什麼是比特幣開採(bitcoin mining)？

比特幣開採是新比特幣進入流通的過程，但也是區塊鏈賬本維護和開發的關鍵組成部分。它是使用非常複雜的計算機來解決極其複雜的計算數學問題。

加密貨幣開採是艱苦的，昂貴的，而且只有零星的回報。儘管如此，採礦業對許多對加密貨幣感興趣的投資者來說還是有吸引力的，因為事實上礦工們的工作會得到加密代幣的獎勵。這可能是因為企業家們把採礦看作是天上掉下來的一分錢，就像1849年的加利福尼亞淘金者一樣。如果你有技術傾向，為什麼不去做呢？

然而，在你投入時間和裝置之前，請閱讀本說明，看看採礦是否真的適合你。我們將主要關註比特幣（自始至終，當我們將網路或加密貨幣作為一個概念時，我們將使用“比特幣”，當我們指大量的單個代幣時，我們將使用“比特幣”）。

關鍵要點

• 透過挖掘，你可以賺取加密貨幣，而不必為它存錢。
• 比特幣礦工獲得比特幣作為完成新增到區塊鏈的驗證交易“區塊”的獎勵。
• 採礦獎勵支付給最先發現複雜雜湊難題解決方案的礦工，參與者發現解決方案的概率與網路上總採礦能力的比例有關。
• 您需要GPU（圖形處理單元）或 專用積體電路 (（ASIC）以便安裝採礦裝置。

新的淘金潮

許多採礦業的主要吸引力在於獲得比特幣回報的前景。也就是說，你當然不必是一個礦工擁有加密貨幣代幣。你也可以用法定貨幣購買加密貨幣；您可以使用另一種加密方式（例如，使用以太坊或NEO購買比特幣）在類似位元郵票的交易所進行交易；你甚至可以透過購物、在以加密貨幣向用戶付費的平臺上釋出部落格文章、甚至建立賺取利息的加密賬戶來賺取。加密部落格平臺的一個例子是Steemit，它有點像媒體，只是使用者可以用一種稱為STEEM的專有加密貨幣來獎勵部落格作者。然後，STEEM可以在其他地方進行比特幣交易。

礦工獲得的比特幣獎勵是一種激勵，激勵人們幫助採礦的主要目的：合法化和監控比特幣交易，確保其有效性。因為這些責任分散在世界各地的許多使用者中，比特幣是一種“分散”的加密貨幣，或者說它不依賴任何中央當局，比如中央銀行或**來監督其監管。

如何挖掘比特幣

礦工作為審計員的工作得到了報酬。他們正在做驗證比特幣交易合法性的工作。這個公約是為了保持比特幣使用者的誠實，是由比特幣的創始人Satoshi Nakamoto構思的。透過核實交易，礦商正在幫助防止“雙重支出問題”

雙重消費是指比特幣擁有者將同一比特幣非法消費兩次的情況。有了實物貨幣，這就不是問題了：一旦你遞給某人一張20美元的鈔票去買一瓶伏特加，你就再也沒有了，所以你可以用這張20美元的鈔票去買隔壁的樂透彩票也沒有危險。雖然存在**假鈔的可能性，但這並不完全等同於將同一美元花兩次。然而，就數字貨幣而言，正如Investopedia字典所解釋的那樣，“有一種風險，即持有人可能複製一份數字代幣，並將其傳送給商戶或另一方，同時保留原件。”

假設你有一張20美元的正版鈔票和一張20美元的假鈔，如果你想把真鈔和假鈔都花掉，那麼有人費勁看了看這兩張鈔票的序列號，就會發現它們是同一個號碼，因此其中一張一定是假的。比特幣開採商所做的類似於他們檢查交易，以確保使用者沒有非法嘗試兩次消費同一比特幣。這不是一個完美的類比，我們將在下麵詳細解釋。

一旦礦工驗證了價值1 MB（兆位元組）的比特幣交易，即所謂的“區塊”，這些礦工就有資格獲得一定數量的比特幣獎勵（下文還將詳細介紹比特幣獎勵）。1MB的限制是由Satoshi Nakamoto設定的，這是一個有爭議的問題，因為一些礦商認為應該增加區塊大小以容納更多的資料，這實際上意味著比特幣網路可以更快地處理和驗證交易。

請註意，驗證1兆的交易使一個硬幣礦工有資格賺取比特幣不是每個人誰驗證交易將得到支付。

1MB的事務理論上可以小到一個事務（儘管這一點並不常見）或幾千個。這取決於事務佔用了多少資料。

“那麼，在驗證交易的所有工作之後，我可能還是找不到任何比特幣來做嗎？”

