比特幣是第一個去中心化的數字貨幣，也是最受歡迎的數字貨幣之一。它使用區塊鏈技術提供點對點轉賬，無需銀行、政府或經紀人等中介機構的參與。區塊鏈是一種分佈式不可變賬本，可以維護安全且去中心化的交易記錄。它是一個共享數據庫，將數據存儲在通過加密鏈接在一起的區塊中。
比特幣挖礦是一個通過解決複雜的加密難題來鑄造新幣並驗證正在進行的交易的過程。
本文詳細解釋了什麼是比特幣挖礦，它是如何運作的，什麼是比特幣減半，包括比特幣挖礦如何隨著時間的推移而演變，以及在探索比特幣挖礦時需要了解哪些經濟學和問題。
什麼是比特幣挖礦？
比特幣挖礦是透過解決複雜的加密難題來鑄造新硬幣並驗證正在進行的交易的過程。
這可能是世界偏遠地區的一些重型、昂貴的機器和戴著安全帽的西裝革履的工人在地表深處挖掘以尋找煤炭或鑽石等自然資源。
好吧，比特幣礦工並不是在偏遠地區工作的西裝革履的人，但它是一個由全球強大電腦組成的網路。這些礦工將各個區塊添加到比特幣的區塊鏈網路中，透過解決複雜的加密難題來驗證正在進行的交易，從而獲得回報：比特幣。誰先解開謎題，誰就贏得獎品。
比特幣挖礦如何運作？
比特幣挖礦是一個猜謎遊戲。
讓我們透過一個場景來深入探討這句話。假設您和您的朋友的任務是猜測 1 到 1000 之間的數字。那麼，你不需要猜出確切的數字，但你必須是第一個猜出小於或等於 25 的數字。
如果你猜出了55 個數字，而你的一個朋友猜出了27 個，另一個朋友猜出了67 個，還有一個是80 個，那麼他們就輸了，因為他們都猜出了超過25的數字。
但如果你還剩下 5 個朋友，其中一個猜到了 20，那麼他們就贏了，剩下的其他人就沒有機會猜了。猜出20的人第一個猜出小於或等於25的數字。
在這裡，數字25代表比特幣網路為一個區塊創建的目標哈希值，你和你的朋友的隨機猜測是礦工為解決這個難題而做出的猜測。我們的計算機或礦工試圖找到給定難題的解決方案稱為“哈希”。那麼，什麼是哈希呢？
哈希值
Hash是透過SHA256雜湊演算法發送區塊中的信息所產生的64位十六進位數。在不到一秒的時間內，這可以透過將一些內容傳送到 SHA256 哈希生成器來完成。
SHA256 是比特幣網路用於創建區塊哈希的加密方法。然而，解密該雜湊值是不可能的，因為用現代技術解碼可能需要幾個世紀的時間。
哈希可能看起來像這樣（這是透過哈希生成器運行的上一段）。如果您變更該內容中的一個值，例如將“b”切換為“a”，則雜湊會發生變化：
A65f83a5db7371eeeefa2287a0ede750ac623e49a8ba29f248eb785fe0a678559
這是同一段，但第一個單字被錯誤地拼寫為“Ba”而不是“Bt”：
Fbfa43ff980d1492b3a9275a1eb945d89bd6b699ca19c3c470021b8f253654af
這個數字稱為區塊哈希，它也充當後續區塊的標頭。每個區塊都使用前一個區塊的哈希值，形成一條鏈並創建術語「區塊鏈」。
猜測正確數字（雜湊）的過程稱為工作量證明。
工作量證明
當一個節點首先猜出數字或先解決難題時，整個網路就該節點達成共識以驗證交易，因為該特定節點已經完成了一定量的工作來解決難題。
這就是為什麼比特幣網路中使用的共識演算法被稱為「工作量證明」。在這個過程中完成的工作被視為驗證證明，因此稱為工作量證明。
隨著越來越多的礦工加入網絡，挖礦難度也會增加。
確認
每個區塊都包含前一個區塊的雜湊值，因此當建立下一個區塊的雜湊值時，它就會連接起來；這就是形成網路的方式。即使區塊中字元的單一變更也會變更雜湊值，從而變更所有後續區塊的雜湊值。這個過程保護了區塊鏈。
區塊關閉並收到獎勵僅在五個區塊後經過多次驗證後才確認。
