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什么是加密货币开采,为什么如此重要?

加密货币是在现代的淘金热开采的吗?还是遇到眼睛的更多?
经过
2021年8月12日

在数字货币背景下进行的术语挖掘可能会引起您脑海中的各种图像,可能会与地球上的黄金或煤炭萃取相似。

实际上,加密货币采矿是一种完全数字范式,它简单地促进了陌生人之间的诚实合作。尽管采矿有时确实会以奖励的形式产生经济价值,但它具有更大的目的,即保持分散的网络功能和安全。

如果该描述听起来太复杂了,请不要担心,因为它非常简单。在本文的以下各节中,让我们探索挖掘数字货币的含义,以及为什么首先需要出现这样的系统。我们还将讨论细微差别的方面,例如其盈利能力和对环境的潜在影响。

尽管本文的大多数将集中在比特币开采上,但相同的原则适用于大多数其他加密货币。唯一的例外是使用替代方法来达成共识的数字资产,例如Cardano。

为什么需要加密货币开采?

采矿的第一个也是最著名的应用程序涉及比特币,这是由Nakamoto伪匿名的。虽然即使在2009年,即使在2009年开始创造电子货币的尝试都不是什么新鲜事物,但比特币是著名的,因为它是第一个真正的分散货币。

在比特币成立之前,所有货币都依靠某种中央权威。由于多种原因,这种方法并不理想,尤其是因为您必须信任发行人和层次结构中的每个人。例如,即使是PayPal等通用服务,也对您在平台上存储的资金进行了完整的自治权,并且可以随时冻结它们。

但是,比特币使这个集中的层次结构变平。您不需要中央银行或中介机构的许可即可使用它,也不需要签署任何内容。实际上,您所需要的只是互联网连接。一旦您获得了一些加密货币,没有人可以在您的背后没收它。

比特币通过称为工作证明的算法实现了这种权力下放和安全性。采矿只是该算法的现实应用。

简而言之,比特币采用了一个系统,任何人和每个人都可以提出新的交易。但是,仅当网络上的其他参与者达成合法性协议时,这些交易才被认为是有效的。该系统还确保了有恶意意图的任何人都无法编辑或逆转过去的交易 - 授予比特币的不变性。

尽管达成这样的单方面协议听起来很简单,但这实际上是一项极其困难的努力,尤其是当真钱在线时。您会相信一群陌生人将您的钱交给合适的人吗?很可能不是。

为此,Nakamoto认为,在加密货币网络中达成共识的唯一方法是使某些用户为其工作,以换取一些奖励。因此,该系统被命名为“工作证明”。

工作证明本质上是一个CPU,一票。萨托·纳卡本(Satoshi Nakamoto)

我们将在以后的部分中探讨“工作”和激励措施的相互作用。目前,知道加密货币生态系统中的每个利益相关者都会激励为网络的最大利益行事,因此他们极不可能支持恶意行为。

采矿实现了什么?

让我们看一下一个典型的加密货币网络来回答这个问题。参与者可以广泛分为三组:

  1. 用户:这些是最终用户 - 像您和我这样的参与者 - 发送和接收资金。用户通过其加密钱包启动交易,这实际上是一件软件。反过来,这将相关细节(例如金额和目标地址)广播到网络的其余部分。
  2. 节点:节点是志愿用户,可在其计算机上维护比特币区块链的副本。他们还承担确认用户广播的新交易的责任。最后,节点执行了所有传入交易必须遵守的全面特定网络规则列表。
  3. 采矿节点:这些是自愿验证上述传入交易的专业节点。只要矿工可以为验证过程贡献计算能力,就不涉及风险或入境费。作为回报,他们以代币奖励,交易费或两者的形式获得赔偿。

