比特币是第一个去中心化的数字货币，也是最受欢迎的数字货币之一。它使用区块链技术提供点对点转账，无需银行、政府或经纪人等中介机构的参与。区块链是一种分布式不可变账本，可以维护安全且去中心化的交易记录。它是一个共享数据库，将数据存储在通过加密链接在一起的区块中。
比特币挖矿是一个通过解决复杂的加密难题来铸造新币并验证正在进行的交易的过程。
本文详细解释了什么是比特币挖矿，它是如何运作的，什么是比特币减半，包括比特币挖矿如何随著时间的推移而演变，以及在探索比特币挖矿时需要了解哪些经济学和问题。
什么是比特币挖矿？
比特币挖矿是透过解决复杂的加密难题来铸造新硬币并验证正在进行的交易的过程。
这可能是世界偏远地区的一些重型、昂贵的机器和戴著安全帽的西装革履的工人在地表深处挖掘以寻找煤炭或钻石等自然资源。
好吧，比特币矿工并不是在偏远地区工作的西装革履的人，但它是一个由全球强大电脑组成的网路。这些矿工将各个区块添加到比特币的区块链网路中，透过解决复杂的加密难题来验证正在进行的交易，从而获得回报：比特币。谁先解开谜题，谁就赢得奖品。
比特币挖矿如何运作？
比特币挖矿是一个猜谜游戏。
让我们透过一个场景来深入探讨这句话。假设您和您的朋友的任务是猜测 1 到 1000 之间的数字。那么，你不需要猜出确切的数字，但你必须是第一个猜出小于或等于 25 的数字。
如果你猜出了55 个数字，而你的一个朋友猜出了27 个，另一个朋友猜出了67 个，还有一个是80 个，那么他们就输了，因为他们都猜出了超过25的数字。
但如果你还剩下 5 个朋友，其中一个猜到了 20，那么他们就赢了，剩下的其他人就没有机会猜了。猜出20的人第一个猜出小于或等于25的数字。
在这里，数字25代表比特币网路为一个区块创建的目标哈希值，你和你的朋友的随机猜测是矿工为解决这个难题而做出的猜测。我们的计算机或矿工试图找到给定难题的解决方案称为“哈希”。那么，什么是哈希呢？
哈希值
Hash是透过SHA256杂凑演算法发送区块中的信息所产生的64位十六进位数。在不到一秒的时间内，这可以透过将一些内容传送到 SHA256 哈希生成器来完成。
SHA256 是比特币网路用于创建区块哈希的加密方法。然而，解密该杂凑值是不可能的，因为用现代技术解码可能需要几个世纪的时间。
哈希可能看起来像这样（这是透过哈希生成器运行的上一段）。如果您变更该内容中的一个值，例如将“b”切换为“a”，则杂凑会发生变化：
A65f83a5db7371eeeefa2287a0ede750ac623e49a8ba29f248eb785fe0a678559
这是同一段，但第一个单字被错误地拼写为“Ba”而不是“Bt”：
Fbfa43ff980d1492b3a9275a1eb945d89bd6b699ca19c3c470021b8f253654af
这个数字称为区块哈希，它也充当后续区块的标头。每个区块都使用前一个区块的哈希值，形成一条链并创建术语「区块链」。
猜测正确数字（杂凑）的过程称为工作量证明。
工作量证明
当一个节点首先猜出数字或先解决难题时，整个网路就该节点达成共识以验证交易，因为该特定节点已经完成了一定量的工作来解决难题。
这就是为什么比特币网路中使用的共识演算法被称为「工作量证明」。在这个过程中完成的工作被视为验证证明，因此称为工作量证明。
随著越来越多的矿工加入网络，挖矿难度也会增加。
确认
每个区块都包含前一个区块的杂凑值，因此当建立下一个区块的杂凑值时，它就会连接起来；这就是形成网路的方式。即使区块中字元的单一变更也会变更杂凑值，从而变更所有后续区块的杂凑值。这个过程保护了区块链。
区块关闭并收到奖励仅在五个区块后经过多次验证后才确认。
