区块链技术

一、比特币挖矿概述

比特币挖矿并非传统意义上的挖掘矿物，而是通过解决复杂数学问题来验证交易并获得比特币奖励。

从比特币的本质来看，比特币挖矿是唯一产生方式，而比特币的本质就是一堆复杂算法所产生的特解。比特币挖矿是利用专门的设备，如比特币挖矿机，来进行计算数学难题，确定网络交易，确保整个比特币网络系统的安全，然后获得一些比特币作为回报。挖掘出的比特币本身就是一种可以通过比特币交易平台兑换成人民币的财产。

挖矿是一个算力比拼的过程，拥有较多算力的人挖到奖励的就更多，挖矿也相当于记账的过程，是将一段时间内比特币系统中发生的交易进行确认，并记录在区块链上形成新区块。比特币世界就像一个村，村里每个人都记账，每个人都有一个账本，有效地避免了挪用公款账目不清楚的局面。

比特币网络的安全性和可信度是由大量的去中心化的计算机节点共同维护的。这些节点通过进行计算来验证交易并保护网络安全。挖矿就是指这些节点在比特币网络上进行计算的过程。在比特币网络中，每当一个区块被成功挖出并添加到区块链上时，挖出该区块的矿工将获得一定数量的比特币作为奖励。这个奖励被称为区块奖励，也是矿工参与挖矿的主要动力之一。

比特币挖矿的方式多种多样，主要有以下几种：

1. 算力挖矿：通过 SHA-256 挖掘算法得到比特币，计算能力越高，得到比特币的可能性就越大。目前关于算力挖掘的币种已经有很多了，虽然算法可能不同，但原理与比特币相似。

1. 交易挖矿：平台每天释放一部分币，并根据每个用户的交易量分配这些币的数量。但平台币的不断释放和价格的上涨，最终也导致了价格的快速崩盘。

1. PoS（Proof of Stake）挖矿：持币人可以将 Token（相当于算力挖矿中的算力）抵押给验证人节点，来获得节点奖励分红。不同的 Token，由于其机制的不同，获得的收益可能完全不同。

1. 手机挖矿：通过完成小任务来提升算力，算力越高，挖到 Token 的概率越高。但很多手机 APP 挖出来的币暂时还不能提币，或者提币之后也没有交易价值。

1. 存储挖矿：利用硬盘的存储空间来进行挖矿，从而获得 Token。目前关于硬盘挖矿的项目相对小众一些，而且有些项目的算力不仅受硬盘存储空间大小的影响，还与时间等其他因素也有关系。

挖矿的本质是通过一些方式来获得 Token。从这个角度来看，开头所提到的爆仓即挖矿，确实可以算作一种另类的挖矿，不过，大概率是亏的，爆仓所赔掉的钱可能还不如挖矿所得到的 Token。关于挖矿的类型，和其 Token 所设计的共识机制有很大的关系，而目前行业内主要的挖矿方式还是 PoW 算力挖矿以及 PoS 挖矿。

比特币挖矿需要考虑多种因素，如比特币价格、挖矿难度、电费成本、设备折旧等。比特币价格越高，挖矿收益越高；挖矿的难度会不断增加，这导致相同的算力下挖出比特币的数量也会减少；挖矿是一项耗能的活动，电费成本会影响挖矿的利润；挖矿设备需要维护和更换，这些成本也会影响利润。

选择合适的挖矿设备至关重要，常用的挖矿设备有以下几种：

1. ASIC 矿机：目前最主流的挖矿设备，效率高，但价格昂贵。

1. 显卡：可以改装显卡进行挖矿，成本较低，但效率不如 ASIC 矿机。

1. 云挖矿：不需要购买硬件，只需租赁算力，适合资金有限的新手。

二、挖矿前的准备功课

1. 理解比特币原理

比特币是基于区块链技术的去中心化数字货币，总量恒定为 2100 万枚。新币产生依赖 “工作量证明” 机制，矿工解决数学问题验证交易形成新区块获得奖励。

比特币的核心技术是区块链和密码学哈希函数。区块链是一个分布式的、不可篡改的账本，记录了所有的比特币交易。密码学哈希函数是一种将数据转换为固定长度哈希值的算法，具有不可逆性和唯一性的特点。

