比特币矿机知识汇总 - 图文

比特币www.bbcaijing.cn 在我们的印象中，比特币矿机是可以挖掘比特币，源源不断产生财富的机器。但关于它究竟如何工作，如何挖比特币，挖矿究竟赚不赚钱，恐怕很多朋友就不是了解的那么清楚。为此，小编整理了有关比特币矿机的基本知识，希望通过本文能让大家对其有所认识。 比特币矿机是什么 比特币矿机，顾名思义，用于挖掘（生产）加密货币的机器。广义的说，矿机可以是一切可以运行挖矿程序的机器，比如专业矿机、家用电脑、智能手机、服务器、智能路由器、智能手表、智能电视机等等。 比特币www.bbcaijing.cn 狭义的说，矿机指的是专业挖矿设备，比如ASIC矿机、显卡矿机，以及一些币种的专属矿机（PFS矿机）等。 比特币矿机是如何挖币的 要回答这个问题，就要从比特币的共识机制——工作量证明（PoW）说起。 在比特币的系统，记录交易生产区块是最重要的工作，为了鼓励大家都来参与交易账本的记录，中本聪设计出了奖励机制，用比特币作为奖励。 但是记账这个工作可不是那么简单，因为基于比特币去中心化的思想，每个节点每个矿工都参与记账，而且必须保证所有人记录的账本都是相同的。 矿工在收集交易信息并记录的时候，每个矿工记录的内容并不完全相同，特别是第一条，矿工记的肯定是把挖矿的奖励给自己。但是每产生一个区块链只有一次奖励，这个奖励给谁？这就需要立一个规矩，并且是大家都认可的规矩，也就是工作量证明PoW机制。 比特币系统会让大家求解一个数学题（计算hash值），谁最先求解出来，那么他所记录的区块就会被认同，奖励就归他所有。而比求解速度就要看谁的电脑性能更高。 比特币www.bbcaijing.cn 正是如此，所以现在每个人都在增强自己的电脑、挖矿机的运算性能，提高解题速度，谁的速度（算力）最高，挖到矿的几率就越高，赚到的钱也就越多。 用个形象的比喻，工作量证明机制与拔河比赛很类似，哪一方的力量大（算力高）哪一方就能拉赢对方。而且拔河的绳子两边，并不在意你是胖子还是瘦子，人数有多少，于是为了得到奖励，可以很多人聚集为一伙，最后得奖了根据每个人出力多少来瓜分奖励。 而这在比特币挖矿里，召集好多人一起挖矿，就是“矿池”的概念。 综上所言，比特币矿机挖矿，实际上就是用机器去参加一场数学比赛，谁先计算出来答案，谁就会获得比特币奖励。 什么是比特币矿池 比特币矿池可以看成是由很多矿工组成的联盟，或者说帮派。由于比特币等加密货币的全网算力相当巨大，单个矿工（矿场）所掌握的算力在整个网络中微不足道，单兵作战的挖矿收益几乎为0。为了解决这个问题，很多矿工把算力集中在一起，组成一个庞大的算力组织，挖矿所得的收益再根据每个矿工贡献的算力占比，进行分配，形成一个利益共同体，这就是矿池。 比特币www.bbcaijing.cn 加密货币都是通过挖矿产生的吗？ 不是。主要看共识机制，一般采用PoW或者其他计量贡献率的共识（比如ipfs的PoSt），才需要挖矿，而像EOS等采用DPoS共识的币种并不需要挖矿。 另外，最近热门的STO模式发行的加密货币，大都也不需要挖矿产生，而是在证券化的过程中直接产生的。 综上，加密货币中除去比特币等几大老牌加密货币，以及一些积分用途的加密货币外，大多数币种并非挖矿产生的。 2100万枚比特币全部挖完之后，矿工挖矿还有收益吗？ 有收益。挖矿收益主要由出矿奖励与矿工费组成，所以比特币全部挖完之后矿工依然有矿工费收益，比特币网络还会维持正常运行。 其他PoW挖矿产生的加密货币，也都是类似的情况。在全部加密货币都被挖掘出来后，矿工挖矿还有矿工费收入。 