大陆（蚂蚁矿机）、嘉楠耘智（阿瓦隆矿机）、亿邦国际（翼比特矿机），它们都来自中国。此外，新兴的神马矿机、芯动矿机，也具有较强的实力，大有后来居上的石头。而国外主要矿机品牌主要为BitFury等。

　　GPU矿机实质上可以看成是家用电脑的定制版，任何人都可以购买零件进行拼装，门槛很低。因此GPU显卡品牌非常多，像蚂蚁矿机等大厂，也曾推出过GPU矿机产品。

　　算力越高挖币就越多吗

　　和手机、电脑一样，矿机的算力也是不断升级的。那么，既然算力越来越高，挖到的币是不是也随之增多呢？

　　这个问题要看从哪个角度考虑。如果在特定的一段时间内，那么肯定是算力越高挖到的币会越多。以比特币为例，算力越高就有越高的几率算出来哈希值获得记录区块的权利，从而获取比特币奖励。所以增加矿机数量与性能，显然可以挖到更多的比特币。

　　但是从长远看，随着时间的推移，即便算力越来越高，挖到币的数量也是不断减少的。一方面大多数加密货币都设有奖励递减机制，例如比特币每4年奖励会减半，2010年挖到一个区块的奖励是50个比特币，而2017年一个区块的奖励只有12.5个比特币。另一方面，矿工的数量越来越多，即便你的算力相比以前增加了10倍，但全网算力增速更快，你的算力在全网中所占的比例可能是减少的。

　　这里还存在一个问题，如果要计算的加密题难度保持不变，比如一直是1+1=2难度，那么随着算力的增高，总有一天高算力矿机与低算力矿机都可以很轻松算出来，那时算力强弱的影响会变得很小。为了解决这个问题，基本上所有加密货币都有难度调整机制，例如比特币每2周会调整一次难度，比特币现金升级换成了DAA难度调整机制。它们会根据全网算力的强弱，调节计算的难度，保证无论以后算力高到多么可怕的数字，矿工都需差不多的时间才能算出答案。也就是说，即便你的算力比以前高出了很多，也不会挖到更多的币，因为你要计算的题的难度，是同倍率增加的。

　　当然，虽然随着时间的推移，挖到币的数量越来越少，但要知道币价是不断升高的，所以总的来说收益是提高的。就说比特币，你是愿意在2010挖到50个总价值不到1元钱的比特币，还是愿意现在挖到1个价值7万元的比特币？

　　挖矿难度指得是什么

　　之前，我们曾经科普过比特币挖矿，简单的说挖矿就是很多人争相求解一个数学题的结果，以此来竞争记录下一个区块的权限，并获取奖励的过程。谁的矿机（电脑）算力（性能）高，谁最先计算出结果获取奖励的几率就越大。但是，比特币诞生至今，矿机（电脑）的算力不知道提高了多少万倍，但挖矿获得币的数量却没有增多，除去加密货币每4年（或者其他时长）奖励减半规则外，另外一个因素就是挖矿难度起到的作用。

　　挖矿难度，是指每次求解数学结果的难度大小。由于矿工的数量越来越多，为了保证竞争的合理性，就需要对数学求解难度的大小进行调节。矿工人数多了，难度就会依据某种规则动态加大。但是，如果矿工都一窝蜂的挖某种数字货币，那么求解难度就会非常高。而矿工持有的矿机的算力大小却是固定的，如意要想获得同样数量的奖励，就要比平时挖矿艰难，这就是所谓的挖矿难度变大。

　　一般而言，为了保证挖矿收益，矿工会格外关注加密货币的挖矿难度。如果某种币的挖矿难度大了，就会转而去挖难度相对较低的加密货币。所以挖矿难度对于矿工而言，是一个非常重要的参数。

　　什么是全网算力

　　在一些加密货币发展状况与矿机的新闻中，我们经常能看到“全网算力”这个词语，它似乎是一个重要的参数指标，但具体指的是什么，怎么查询全网算力，下面小编就来做个科普。

　　全网算力可以按字面理解，既网络中所有参与挖矿的矿机算力总和。举个简单的例子，网络中共有1亿台矿机，每台矿机的算力是10T，那么全网算力就是10亿T，换算一下单位就是100E算力。这里需要注意一下单位，完整的写法后面还应该加hash/s，前面举例的数值应该是100Ehash/s，表示每秒可完成100E次hash（哈希值）计算。另外也说一下字母M、G、T、P、E的含义，其中1M就是常说的100万，相邻字母之间是1000倍的关系，也就是1E=1000P=1000000T=1000000000G=1000000000000M。