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比特幣挖礦的演變
在比特幣的早期，礦工很少。因此，具有普通CPU的通用電腦主導了比特幣挖礦。比特幣的發明者中本聰和他的朋友哈爾·芬尼以及其他一些人正在利用他們的個人電腦的中央處理單元（CPU）或電腦大腦來挖掘比特幣。 2009年，這足以開採比特幣，因為開採難度很低。
GPU挖礦
隨著比特幣開始引起人們的關注，他們開始尋找更強大的挖礦解決方案，
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然後 GPU 挖礦就曝光了。 GPU（圖形處理單元）或圖形卡是添加到電腦中以執行更複雜計算的獨特組件。最初，GPU 的目的是讓遊戲玩家能夠運行對圖形要求較高的電腦遊戲。但是，由於它們的架構，它們在密碼學中變得流行，並且在 2011 年左右，人們也開始使用它們來挖掘比特幣。它們的挖礦效率更高、速度更快，哈希率比 CPU 更高。
作為參考，一個 GPU 的挖礦能力相當於約 30 個 CPU 的挖礦能力。
但它們消耗大量電力，由於需求量大，價格飛漲。
FPGA挖礦
後來又出現了 FPGA 挖礦的另一個演變。
FPGA（現場可程式閘陣列）是一種可以連接到電腦來運行運算的硬體。它們就像 GPU，但速度快 3 到 100 倍。但缺點是配置比較複雜，這就是為什麼在 2013 年推出了新型礦機，即 ASIC 礦機。
ASIC挖礦
ASIC 於 2012 年推出，代表專用積體電路。
由於礦工現在更喜歡客製化礦機來進行比特幣挖掘，因此 ASIC 是專門為挖掘比特幣而製造的硬體。與 GPU、CPU 和 FPGA 不同，它們配備了專用晶片來更有效地挖掘比特幣，並且不能用於執行其他任何操作。它們將功能硬編碼到機器中，並且是採礦標準。一些早期的 ASIC 礦機甚至以 USB 的形式出現，但很快就被淘汰了。
但 ASIC 設備可能很昂貴，從 2,000 美元到 15000 美元不等。
雲端挖礦
這是鑄造比特幣的最新方式，礦工可以從專門從事加密貨幣挖礦設備的現有雲端挖礦提供者購買雲端挖礦服務或合約。雖然這為礦工提供了挖掘比特幣的優勢，而無需支付挖礦硬體設定的沉沒成本和維護成本，但在選擇信譽良好的雲端礦工時必須小心，以避免未來的詐騙或詐欺。
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你如何開始比特幣挖礦
要開始比特幣挖礦，每個礦工都需要基礎知識，包括
挖礦硬體（如 Ebang、Antiminer）、
加密錢包，以及
了解如何安裝和設定挖礦軟體。
現在讓我們分別來看一下：
強大的硬體資源
在礦工開始鑄造比特幣之前，他們需要專門為挖掘加密貨幣而設計的強大採礦硬體設定和有效解決複雜難題的工具。為了有效率和有效的採礦，採礦需要具有先進顯示卡、FPGA（現場可編程閘陣列）或先進 ASIC（專用積體電路）的圖形處理單元。
自 2013 年引入 ASIC 以來，基於 ASIC 的硬體一直是最先進的，每秒能夠產生最多的雜湊值。但同時，它的成本也很高，可能高達數千美元。
安裝挖礦軟體
除了強大的硬體必需品之外，礦工還需要知道如何安裝和配置挖礦軟體（如 CG miner、XMR miner）。許多軟體都可以免費下載並在 Windows 和 Mac 電腦上運行。
電子錢包
然後，礦工還需要創建一個電子錢包來將其獎勵儲存為比特幣。比特幣錢包是一種數位錢包，有助於儲存、接受和轉移比特幣或任何其他加密貨幣。
此外，礦工必須具備先進的技術知識來操作硬體系統、提高挖礦能力並監控進度。
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礦池或單獨挖礦