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比特币挖矿的演变
在比特币的早期，矿工很少。因此，具有普通CPU的通用电脑主导了比特币挖矿。比特币的发明者中本聪和他的朋友哈尔·芬尼以及其他一些人正在利用他们的个人电脑的中央处理单元（CPU）或电脑大脑来挖掘比特币。 2009年，这足以开采比特币，因为开采难度很低。
GPU挖矿
随著比特币开始引起人们的关注，他们开始寻找更强大的挖矿解决方案，
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然后 GPU 挖矿就曝光了。 GPU（图形处理单元）或图形卡是添加到电脑中以执行更复杂计算的独特组件。最初，GPU 的目的是让游戏玩家能够运行对图形要求较高的电脑游戏。但是，由于它们的架构，它们在密码学中变得流行，并且在 2011 年左右，人们也开始使用它们来挖掘比特币。它们的挖矿效率更高、速度更快，哈希率比 CPU 更高。
作为参考，一个 GPU 的挖矿能力相当于约 30 个 CPU 的挖矿能力。
但它们消耗大量电力，由于需求量大，价格飞涨。
FPGA挖矿
后来又出现了 FPGA 挖矿的另一个演变。
FPGA（现场可程式闸阵列）是一种可以连接到电脑来运行运算的硬体。它们就像 GPU，但速度快 3 到 100 倍。但缺点是配置比较复杂，这就是为什么在 2013 年推出了新型矿机，即 ASIC 矿机。
ASIC挖矿
ASIC 于 2012 年推出，代表专用积体电路。
由于矿工现在更喜欢客制化矿机来进行比特币挖掘，因此 ASIC 是专门为挖掘比特币而制造的硬体。与 GPU、CPU 和 FPGA 不同，它们配备了专用晶片来更有效地挖掘比特币，并且不能用于执行其他任何操作。它们将功能硬编码到机器中，并且是采矿标准。一些早期的 ASIC 矿机甚至以 USB 的形式出现，但很快就被淘汰了。
但 ASIC 设备可能很昂贵，从 2,000 美元到 15000 美元不等。
云端挖矿
这是铸造比特币的最新方式，矿工可以从专门从事加密货币挖矿设备的现有云端挖矿提供者购买云端挖矿服务或合约。虽然这为矿工提供了挖掘比特币的优势，而无需支付挖矿硬体设定的沉没成本和维护成本，但在选择信誉良好的云端矿工时必须小心，以避免未来的诈骗或诈欺。
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你如何开始比特币挖矿
要开始比特币挖矿，每个矿工都需要基础知识，包括
挖矿硬体（如 Ebang、Antiminer）、
加密钱包，以及
了解如何安装和设定挖矿软体。
现在让我们分别来看一下：
强大的硬体资源
在矿工开始铸造比特币之前，他们需要专门为挖掘加密货币而设计的强大采矿硬体设定和有效解决复杂难题的工具。为了有效率和有效的采矿，采矿需要具有先进显示卡、FPGA（现场可编程闸阵列）或先进 ASIC（专用积体电路）的图形处理单元。
自 2013 年引入 ASIC 以来，基于 ASIC 的硬体一直是最先进的，每秒能够产生最多的杂凑值。但同时，它的成本也很高，可能高达数千美元。
安装挖矿软体
除了强大的硬体必需品之外，矿工还需要知道如何安装和配置挖矿软体（如 CG miner、XMR miner）。许多软体都可以免费下载并在 Windows 和 Mac 电脑上运行。
电子钱包
然后，矿工还需要创建一个电子钱包来将其奖励储存为比特币。比特币钱包是一种数位钱包，有助于储存、接受和转移比特币或任何其他加密货币。
此外，矿工必须具备先进的技术知识来操作硬体系统、提高挖矿能力并监控进度。
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矿池或单独挖矿