正如您现在可以看出的那样,这三个小组之间存在非常明显的共生关系。节点不会接受用户的非法交易。同时,矿工必须遵守网络规则以获得赔偿。

大量的计算能力既不便宜,也不是无限的,因此矿工通过自己的意愿明智地花费了它。在其中,采矿的美丽 - 它可以使他们的分散共识,并且本质上是自我调节的。

值得一提的是,您不必了解采矿就可以简单地使用加密货币。您可能也不考虑银行如何处理后端的交易。

如今,大多数数字交换和钱包都简化了用户界面。但是,在引擎盖下,比特币和大多数加密货币都使用了一项分类帐,该分类帐会跟踪自网络诞生以来的所有交易。该分类帐通常称为区块链。该术语还提供了一个非常重要的线索来理解采矿方式。

在比特币的背景下,每10分钟收集新的和未确认的交易。该块还将包含时间戳和对其之前的块的引用。这意味着所有块彼此链接,一直回到2009年 - 有点像一个障碍物……链,明白了吗?

那么所有这些与采矿有什么关系?实际上很多。矿工的任务是生成这些块,虽然过程非常简单,但这并不容易。

阅读更多什么是区块链?

采矿的工作方式:加密货币交易的生命周期

用户钱包广播交易后不久,附近的节点会将其捡起并将其添加到比特币mempool中。Mempool基本上是未确认交易的空间。

每隔几分钟,来自世界各地的矿工就可以进入这个孟买,并选择一堆交易,以包括在下一个街区中。典型的比特币交易在1KB以下,因此矿工可以将很多交易适合到一个1MB块中。尽管如此,矿工通常会优先考虑最高盈利能力的最高费用交易。

一旦组装了大块,矿工就不能仅仅在这一点上提交。那将是一个不公平的系统,连接速度将是唯一的决定因素。

取而代之的是,每个矿工都必须花费计算能力来求解该特定块独特的数学函数。第一个计算有效解决方案的矿工将其块被其他节点接受。这就是为什么将算法称为工作证明的原因 - 矿工必须证明自己的工作才能获得奖励。

但是这个神话数学问题是什么,有效的解决方案是什么样的?简而言之,矿工运行了计算机算法,该算法将块的数据作为输入并生成固定的256位输出。输出通常以十六进制格式表示,每个字符的大小为四个位。

例如,文本“我爱比特币”的相应哈希正好256位(由64个十六进制字符表示):

024A8A19F6D71E090E93602B64D0FE0FE0D83FD0E22841778E5D790E54D4D307B0104

对于任何计算机来说,生成这样的哈希都是一项非常琐碎的工作,甚至人类也可以做到。但是,以相反的方式(从哈希(Hash)中找到原始输入)对超过超级计算机的任何内容都是不可能的。

因此,即使人类也能做到,挑战在哪里?好吧,加密货币施加了任意限制,以增加寻找获胜哈希的困难。就比特币而言,矿工需要找到至少有19个领先零的哈希。以以下哈希为例,该哈希由比特币块提供692174

000000000000000000000100A4681FE264D4AC31E6A5FD0CE8B78A0F807A98289B

这是通过在每个哈希计算中添加一个称为nonce的随机数(称为nonce)来实现的。换句话说,每次修改输入时,都会生成一个新的相应哈希。对于上述块,非CE值为1,567,882,533。带有块数据和非CE值,您可以计算(通过手动或计算机代码)来验证实际上已经完成了工作。

这样,来自世界各地的矿工每秒都会计算出数万亿哈希斯,直到找到符合必要标准的第一个。采矿硬件的性能通常以每秒的Terahashes进行测量。即使那样,您仍需要一支军队才能找到一个有效的解决方案。

采矿如何阻止历史重写

还记得如何将每个块链接到区块链中的前一个块吗?现在,考虑到任何潜在的攻击者不仅需要比其他所有人都要快地计算下一个块的哈希,而且还需要每一个以前的块。而且,如果链条甚至一次破碎,网络将自动知道以丢弃所提出的解决方案。