比特币采用了工作量证明（Proof-of-Work，简称 PoW）机制来选择下一个区块的矿工。矿工需要解决一个复杂的数学问题，找到一个符合一定条件的哈希值。这个过程需要大量的计算能力和电力消耗。

挖矿过程可以概括为以下几个步骤：首先，矿工验证新的交易是否有效，包括发送者的数字签名和比特币是否足够支付等。然后，将有效的交易打包成一个区块，准备添加到区块链中。接着，矿工开始通过计算哈希值来解决数学问题，他们会将区块中的交易数据与一些其他信息（如上一个区块的哈希值）进行哈希运算，直到找到一个符合条件的哈希值。为了保持比特币网络的安全性和稳定性，比特币协议会根据矿工的算力调整问题的难度。难度越大，需要的计算量就越大。当矿工成功找到一个符合条件的哈希值时，他们将把这个区块添加到区块链中，并获得一定数量的新发行比特币作为奖励。同时，他们还可以获得交易手续费作为额外奖励。

2. 选择合适的 “挖矿机”

1. 比特币挖矿需要高性能专用计算机 —— 矿机，常见的有 ASIC、GPU 和 FPGA 三种。

比特币挖矿设备经历了从 CPU 到 GPU、FPGA 再到 ASIC 的发展历程。早期，人们用普通电脑的 CPU 就能参与挖矿。随着挖矿难度不断提升，矿工们转向更高效的 GPU。2013 年 3 月至 5 月，是 FPGA 矿机活跃的时期。FPGA 是一种可编程的逻辑电路，类似半成品的电路板，广泛应用于通信行业。当用 FPGA 做运算的时候，需要将逻辑写成硬件代码并烧入固定。FPGA 的好处是可定制化，功耗低。但是缺点也较为明显，即研发成本高且不容易批量生产。FPGA 在比特币的挖矿历史上只存在了很短暂的时间，就被 ASIC 代替了。

ASIC 矿机最早在 2013 年开始出现并逐步占领市场，比特币的 ASIC 矿机是应用了自研矿机芯片的计算设备。ASIC 矿机的特点是功耗低、效率高、可量产。ASIC 通过规模效应来摊低成本的同时，也形成了矿机厂商坚固的 “护城河”，铸造了行业垄断。

1. ASIC 矿机专为比特币挖矿设计，处理能力极高，在挖矿中占据主导地位。

ASIC 矿机可详细介绍 ASIC 矿机可以用来挖掘比特币，ASIC 矿机是一种专门为了挖掘虚拟货币而设计的一种电子芯片，可以用来轻松的挖掘比特币等的虚拟货币，并且整体的功能以及算法都是非常的强大的，让用户们的挖矿更加的轻松方便。ASIC 矿机可以挖比特币，ASIC 指的是一种为专门目的而设计的集成电路，其特点是面向特定的需求，在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。ASIC 矿机也就是专门为挖比特币所设计的专用挖矿设备，除此之外 ASIC 矿机无任何其他作用。

1. GPU 矿机在早期被使用，随着难度提高逐渐被 ASIC 取代。

在 GPU 挖矿出现之前，使用个人电脑也可以进行比特币挖矿。GPU 模块包含最多的是运算单元（ALU），集中算力方面的提升。2010 年一个名叫 ArtForz 的矿工，第一个成功实现了用个人的 OpenCL GPU 挖矿。于是一块或者多块较高端的显卡组装的挖矿设备就诞生了，它的特点是一个主板可以插多个 GPU 以提供超强算力。但是 GPU 挖矿也存在一些问题，比如成本较高、发热情况严重等等。