矿工可以选择单独挖矿或矿池挖矿。由于刚刚启动比特币挖矿并进一步进行所有复杂性，需要付出一定的努力，因此矿池被发明了。
在矿池中，矿工组成群体，共同面对日益增加的挖矿难度。与流行的说法相反，任何拥有普通桌上型电脑或游戏系统的人都可以加入矿池并进行挖矿。然而，回报是有限的，因为奖励是根据每个矿工完成的工作量分配给所有矿池成员的。
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经济学
比特币挖矿是一项商业投资。
影响比特币挖矿成本的三个最重要因素是电力、网路和挖矿基础设施。
鉴于电力为您的采矿系统提供 24/7 运行的动力，采矿可能会产生大量费用。采矿系统在采矿时会产生大量热量，因此这些钻孔机需要冷却，而空调成本高。
单独挖矿可能会很繁忙，因此引入矿池来降低矿工在挖矿过程中面临的复杂性和难度。然而，在这里，奖励是有限的。
网路速度不会产生显著影响，但延迟（即与网路其余部分通讯所需的时间）会产生显著影响。
因此，为了让这个企业获利，这三种投入的成本应该会低于产出（比特币的价格）。
奖励
如此繁重的基础设施和能源使用成本，如此忙碌和杂耍，会得到什么呢？
在比特币中，成功验证比特币网路中的区块的奖励是免费的比特币和交易费（矿工插入区块的交易的一定比例）。
矿工支付=区块奖励+交易费用
然而，自2009年（比特币推出）以来，每个矿工透过验证每笔交易获得的比特币数量因比特币减半现象而减少。
要知道您是否可以透过比特币挖矿获利，您可以透过获利能力计算器进行检查。
比特币减半
开采一个区块的奖励每 210,000 个区块或大约每四年减半。 2009年比特币推出时，开采一个区块的奖励为50个比特币，2012年限制为25个比特币，2016年限制为12.5个比特币。流通率，稳定其价值。上一次比特币减半事件发生在 2020 年 5 月。
预计到 2140 年，当比特币达到 2,100 万的上限时，矿工将持续获得网路用户支付的处理交易费用的奖励。这些费用是确保验证交易的矿工仍然有动力挖矿并保持网路运作的一种方式。
问题
透过 Pow 成功挖出比特币区块的机率是多少？
它是 57.6 兆分之一，随著扩展难度的增加，用户验证大量交易，并且大约每 10 分钟验证一个交易区块。但请记住，这是一个目标，而不是规则。
速度
由于区块链每 10 分钟就会记录一次交易，比特币网路目前每秒可以处理 3 到 6 笔交易。而相较之下，Visa 每秒可以处理 65,000 笔交易。升级和第二层解决方案已解决比特币网路的问题。然而，还没有任何重要的解决方案。
可扩展性
比特币协议核心的主要问题是扩容。尽管矿工们认为这是一个核心问题，但对于如何解决它尚未达成许多共识。
比特币一直在引入升级并接受各层的输入，但它仍然需要可扩展性方面的帮助。
能源使用
能源使用一直是全世界讨论的话题，从伊隆马斯克到任何普通人都表达了他们对全球应该做什么和不应该做什么的看法。
根据统计，光是比特币挖矿一年就消耗近127太瓦时（TWh），比包括挪威在内的许多国家还要多。比特币挖矿一直是能源密集过程。随著比特币挖矿的复杂性和难度的增加，挖掘比特币所需的运算能力也随之增加。
然而，许多比特币爱好者声称比特币仅依靠再生能源运行。尽管如此，这仍然是一个有争议的问题，因为它是来自矿池的自我报告数据，提供的资讯稀缺且缺乏透明度。
结论
比特币一直是最受欢迎的加密货币。虽然铸造比特币看起来非常令人兴奋，但它也带来了许多复杂性和前期成本。此外，其极端的价格波动使其成为不可行的交易媒介。
由于缺乏以去中心化和自主方式运作的内在价值，比特币仍然是一种投机货币。
因此，它不受法规和执法的影响。尽管如此，全球领导人在 2023 年 G20 会议上讨论了影响和监管措施。