Nakamoto Satoshi解释了比特币中的交易永久性白皮书也是。更具体地说,“一旦花费了CPU努力使其满足工作证明,就无法在不重做工作的情况下更改块。”

由于较旧的交易更为值得信赖,因此接受比特币付款的商人通常会等待您的付款年龄较小。在许多钱包计划中,这也称为“确认”,例如Electrum:

图像显示了带有两项交易的比特币钱包。两者都取得了一个确认。
加尔文·旺克德 / android权bob体育提现bob哪个彩靠谱威

在上面的屏幕截图中,下午2:00的时钟表示两项交易的六个确认。六个确认是用于保证比特币交易成功状态的黄金标准。但是,通常也接受三项用于低价值交易。

值得注意的是,大约每10分钟左右在比特币网络上发现新块。如果发生明显的偏差,网络会自动调整哈希计算难度将其恢复到排队。

您可能想知道未能及时计算有效解决方案的矿工会发生什么。答案很简单:他们什么也没得到。由于在比特币的情况下,大约每10分钟发现一次块,因此每个人都重新开始并尝试找到下一个解决方案。

加密货币挖掘是一种任意的赢家 - 所有情况 - 唯一的保证是数学概率。

如果您将一定数量的计算能力投入到网络上,则概率定律决定您迟早会偶然发现解决方案。例如,占比特币哈希总比率的1%的矿工在100个机会中有1%的机会找到一个块。

了解如何激励矿工

我们现在知道采矿是如何工作的以及为什么重要的。但是,矿工如何为自己的工作获得赔偿呢?简而言之,有两种方式,加密货币网络奖励矿工,即阻止奖励和交易费用。

就比特币而言,每个块生成6.25 BTC,并且仅以获胜的哈希为名。在2009年,该数字为50 BTC,这就是我们现在有1900万比特币的流通方式。

由于该网络规定了2100万比特币的自我限制,因此采矿将继续产生奖励,直到达到该门槛为止。但是,比特币的块奖励每四年下降了一半。这意味着直到2140年,最后2100万代币才能进入流通。

取决于货币,块奖励的工作不同。例如,以太坊具有固定的2 ETH块奖励,没有硬上限。

交易费用代表了矿工收入的第二个来源。如前所述,矿工优先考虑孟买费用最高的交易。当网络忙碌时,这导致了一场竞标战,因为成千上万的人支付越来越多的钱来尽快解决交易。

来自以太坊块的数据12907670
乙扫

以太坊块12907670的上述屏幕截图突出了我们到目前为止所学到的所有知识。在这种情况下,矿工获得的总奖励为2.4467 ETH。该图包括2个ETH块奖励和0.4467 ETH交易费用组件。它还告诉我们,该街区包括200多笔交易,已满99.94%。

值得注意的是,作为伦敦网络升级的一部分,以太坊开始销毁2021年8月的交易费。这一举动旨在使网络放流,因为以太坊的总供应已经稳定攀升了多年。

鉴于燃烧或破坏费用如何影响矿工的底线,毫不奇怪的是,采矿社区最初强烈反对这一建议。然而,这表明虽然矿工有明确的收入来源,但这些细节可能从一个加密货币到另一个加密货币有很大差异。

采矿的经济学:不是很快

如果您知道,采矿似乎非常有利可图。但是,仅仅参与该过程并不能保证利润。

可以想象,运行采矿业务涉及巨大的成本。在某个时间点,台式机或笔记本电脑可以在几天之内开采几个比特币。然而,这些天,即使使用了几十台高性能计算机,您也可能永远找不到块。这是因为从计算上讲,近年来,加密货币采矿变得越来越困难。

专门的硬件或特定于应用程序的集成电路(ASIC),在计算哈希方面表现出色。他们几乎将消费者,现成的硬件留在灰尘中。但是,购买这种硬件的前期成本对于普通人来说是一种巨大的威慑力,而中国制造商通常会更喜欢批量销售。