這是正確的。

要獲得比特幣，你需要滿足兩個條件。一是努力；一是運氣問題。

1） 您必須驗證約1MB的交易。這是最簡單的部分。

2） 你必須是第一個找到正確答案或最接近答案的礦工。這個過程也被稱為工作證明。

“你說‘數字問題的正確答案’是什麼意思？”

好訊息是：不涉及高等數學或計算。你可能聽說過礦工們正在解決一些不完全正確的數學難題。他們實際上是想成為第一個提出一個小於或等於目標雜湊值的64位十六進位制數（hash）的礦工。基本上都是猜測。

壞訊息是：這是猜測，但由於每一個問題的猜測總數都在數萬億左右，這是一項極其艱巨的工作。為了先解決一個問題，礦工需要大量的計算能力。要成功地挖掘，您需要有一個高的“雜湊率”，它以每秒兆雜湊（MH/s）、每秒千兆雜湊（GH/s）和每秒兆兆雜湊（TH/s）來衡量。

這是一個很大的雜湊。

如果你想用挖掘裝置的雜湊率來估計你能挖掘多少比特幣，Cryptocompare網站提供了一個有用的計算器。

採礦和比特幣流通

除了為礦商兜兜風、支援比特幣生態系統之外，採礦還有另一個重要目的：它是將新加密貨幣投放流通的唯一途徑。換句話說，礦商基本上是在“鑄造”貨幣。例如，截至2020年11月，比特幣的流通量約為1850萬枚。 除了透過創世幣塊（創辦人中本聰創造的第一塊）鑄造的硬幣外，每一枚比特幣的誕生都是因為礦工。如果沒有礦工，比特幣作為一種網路將仍然存在並可用，但永遠不會有任何額外的比特幣。比特幣開採終將結束；按照比特幣協議，比特幣總數將上限為2100萬。 然而，由於比特幣的“開採”率隨著時間的推移而降低，最終的比特幣要到2140年左右才會流通，這並不意味著交易將停止驗證。礦商將繼續核實交易，並將為此支付費用，以保持比特幣網路的完整性。

除了短期的比特幣收益外，當比特幣網路協議被提議改變時，身為一個硬幣礦工可以給你“投票”的權力。換言之，礦工對諸如分叉等問題的決策過程有一定程度的影響。

一個礦工掙多少錢

比特幣開採的回報每四年減少一半。當比特幣在2009年首次被開採時，開採一個區塊將為你贏得50 BTC。2012年，這一數字減半至25 BTC。到2016年，這一數字再次減半至12.5 BTC。2020年5月11日，獎金再次減半至6.25 BTC。2020年11月，比特幣的價格約為每比特幣17900美元，這意味著你完成一個區塊可以賺取111875美元（6.25 x 17900美元）。 解決上面詳述的複雜雜湊問題似乎是一個不錯的動機。

如果你想精確地追蹤這些減半的時間，你可以諮詢比特幣時鐘，它會實時更新這些資訊。有趣的是，比特幣的市場價格在其歷史上一直傾向於與進入流通的新硬幣的減少密切相關。通貨膨脹率的降低增加了稀缺性，從歷史上看，價格也隨之上漲。

如果您感興趣地看到到目前為止挖掘了多少塊，那麼有幾個站點，包括Blockchain.info，這些站點將實時地提供這些資訊。

我需要什麼來開採比特幣？

儘管在比特幣的早期歷史上，個人可能已經能夠與一臺普通的家用電腦競爭區塊，但現在的情況已經不是這樣了。究其原因，是挖掘比特幣的難度隨著時間的推移而變化。為了確保區塊鏈的順利運作及其處理和驗證交易的能力，比特幣網路的目標是每10分鐘左右生產一個區塊。然而，如果有100萬臺採礦裝置競相解決雜湊問題，他們很可能比10臺採礦裝置處理同一問題的情況更快地找到解決方案。因此，比特幣的設計是每2016個區塊，或者大約每兩周評估和調整一次開採難度。當有更多的計算能力共同為比特幣進行挖掘時，為了保持區塊產量穩定，挖掘的難度就會增加。計算能力的降低意味著難度的降低。為了弄清楚計算能力到底有多大，比特幣在2009年推出時，最初的難度只有一級。截至2019年11月，這一數字超過13萬億。

所有這些都意味著，為了有競爭力地開採，採礦者現在必須投資於強大的計算機裝置，比如GPU（圖形處理單元），或者更現實地說，專用積體電路（ASIC）。這些可以從500美元到數萬美元不等。一些礦工，特別是以太坊礦工，購買單獨的圖形卡（GPU），作為一種低成本的方式來拼湊採礦作業。下麵的照片是一個臨時的，國產採礦機。圖形卡是那些矩形塊與呼呼的風扇。請註意將圖形卡固定在金屬桿上的三明治螺旋扎帶。這可能不是最有效的採礦方式，而且正如你所猜測的，許多礦工從事採礦業既是為了樂趣和挑戰，也是為了錢。