1. FPGA 矿机相对灵活，但大多数人已转向更高效的 ASIC 矿机。

FPGA 矿机使用 FPGA 芯片作为算力核心的矿机，是早期矿机之一。FPGA 就是把一大堆逻辑器件（比如与门、非门、或门、选择器）封装在一个盒子里，盒子里的逻辑元件如何连接，全部由使用者（编写程序）来决定。首次出现在 2011 年末，但活跃期不长，后逐渐被 ASIC 矿机与 GPU 矿机取代。

3. 连接矿池

单台矿机独立挖矿成功率低，加入矿池可将算力集中共同挖矿，按贡献比例分配收益。

比特币挖矿难度会随网络算力增长而动态调整，单个设备已经很难再挖到比特币。这个时候多个矿工联合起来，建立起了矿池。由于集合了很多矿工的算力，所以矿池的算力占比大，抢到记账权的概率就越高，获得比特币的概率越大。矿池挖矿所产生的比特币奖励会按照每个矿工贡献算力的占比进行分配。相较单独挖矿，加入矿池可以获得更加稳定的收益。

选择矿池时，需要考虑矿池的算力占比、收益分配模式、手续费等因素。目前市场中，比较知名的矿池有蚂蚁矿池、币印矿池、BTC 矿池、鱼池 F2Pool、币安矿池等等。币安矿池虽然在 2020 年才开始上线运作，但发展飞速，有币安交易所作为背后支持，币安矿池仅仅用时几个月跻身交易所矿池第一梯队。币安矿池算力最高峰的时候已经排到了第七的位置，在交易所矿池一直是占据前三的位置。除了份额、体量优势外，币安矿池还有一大优势就是其与币安交易所账户是打通的。币安矿池采用了 FPPS 收益模式，可提升矿工收益。目前，币安交易所具有绝对顶尖的安全防护能力，为币安矿池缔造了天然的安全性基础。在这样的安全优势基础上，币安矿池还有更好的收益保障，实现了收益和风险的完美平衡。

三、挖矿实战演练

1. 设置矿机与软件

1. 购买矿机后按说明书进行硬件安装与调试，确保正常运行。

当你拿到矿机后，首先要仔细阅读说明书，按照步骤进行硬件的安装。这可能包括连接电源、网络线等操作。在安装过程中，要确保各个部件连接牢固，避免出现松动或接触不良的情况。安装完成后，进行初步的调试，检查矿机是否能够正常启动，指示灯是否显示正常状态。

1. 下载如 CGMiner 或 BFGMiner 等挖矿软件，输入矿池信息进行配置。

接下来，需要下载适合你矿机的挖矿软件，常见的有 CGMiner 和 BFGMiner。在下载完成后，打开软件，根据软件的提示输入矿池信息进行配置。矿池信息通常包括矿池地址、端口号、用户名和密码等。这些信息可以在你选择的矿池网站上找到。输入完成后，保存配置，确保软件能够与矿池成功连接。

2. 启动挖矿与监控

点击 “开始挖矿” 后矿机全力破解数学难题，密切关注矿机状态、算力、温度等参数，及时调整设置保持最佳性能。

一切准备就绪后，点击软件中的 “开始挖矿” 按钮，矿机就会开始全力破解数学难题。在挖矿过程中，要密切关注矿机的状态、算力和温度等参数。算力是衡量矿机挖矿能力的重要指标，如果算力下降，可能意味着矿机出现了问题或者网络连接不稳定。温度也是需要关注的重要参数，过高的温度可能会导致矿机损坏。可以通过调整风扇转速、电压等设置来保持矿机的最佳性能。同时，要定期检查矿机的网络连接情况，确保矿机能够持续稳定地与矿池连接。

3. 收益结算与提现

矿机挖出新区块或通过矿池获得份额奖励时，比特币打入矿池账户，可定期转入个人钱包或兑换成法币。

当矿机成功挖出新区块或者通过矿池获得份额奖励时，比特币会打入你的矿池账户。你可以定期查看矿池账户中的收益情况，当收益达到一定数量后，可以将比特币转入个人钱包。目前有多种比特币钱包可供选择，在选择钱包时要注意安全性和可靠性。另外，你也可以选择将比特币兑换成法币。具体的兑换方法可以参考一些专业的数字货币交易平台，如 Coinbase、Binance 和 Kraken 等。在兑换过程中，要注意选择信誉良好的平台，确保交易的安全可靠。同时，要关注兑换费用和时间，不同的平台可能会有不同的收费标准和交易处理时间。