尽管以太坊和Monero等一些加密货币采用了ASIC抵抗来鼓励矿工多样性,但像比特币这样的其他加密货币现在仅是A​​SIC。尽管如此,这意味着您可以在计算机或智能手机上挖掘Monero,只要您的硬件相对较新即可。

放弃采矿,是否值得您取决于另一个关键因素,即电力成本。在许多情况下,这可能是一个破坏交易的人。

处理数字

以Antminer S9为例,这是从2017年9月开始的ASIC矿工。它可以每秒输出13.5台Terahashes,并具有1,300瓦的额定功率吸引力。如果将这些数字插入盈利能力计算器中加密康复,很快就显而易见的是,这种设置根本没有盈利。

图表显示Antminer S9上比特币采矿盈利能力

解决这个问题的最大贡献者是电力成本。即使Antminer S9可以在2021年为您赚取0.0037 BTC或每月120美元,但您的电动成本也会多大或更多。这是否意味着S9无用或电子废物?不完全是。

尽管我们估计电力成本为每千瓦时0.2美元,但根据您所居住的地区,这一数字可能会有所不同。德国的平均电价,例如,悬停在$ 0.3/kwh的情况下。另一方面,在伊朗,您可以预期支付的费用低至$ 0.01/kwh。

毫不奇怪的是,采矿业务在具有廉价和丰富电力来源的地区出现了。实际上,美国的矿业公司RIOT区块链依靠太阳能,风和水力发电来源56%它的电力需求。由于自动太阳能装置的低能成本,效率低下的硬件也变得有利可图。

对于现代硬件,例如最新Antminer S19 Pro利润更加有利可图。

图表显示Antminer S19上比特币采矿盈利能力

但是请记住,这种硬件的个人价格很容易接近10,000美元。除非您直接从工厂购买,否则您将需要几个月的时间才能恢复最初的投资。到那时,由于竞争的增加,您也可以期望利润也会慢慢退缩。

那么采矿是无利可图的吗?绝对不是 - 2021年的筹码短缺是证明的。但是,采矿无疑是一款超优化的游戏,需要大量的技术专业知识和耐心。

也可以看看:全球计算机芯片短缺解释了

加密货币矿工会独立运营吗?

为了使加密货币真正分散,每个矿工理想情况下应仅控制网络总哈希速率的一小部分。的确,在比特币早期,大多数矿工都是使用笔记本电脑或计算机开采新块的个人。

然而,随着时间的流逝,利润的魅力促使许多进取的矿工购买整个数据中心的价值,以获得最大的利润。这提出了一个独特的问题,因为对于大多数小型矿工来说,找到块的概率已成为天文学上的微小。值得庆幸的是,解决这个问题的解决方案(或更适当的中间立场)以采矿池的形式出现。

当一群人团结在一起并结合他们的计算能力以增强他们找到正确的哈希的机会时,采矿池就是您得到的。然后,获得的任何奖励都在池中的所有参与者之间分配,具体取决于他们为找到该障碍的贡献的力量。

加入游泳池可大大降低了遇到厄运的风险,因为概率在他们的身边,因此参与其中的每个人。游泳池通常收取少量费用以协调所有东西 - 通常,大型矿工的百分之一不到百分之一。

由于加密货币区块链是按设计透明的,因此我们可以准确地看到这些池的影响力。

就比特币而言,该网络总哈希人的70%以上来自已知的采矿池。但是,没有池控制多数股份,这意味着加密货币已经足够分散。

哈希速率集中化是对加密货币的非常明显的威胁,尤其是努力吸引矿工的较小货币。当一个实体控制网络中的多数股权时,加密货币就会容易受到攻击。但是,从比特币的哈希速率数字上看,没有真正令人担忧的原因。

如今,加密货币采矿是一个极其有争议的话题,引发了许多矛盾或抽象的解释。希望这篇文章能阐明幕后发生的事情以及激励系统如何保持诚实。

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