什么矿工费 比特币www.bbcaijing.cn 答：交易费（矿工费）就是指在加密货币交易中，需要支付的手续费。加密货币转账由矿工打包完成，交易费是支付给他们的劳动报酬。交易费的多少通常是动态变化，因为矿工会优先处理费用给的高的用户的交易。所以在网络拥堵时，热门为了提高转账速度，会增加交易费，这是为什么矿工费提高往往是由于网络拥堵有关联的原因。 当前主流矿机有哪些分类。 按硬件分，当前矿机主要分为ASIC矿机、显卡矿机，以及特定币种的专用矿机（例如IPFS硬盘矿机、挖矿路由等）。在历史上，还曾出现过FPGA矿机等矿机。 按币种分，有比特币矿机、以太坊矿机、莱特币矿机等等。 按矿机所有权分，可以分为本地矿机与云矿机。 比特币矿机里所说的7nm芯片是什么 比特币www.bbcaijing.cn 7nm，也就是7纳米，它是一个长度单位。在集成电路领域完整的叫法应该是7nm制程工艺，或者7nm工艺。它表示在集成电路（芯片）中，一个元件的尺寸可以做到7nm那么微小。以此类推，16nm工艺的意思是元件可以做到16nm大小。很显然，元件尺寸越微小，技术越先进，制造难度越高。 相比目前主流的10nm、14nm与16nm工艺，同等尺寸的集成电路（芯片）如果采用7nm工艺，芯片上电子元件数量会更多，因而性能也会更强，同时功耗与发热反而会降低。总的来说，7nm代表更强的性能与更低的功耗、发热。 目前，嘉楠耘智与比特大陆已经进入7nm ASIC矿机芯片时代，而截稿时Intel、AMD、NVIDIA等芯片巨头的主流产品，还停留在10nm-16nm之间，所以7nm仍然属于非常先进的工艺。 什么是ASIC矿机 ASIC矿机是指使用ASIC芯片作为核心运算零件的矿机。ASIC芯片是一种专门为某种特定用途设计的芯片，必须说明的是它并不只用于挖矿，还有更广泛的应用领域。这种芯片的特点是简单而高效，例如比特币采用SHA-256算法，那么比特币ASIC矿机芯片就被设计为仅能计算SHA-256，所以就挖矿而言，ASIC比特币www.bbcaijing.cn 矿机芯片的性能远超过当前顶级的电脑CPU。因为ASIC矿机在算力上有绝对的优势，所以电脑、显卡矿机开始逐渐被淘汰。 ASIC矿机中的AsicBoost是什么技术 ASICBoost是一种已经获得专利的技术，由前CoinTerra的CTO Tim Hanke和Rootstock首席科学家Sergio Damián Lerner开发出的。这种技术利用了Blockstream公司CTO兼Bitcoin Core贡献开发者Greg Maxwell所述的一个比特币PoW系统“漏洞”，ASICBOOST发明人将此称为“一种处理工作项目的巧妙新方法”。通过实施ASICBoost，专业的ASIC挖矿芯片能够提升高达30%的挖矿效率。 Maxwell认为，虽然ASICBoost技术可以为矿机厂商带来巨大利润，但是这种技术会对整个比特币挖矿生态系统造成不利影响。 “通过抢夺其他矿工的挖矿收益率，这可能会产生一种惊人的中心化影响。秘密使用这种优化所获得的收入可能会被滥用于扭曲比特币生态系统，以此来保持优势。” 此前，激活隔离见证（Segwit）被视为阻ASICBoost的一个方法。后来比特币升级假如Segwit支持后，也的确没有在传出ASICBOOST被使用的消息。 比特币www.bbcaijing.cn 直到2018年9月传出蚂蚁矿池（AntPool）在其采矿业务中激活了ASICBoost的消息。如果是真的，则说明Segwit并无法有效阻止ASICBoost发挥作用。 什么是GPU矿机 GPU矿机，简单的解释就是通过显卡（GPU）挖矿的数字货币挖矿机。