最近6个月比特币全网算力的统计图表

　　某种加密货币的全网算力大小，可以反映出该加密货币挖矿的活跃度，数值越大、增长速度越快，说明矿工都看好这种加密货币，它的前景一般也会很好。此外，我们也可以根据全网算力去判断一些消息的真伪，比如今年年初比特币价格大跌，有一种说法称挖矿赔钱，矿工都不去挖矿，矿机也卖不出去了，但通查询可知那段时间全网算力的数值一直是快速增长的，很显然有更多的矿工与矿机投入，而非没人去挖矿，数据是不会说谎的。

比特币浏览器中的全网算力显示

　　如何查询某种加密货币的全网算力数值？一般该加密货币的矿池、浏览器中都提供全网算力数值，比如要查询比特币的全网算力，可以去比特币浏览器blockchain.info网站查看，注意全网算力的英文名字叫“HASH RATE”。另外，也有一些加密货币统计的网站，比如bitinfocharts.com也提供全网算力的数值查询。

　　如何查询全网算力、挖矿难度、全网未确认交易笔数、矿工费等常用信息？

　　答：可以在相应的加密货币浏览器中查询。关于浏览器的进入方法，一般可以搜索相应的“

　　币种名词+浏览器”找到，比如查询以太坊可以搜索“以太坊浏览器”。需要注意的是有些浏览器只有英文页面，其中一些英文名词的直译有所差别，比如全网算力对应的英文是Hashrate。

　　什么因素决定挖矿收益的高低？

　　以比特币为例，影响因素主要是矿机价格、电费、算力大小、出块奖励的多少等等。不同的币种的具体情况有所不同，比如比特币、以太坊挖矿主要看算力高低。而IPFS矿机主要看硬盘容量大小和网速快慢。

　　什么是关机价格

　　一台矿机挖矿究竟是赚钱还是赔钱，影响的因素有很多，但我们总希望能有一个直观的数字可以判断大体的挖矿盈亏。因此，有人设计出了“关机价格”。

　　关机价格，指的是矿工用矿机挖矿获得的收益还不足以支付挖矿消耗的电费时的币价，也可以理解为挖出某一种币的挖矿成本价。如果币价跌破“关机价格”，那么挖矿自然就是会亏损的。

　　上图为2018年11月19日f2pool发布的一张关机币价图表，图中数据是按0.4元一度电的条件计算的，一台蚂蚁矿机S9挖到一枚比特币的成本是26748元。而当时比特币的价格已经跌破34000元。如果继续下跌到26748元，那么挖矿就是赔钱的，需要关机止损。一些老型号矿机由于能耗比很低，比如蚂蚁矿机S7挖到1枚比特币的成本将近7万元，此时开机挖矿必然亏损严重。

　　需要注意的是，关机价格最初是f2pool矿池创始人七彩神仙鱼为了方便大家直观的了解当前挖矿的盈亏状况，计算出来的一组数据。关机价格考虑的因素主要有矿机成本、用电价格、挖矿难度，它只是根据市场状况估算出了一个粗略的数值，并不是说低于七彩神仙鱼给出的关机币价就一定亏损。因为不同矿工购买矿机的价格、用电费用、运维费用都不尽相同。

　　熊市挖矿究竟赚钱还是赔钱？

　　这是一个没有明确答案的问题，收益高低是动态变化的，最终要受币价、矿机价格、用电费用、搭建费用、运维费用等多方面因素影响，有可能赚也可以亏。

　　以BTC为例，按照当前的挖矿难度，一台14TH/s算力的矿机1天24小时连续运行，大约可以挖到0.00051646个BTC，按照实价计算大约是24元人民币。接下来就是算成本，包括用电费用、买矿机的费用、运维费用等等。其中用电费用一般占大头，一台14T矿机的功耗大约是1300W，1天消耗大约31度电，按照北京市民用电0.488元/度计算，1天电费成本大约为15元。在加上其他的成本，1台矿机1天的收益可能只有5元左右。

　　当然，现实中矿场的用电成本一般没有这么高，但究竟有多低则都有可能。同时其他成本同样没有统一的标准。所以有的矿场综合成本很高，有些就较低。造成了同样是熊市 挖矿，有些矿工的利润依然可观，有矿工却已经难以维持。

　　另外，还有一个层面。假设币价跌破了关机价格，有很多矿工关掉机器停止挖矿，由于全网算力下降，留下来坚持挖矿的矿工同样时间内会挖到更多的币，会弥补币价下跌造成的损失，达到一个新的盈亏平衡，可能由赔钱转为赚钱。

责任编辑：唐婧

文章关键词：

矿机 挖矿 比特币

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