“像我五歲一樣解釋”的版本

比特幣開採的來龍去脈很難理解。考慮一下這個關於雜湊問題工作原理的示例：我告訴三個朋友我想到的是一個1到100之間的數字，然後我把這個數字寫在一張紙上，然後把它封在信封裡。我的朋友不用猜確切的數字；他們必須是第一個猜出任何小於或等於我所想數字的人。他們得到的猜測是沒有限制的。

假設我在想19號。如果朋友A猜21，他們會因為21>19而輸掉。如果朋友B猜16，C朋友猜12，那麼他們理論上都得到了可行的答案，因為16<19和12<19。朋友B沒有“額外的學分”，儘管B的答案接近19的目標答案。現在想象一下，我提出的“猜猜我在想什麼數字”的問題，但我並不是隻問三個朋友，我也沒有想到1到100之間的數字。相反，我在問數百萬的準礦工，我在想一個64位十六進位制數字。現在你看到了，要想猜出正確的答案將是非常困難的。

如果B和C同時回答，那麼ELI5的類比就失敗了。

用比特幣的術語來說，同步答案經常出現，但歸根結底，只能有一個中獎答案。當同時給出多個等於或小於目標數字的答案時，比特幣網路將以51%的簡單多數來決定該向哪個礦工緻敬。通常，是礦工完成了最多的工作，或者換句話說，是驗證了最多交易的人。丟失的塊變成“孤立塊”。孤立塊是那些沒有新增到區塊鏈的塊。成功解決雜湊問題但未驗證大多數交易的礦工不會獲得比特幣獎勵。

什麼是“64位十六進位制數”(a "64-digit hexadecimal number")？

好吧，下麵是這樣一個數字的例子：

上面的數字有64位。到目前為止很容易理解。正如你可能註意到的，這個數字不僅由數字組成，還包括字母表中的字母。為什麼？

為了理解這些字母在數字中間的作用，讓我們解開“十六進位制”這個詞

如你所知，我們使用“十進位制”系統，這意味著它是以10為基數的，這又意味著一個多位數字的每一位都有10種可能，從0到9。

另一方面，“十六進位制”的意思是以16為基數，因為“十六進位制”是從希臘單詞派生出來的，表示6，“十進位制”是從希臘單詞派生出來的，表示10。在十六進位制系統中，每個數字有16種可能。但是我們的數字系統只提供10種表示數字的方法（從零到九）。這就是為什麼你必須把字母貼進去，特別是字母a、b、c、d、e和f。

如果您正在挖掘比特幣，則不需要計算該64位數字（雜湊）的總值。我重覆一遍：您不需要計算雜湊的總值。

那麼，“64位十六進位制數字”與比特幣挖掘有什麼關係呢？

記得ELI5的比喻嗎，我把數字19寫在一張紙上，然後把它放在一個密封的信封裡？

在比特幣挖掘術語中，信封中的隱喻性未公開數字稱為目標雜湊。

礦工們正在用那些巨大的電腦和幾十個冷卻風扇做什麼，只是在猜測目標雜湊。礦工們透過盡可能快地隨機生成盡可能多的“nonce”來進行這些猜測。nonce是“只使用一次的數字”的縮寫，nonce是生成這些我一直在談論的64位十六進位制數字的關鍵。在比特幣挖掘中，nonce的大小是32位，比hash的256位小得多。第一個礦工的nonce生成的雜湊值小於或等於目標雜湊值，將獲得完成該區塊的學分，並獲得6.25 BTC的戰利品。

理論上，你可以透過滾動16面骰子64次得到隨機數來達到同樣的目的，但你到底為什麼要這樣做呢？

下麵的截圖摘自Blockchain.info網站，可能有助於您將所有這些資訊一目瞭然地放在一起。你看到的是開採490163號區塊時發生的一切的摘要。生成“獲勝”雜湊的nonce是731511405。目標雜湊顯示在頂部。術語“由Antpool中繼”指的是這個特定區塊是由Antpool完成的，Antpool是較為成功的採礦池之一（下文將詳細介紹採礦池）。正如你在這裡看到的，他們對比特幣社群的貢獻是他們確認了這個區塊的1768筆交易。如果您確實想檢視此塊的所有1768個事務，請轉到此頁並向下滾動到標題“事務”

（來源：Blockchain.info）

“那我怎麼猜目標雜湊呢？”