四、挖矿所需条件

1. 电力消耗

比特币挖矿设备需要 24 小时不间断运行，这会消耗大量的电力。在电价较低的地区进行挖矿，可以大幅降低成本，从而提高挖矿的收益。例如在西伯利亚的 Norilsk 市，由于当地拥有全球最便宜的电费之一，每千瓦时只需支付约 0.04 美元，再加上寒冷的气候可低至 -40 度，大幅降低了冷却成本，成为了比特币挖矿的理想之地。挖矿的电力成本是影响挖矿利润的关键因素之一，因此在选择挖矿地点时，需要充分考虑当地的电价情况。

2. 网络连接

稳定且速度较快的网络连接对于比特币挖矿来说是必不可少的。比特币挖矿需要设备不断地与比特币网络保持连接，以获取挖矿任务和提交挖矿结果。如果网络连接不稳定，可能会导致挖矿效率降低，甚至无法完成挖矿。一般来说，建议至少拥有 5 Mbps 的下载速度和 1 Mbps 的上传速度，以确保矿机与其他矿工和矿池之间的实时通信，并提高挖矿的效率和稳定性。此外，不同的矿池可能对网络速度有不同的要求，通常要求的带宽在 1 Mbps 至 10 Mbps 之间。

3. 法律法规

不同国家和地区对比特币挖矿的法律态度各不相同。在一些国家，比特币挖矿是合法的，而在另一些国家则可能面临法律限制。因此，在开始挖矿之前，了解当地的法律法规是非常重要的。例如，中国政府对比特币交易采取强硬手段，目前虽未明确禁止挖矿，但 2020 年曾有政府机构提出要禁止挖矿的提议。俄罗斯对比特币和加密货币的政策较为宽松，比特币目前不受监管，但作为商品和服务的支付手段则是非法的。伊朗在政府部门正式接受比特币挖矿为该国合法产业后，又因用电量大幅增加打算消减矿池的权利，直到通过新的能源关税。加拿大将比特币归类为商品，用户有义务纳税，加密货币采矿也要征税，取决于业务是作为企业还是个人业余经营。

4. 挖矿软件

挖矿软件是连接挖矿硬件与比特币网络的桥梁。市面上有多种挖矿软件可供选择，不同软件可能支持不同的操作系统和挖矿池。在选择挖矿软件时，需要考虑兼容性、稳定性和用户界面的友好度等因素。老玩家评价较好的十款比特币挖矿软件有 NiceHash Miner、CGMiner、BFGMiner、EasyMiner、MultiMiner、BitMinter、Awesome Miner、DiabloMiner、Cudo Miner、XMRig 等。这些软件各有特点，如 NiceHash Miner 支持多种算法，可以根据实时市场情况自动切换挖矿算法，最大限度地提高挖矿效率；CGMiner 功能强大且稳定性高，支持多种挖矿设备；BFGMiner 具有动态频率缩放功能，可以优化挖矿效率；EasyMiner 适合新手，具有直观的图形界面，简单易用等。

5. 冷却系统

高效的比特币挖矿操作会产生大量热量，因此，有效的冷却系统对保持挖矿硬件的稳定运行至关重要。随着算力需求不断增加，传统风冷系统已显得力不从心。而水冷技术则以其卓越的散热性能完美应对了这一挑战，采用水冷技术的矿机可以提高算力超过 10％，同时将噪音降低了 60％。在一些挖矿大型机房中，除了传统的空调冷却外，还采用了液体冷却等高效的散热技术。例如，在比特币挖矿行业面临挑战的当下，水冷技术为陷入困境的行业注入了新的生机，那些掌握水冷技术优势的矿机制造商有望在新时代中占据领先地位。

