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RHY矿场百科:比特币挖矿与算力的变迁

2019-12-25 16:01

  自2009年中本聪发掘出第一个加密货币Bitcoin开始,挖矿就成了很多加密货币必不可少的流程,而矿工也成了一种职业。挖矿的本质就是区块链记账的过程,每一个节点向全网进行广播交易,交易经过验证后,便会打包到数据块中,数据块连起来形成了区块链。为了使矿工的计算能力能够公平获得计算结果,还存在着一个重要的服务领域“矿池”,矿工在特定矿池中挖矿,能保证获得矿池算力的平均收益。同时也使矿工的算力利用率达到了最大,一定程度上避免了一方产生区块另一方的算力浪费掉的情况。此外,大家经常提及的“比特币矿业”除了挖矿,它还包含矿池服务、矿机的研发和销售,甚至可延伸至矿机设备的设计与生产、挖矿所依赖的电力供给等完善的产业链。

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  2009年中本聪使用多核CPU挖出创世区块正式宣告了比特币的诞生,此时挖矿难度较小,大部分的矿工选择通过intel或AMD的CPU产品来挖矿。随着全网挖矿难度的不断增加,普通的CPU运算速度已经无法满足高难度的挖矿算法,于是在2010年9月诞生了一块或多块较高端的显卡GPU组装的挖矿设备。2011年诞生了第一台FPGA矿机,其芯片设计是专门用于挖矿的,更加的节能,受到了矿工们的追捧。随着首台ASIC矿机问世,哈希计算的效率又提升了一个梯度,全网算力直线上涨,接着算力出租、矿池服务等相应业务模式也创新而来。


  挖矿设备的芯片技术是算力的核心竞争力,从CPU演变至GPU芯片,算力便提升了9000倍之多。随后算法在FPGA(可编程芯片)的运用,FPGA能耗要低很多,受到了矿工们的追捧。直到ASIC芯片的出现,ASIC芯片组能够执行特定的算法并放大它的优点,又因其开发难度低的优势,使其在运算哈希算法方面产生了巨大的优势,成为了矿业主流矿机的选择。ASIC时代,芯片工艺从最初的110nm到目前量产的7nm,算力也呈倍数增长。


  目前比特币主要挖矿场地主要集中在中国、美国、加拿大,其次分布在俄罗斯、伊朗、欧洲部分地区。比特币矿业在社会经济整体中的规模不大,但其系统完整、稳定。此外,挖矿所依赖的电力供给需求较大,比如目前产出一个比特币所消耗的电量大约为7万度电,挖矿所消耗的电力总量在全球耗电量排行中排名第38位,因此它对某些区域经济发展有较大影响力。或许有人会问“比特币挖矿消耗了如此多的电力,却又没有带来实际的效益,这不是赤裸裸的浪费电吗?”但事实是,电力的储存成本十分高昂,若是将没用完的电力储存起来将会花费更多的财力,因此某种意义上来说只是将这波无法储存的电量供给了需要挖矿的商家,这也是挖矿通常会选择电力成本较低、电产量较大的地区的原因。


  矿池份额


  经过多年发展,矿池巨头逐渐形成,BTC.com、F2Pool、AntPool和Poolin前四家巨头的份额占到总算力的50%以上,算力市场早已被各大矿场瓜分完毕,比特币挖矿已经不再适合普通投资者。对于投资者来说,投资比特币矿场的成本过高。在这种背景下,云算力平台逐渐衍生出现。最早的云算力平台(CEX.io)是在2013年推出的,它作为第一家提供云算力挖矿的平台,直接引领了一个新时代新潮流,随后各种云算力平台例如算力互联、火币矿池、比特小鹿、牛比特等像雨后春笋般冒出。相较于早期的个人自购矿机、安装与维护的挖矿方式,云算力平台为不了解挖矿原理、矿机采买、维护流程的用户提供了一个低风险、透明化的投资方式。


  算力变迁


  算力代表的是矿机的计算能力,是计算性能的衡量,具体指的是哈希算法每秒运算次数,单位为Hash/s。全网算力则代表着所有正在挖矿的算力统计,算力的衡量根据公式:难度*2^32/全网算力=出块时间,因此理论上算力越大,产出比特币的能力也越强。


  矿机的选择要从影响挖矿收益的两个因素说起:


  1.算力:挖矿的直接生产力;


  2.功耗:功耗越低,电耗越低,则降低了成本从而提升挖矿的收益。


  对于矿机的选择,算力是直接的参考因素,但在参考算力的同时也需要评估矿机的整体性能,不然则会出现因算力板上芯片过多而导致温度过高的情况。因此在算力芯片制程工艺提升的同时,还要考虑到矿机自身的工艺制作水平,只有两者达到一个均衡点才能够发挥出矿机最大的性能。


  全网算力是一直上升的,2018年比特币价格的突飞猛进也使1~8月的算力上涨了2.3倍。2018年年末,全网算力达到了一个新高点,但过后到了2019年算力便大幅度的下跌,主要原因是此时的币价跌入低谷期,部分矿机停运。在2019年年初到达了最低谷,此时的币价已快触底3000美元,之后市场的回暖、矿机的迭代令算力再次大涨。预计2020年年初算力能够达到100EH/s(1E为10的18次方)。


  随着时间的推移,算力呈上涨趋势,而币价的波动极大,两者并没有直接的线性关系。只能说算力变化和币价波动具有一定的联动性,如果比特币价格维持现状,那短期算力可能会下降,挖矿进入枯水期,电力价格上涨,部分老旧机器或退出市场,从而抵消新矿机带来的算力增长。但是在币价持续走低的2018年,全网算力仍基本处于一个上涨的状态,这也间接说明了矿机研发、矿工涌入的现象存在。因此算力的增长可以看作是对未来预期和共识的结果(比如乐观的预期是对未来比特币价格的看涨)。不过近期打击虚拟货币的相关政策对交易所与币价产生了较大的影响,也影响了算力。


  10月,区块链技术提升为国家战略后,成为大家热议的话题,以区块链为底层技术的虚拟货币也分得了一杯羹,比特币价格也在当时有过短暂的上涨。11月21日,全球领先设计商和制造商嘉楠耘智成功赴美上市,成为“全球区块链第一股”。嘉楠耘智公司出售的比特币矿机占全球出售的所有比特币矿机总算力的22%。嘉楠的成功上市,这既是整个行业努力的成果,也是向世界传达中国区块链之声。未来,区块链技术的发展主要方向是与传统行业结合,产生1+1大于2的效果。


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