礦工可以選擇單獨挖礦或礦池挖礦。由於剛剛啟動比特幣挖礦並進一步進行所有複雜性，需要付出一定的努力，因此礦池被發明了。
在礦池中，礦工組成群體，共同面對日益增加的挖礦難度。與流行的說法相反，任何擁有普通桌上型電腦或遊戲系統的人都可以加入礦池並進行挖礦。然而，回報是有限的，因為獎勵是根據每個礦工完成的工作量分配給所有礦池成員的。
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經濟學
比特幣挖礦是一項商業投資。
影響比特幣挖礦成本的三個最重要因素是電力、網路和挖礦基礎設施。
鑑於電力為您的採礦系統提供 24/7 運行的動力，採礦可能會產生大量費用。採礦系統在採礦時會產生大量熱量，因此這些鑽孔機需要冷卻，而空調成本高。
單獨挖礦可能會很繁忙，因此引入礦池來降低礦工在挖礦過程中面臨的複雜性和難度。然而，在這裡，獎勵是有限的。
網路速度不會產生顯著影響，但延遲（即與網路其餘部分通訊所需的時間）會產生顯著影響。
因此，為了讓這個企業獲利，這三種投入的成本應該會低於產出（比特幣的價格）。
獎勵
如此繁重的基礎設施和能源使用成本，如此忙碌和雜耍，會得到什麼呢？
在比特幣中，成功驗證比特幣網路中的區塊的獎勵是免費的比特幣和交易費（礦工插入區塊的交易的一定比例）。
礦工支付=區塊獎勵+交易費用
然而，自2009年（比特幣推出）以來，每個礦工透過驗證每筆交易獲得的比特幣數量因比特幣減半現象而減少。
要知道您是否可以透過比特幣挖礦獲利，您可以透過獲利能力計算器進行檢查。
比特幣減半
開採一個區塊的獎勵每 210,000 個區塊或大約每四年減半。 2009年比特幣推出時，開採一個區塊的獎勵為50個比特幣，2012年限制為25個比特幣，2016年限制為12.5個比特幣。流通率，穩定其價值。上一次比特幣減半事件發生在 2020 年 5 月。
預計到 2140 年，當比特幣達到 2,100 萬的上限時，礦工將持續獲得網路用戶支付的處理交易費用的獎勵。這些費用是確保驗證交易的礦工仍然有動力挖礦並保持網路運作的一種方式。
問題
透過 Pow 成功挖出比特幣區塊的機率是多少？
它是 57.6 兆分之一，隨著擴展難度的增加，用戶驗證大量交易，並且大約每 10 分鐘驗證一個交易區塊。但請記住，這是一個目標，而不是規則。
速度
由於區塊鏈每 10 分鐘就會記錄一次交易，比特幣網路目前每秒可以處理 3 到 6 筆交易。而相較之下，Visa 每秒可以處理 65,000 筆交易。升級和第二層解決方案已解決比特幣網路的問題。然而，還沒有任何重要的解決方案。
可擴展性
比特幣協議核心的主要問題是擴容。儘管礦工們認為這是一個核心問題，但對於如何解決它尚未達成許多共識。
比特幣一直在引入升級並接受各層的輸入，但它仍然需要可擴展性方面的幫助。
能源使用
能源使用一直是全世界討論的話題，從伊隆馬斯克到任何普通人都表達了他們對全球應該做什麼和不應該做什麼的看法。
根據統計，光是比特幣挖礦一年就消耗近127太瓦時（TWh），比包括挪威在內的許多國家還要多。比特幣挖礦一直是能源密集過程。隨著比特幣挖礦的複雜性和難度的增加，挖掘比特幣所需的運算能力也隨之增加。
然而，許多比特幣愛好者聲稱比特幣僅依靠再生能源運行。儘管如此，這仍然是一個有爭議的問題，因為它是來自礦池的自我報告數據，提供的資訊稀缺且缺乏透明度。
結論
比特幣一直是最受歡迎的加密貨幣。雖然鑄造比特幣看起來非常令人興奮，但它也帶來了許多複雜性和前期成本。此外，其極端的價格波動使其成為不可行的交易媒介。
由於缺乏以去中心化和自主方式運作的內在價值，比特幣仍然是一種投機貨幣。
因此，它不受法規和執法的影響。儘管如此，全球領導人在 2023 年 G20 會議上討論了影響和監管措施。