所有目標雜湊都以零開始—至少8個零，最多63個零。

比特幣協議沒有最小目標，但有一個最大目標。目標不能大於此數字：

00000000FFFF0000000000000000000000000000000000

以下是一些隨機雜湊的例子以及它們是否會為礦工帶來成功的標準：

“如何在其他人之前最大限度地提高猜測目標雜湊的機會？”

你必須要有一個快速的採礦裝置，或者更現實地說，加入一個採礦池——一組硬幣礦工，他們結合他們的計算能力，把開採的比特幣分割開來。採礦池與那些俱樂部的成員集體購買彩票並同意分享任何獎金的俱樂部相比。大量的區塊由水池開採，而不是由個別礦工開採。

換句話說，這隻是一個數字遊戲。您無法猜測模式或根據以前的目標雜湊進行預測。在撰寫本文時，最新塊的難度水平約為17.59萬億，這意味著任何給定的nonce產生低於目標值的雜湊的幾率是17.59萬億分之一。如果你自己工作的話，即使是用一個非常強大的採礦裝置，幾率也不大。

“我如何決定比特幣是否會為我盈利？”

礦工不僅要考慮到昂貴裝置的成本，才能有機會解決雜湊問題。他們還必須考慮到在大量非集中發電中，電力開採鑽機的大量使用，以尋求解決方案。總之，比特幣採礦業在很大程度上對大多數個體礦工來說是無利可圖的。該網站加密比較提供了一個有用的計算器，允許您**數字，如雜湊速度和電力成本，以估計成本和效益。

（來源：Cryptocompare）

什麼是投幣池(coin mining pools)？

採礦獎勵是付給礦工誰發現了一個解決方案的謎題，並且參與者將是一個發現解決方案的概率等於總採礦權在網路上的部分。採礦權佔很小比例的參與者很難自己發現下一塊。例如，一張可以花幾千美元購買的採礦卡，將不到網路採礦權的0.001%。由於找到下一塊的機會如此之小，礦工可能需要很長時間才能找到一塊，而上樓的困難使事情變得更糟。礦工可能永遠也無法收回他們的投資。這個問題的答案是挖掘池。採礦池由第三方運營，並協調礦工小組。透過在一個水池中合作，併在所有參與者中分享報酬，礦工們可以從啟用礦工的那天起，獲得穩定的比特幣流量。有關某些挖掘池的統計資訊可以在Blockchain.info上看到。

“我算過了。別管採礦了。有沒有一種不那麼繁重的加密貨幣盈利方式？”

如上所述，獲取比特幣最簡單的方法就是在眾多交易所中的一家進行購買。另外，你也可以利用“鎬戰略”，這是基於一個古老的觀點，即在1849年加州淘金熱期間，明智的投資不是淘金，而是將鎬用於採礦。或者，用現代的話來說，投資那些**鎬的公司。在加密貨幣的背景下，pickaxe等價物將是一家生產比特幣開採裝置的公司。例如，您可以考慮尋找生產ASICs裝置或gpu的公司。

比特幣開採合法嗎？

比特幣開採的合法性完全取決於你的地理位置。比特幣的概念可能威脅到法定貨幣的主導地位和**對金融市場的控制。因此，比特幣在某些地方是完全非法的。

比特幣的所有權和採礦在更多國家都是合法的。阿爾及利亞、埃及、摩洛哥、玻利維亞、厄瓜多、尼泊爾和巴基斯坦是非法的一些例子。 總體而言，比特幣的使用和採礦在全球大部分地區都是合法的。

採礦風險

採礦業的風險通常是金融風險和監管風險。如前所述，比特幣開採和一般的開採都是一種金融風險。一個人可以盡一切努力購買價值數百或數千美元的採礦裝置，卻沒有任何投資回報。也就是說，這種風險可以透過加入採礦池來緩解。如果您正在考慮採礦，並且居住在禁止採礦的區域，您應該重新考慮。在投資採礦裝置之前，最好先研究一下貴國的法規和對加密貨幣的總體看法。

比特幣開採（以及其他工作證明系統）增長帶來的另一個潛在風險是，執行挖掘演算法的計算機系統所需的能源使用量不斷增加。雖然ASIC晶片的微晶片效率大幅提高，但網路本身的增長速度超過了技術進步。因此，人們擔心比特幣開採對環境的影響和碳足跡。然而，透過為採礦作業尋找更清潔和綠色的能源（如地熱或太陽能）以及利用碳抵消信貸，人們正在努力減輕這種負外部性。另一個策略是轉向以太坊計劃採用的低能耗共識機制，如股權證明（PoS）；然而，PoS也有其自身的缺點和低效性。