五、挖矿的影响与挑战

1. 市场波动与投资风险

比特币价格的剧烈波动对挖矿收益产生了重大影响。当比特币价格上涨时，挖矿的收益也会相应增加，因为挖出的比特币价值更高。然而，当比特币价格下跌时，挖矿收益可能会大幅减少，甚至可能无法覆盖挖矿的成本。

矿机和电力是挖矿的主要成本。矿机的价格通常较高，而且随着技术的不断进步，矿机的更新换代速度也很快，这意味着矿工需要不断投入资金购买新的矿机。此外，电力成本也是挖矿成本的重要组成部分。比特币挖矿设备需要 24 小时不间断运行，这会消耗大量的电力。在电价较高的地区，电力成本可能会占挖矿总成本的很大一部分。

因此，矿工在进行挖矿之前，需要谨慎评估回报周期与风险承受能力。回报周期是指矿工收回投资成本所需的时间。如果回报周期过长，矿工可能会面临较大的风险，因为在这段时间内，比特币价格、挖矿难度等因素都可能发生变化。风险承受能力则是指矿工能够承受的损失程度。如果矿工的风险承受能力较低，那么他们可能不适合进行比特币挖矿。

2. 环保政策与监管压力

比特币挖矿能耗巨大，这引发了全球对能源消耗和碳排放的关注。据研究，比特币挖矿的年耗电量约为 121.36 太瓦时，这一数字超乎人们的想象。而且，比特币挖矿活动的扩大和矿机的增多导致了巨大的能源消耗量，每年的能源消耗水平与丹麦、爱尔兰或孟加拉国等中小型国家相当，这也间接造成了巨大的碳排放。

部分地区已出台相关政策限制或禁止比特币挖矿活动。例如，中国内蒙古发改委官网宣布，按照能耗双控工作安排，自治区发展改革委会同自治区工业和信息化厅、能源局起草了《关于确保完成 “十四五” 能耗双控目标任务若干保障措施（征求意见稿）》，措施中强调将全面清理关停虚拟货币挖矿项目，2021 年 4 月底前全部退出。严禁新建虚拟货币挖矿项目。

此外，研究人员还指出，比特币挖矿禁令在环保国家实施可能带来负面环境影响，因为矿工将业务转移至依赖化石燃料的地区，反而导致全球碳排放上升。

因此，矿工需要密切关注政策动态，做好应对措施。或许可以考虑转向绿色能源挖矿模式，以减少对环境的影响。同时，矿工也需要关注政策变化对挖矿行业的影响，及时调整挖矿策略。

3. 技术迭代与竞争加剧

比特币挖矿行业技术更新迅速，新矿机层出不穷。随着比特币价格的飙升和参与者的增多，挖矿领域的竞争愈发激烈。尤其是专业矿机的出现与迭代升级，使得挖矿算力呈指数级增长。

例如，各大矿机厂商纷纷推出新一代高算力矿机，如蚂蚁 S21 Pro、S21 等，单台算力均突破 200TH/s 大关，相较于前代产品，算力提升幅度高达 50% 以上。这种火箭般的升级速度，让矿工们得以在竞争激烈的挖矿环境中保持优势。

同时，技术创新也在不断推动挖矿行业的发展。例如，各厂商在矿机设计上纷纷引入液冷、风冷混合散热系统，以及智能化故障预警功能，确保矿机在高温环境下稳定运行，降低因设备故障导致的停机损失。

此外，挖矿行业的竞争还体现在算力竞赛上。随着更多矿工涌入或现有矿工提升算力，挖矿难度也将随之提高，从而影响单台矿机的挖矿收益。面对激烈的竞争态势，个体矿工可以选择加入矿池，通过集体力量提高挖到区块的概率，但同时也需支付一定比例的手续费给矿池运营者。

因此，矿工需要持续学习新技术，适时升级设备，才能在这场 “算力军备竞赛” 中立于不败之地。