在比特币之后，陆续出现了一些其他数字资产，比如以太坊、达世币、莱特币等等，其中一些币所用的算法与比特币并不相同，为了达到更高的挖矿效率，矿工们做了不同的测试，最后发现SHA256算法的数字货币使用ASIC挖矿效率最高。而Scrypt 等其他算法的数字货币用GPU显卡挖矿效率最高，于是催生出了专门的GPU矿机。 GPU矿机说白了就是一台加强了显卡配置的家用电脑，这些电脑通常会安装4块或更多的数量的中高端显卡。挖矿显卡一般就是普通民用游戏显卡，所以如果配个好点的CPU，用GPU矿机来打游戏，恐怕性能可以秒杀不少顶级的为游戏而生的电脑。 为了满足挖矿需要，一些主板厂商专门推出了挖矿主板，带有4条或更多PCI-E显卡插槽。但这在GPU矿机中只能算是入门水平，专业矿工往往会选择显卡更多的定制型GPU矿机。 比特币www.bbcaijing.cn 理论上GPU矿机与ASIC矿机谁优谁劣，如何抉择都是不同币种挖矿利益最大化的选择。另外一些开发团队为了防止算力集中问题，会调整算法，甚至会改变共识机制，有可能会让原来是ASIC矿机挖矿的币种，变为显卡矿机挖矿币种。 ipfs矿机是什么 ipfs类似于http，是一种文件传输协议。ipfs要想运行，需要网络中有许许多多的计算机（存储设备）作为节点，广义的说所有参与的计算机，都可以称作ipfs矿机。 而ipfs网络为了吸引更多的用户加入成为节点，为网络做贡献，设计了一种名叫filecoin的加密货币，根据贡献存储空间与带宽的多少，派发给参与者（节点）作为奖励。狭义的说，专门以获取filecoin奖励为目的而设计的计算机，称为ipfs矿机。 由于ipfs网络需要的是存储空间以及网络带宽，所以为了获得最高的收益比，ipfs矿机通常会强化存储空间、降低整机功耗等方面。比如装备10块以上大容量硬盘，配备千兆或更高速度的网卡，CPU够用就好，使用超低功耗的intel apollo lake架构处理器等等。 比特币www.bbcaijing.cn ipfs矿机也可以细分为家用级与工业级，家用级ipfs矿机相对便宜，价格通常几千块，体积最小可以做到手掌大小，通常只配备1至2块硬盘，或者预留几个硬盘仓位，用户可以根据需要添加，功耗通常是超极本的水平，非常省电。而工业级ipfs矿机主要是面向大规模组建矿场的用户，他们通常可以安装10块以上大容量硬盘，挖矿收益更高，但价格也相对昂贵。 什么是FPGA矿机 FPGA矿机，既使用FPGA芯片作为算力核心的矿机。FPGA矿机是早期矿机之一，首次出现在2011年末，在当时一度被看好，但活跃期并不长，后逐渐被ASIC矿机与GPU矿机取代。 要认清FPGA矿机，就得先解释一下FPGA是什么。FPGA（Field－Programmable Gate Array），中文名叫现场可编程门阵列。比较通俗的理解是，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。 如果FPGA里面写的是挖矿程序，那么造出来的就是FPGA矿机，而且由于FPGA灵活度高，所以不只是可以支持比特币的SHA256算法，也可以支持GPU矿机擅长的Scrypt算法。 比特币www.bbcaijing.cn FPGA矿机活跃的时期，相比同时代的CPU、GPU矿机，FPGA虽然算力性能不占优，但功耗要低很多，综合功耗比很高。 但是，随着ASIC矿机的出现，FPGA矿机逐渐淡出人们的视线。因为ASIC是为专一功能打造，算力与功耗相较FPGA更具优势，而且开发难度要比FPGA低很多，所以现在基本已经看不到FPGA矿机，取而代之的是ASIC矿机与GPU矿机。 什么是云矿机与矿机托管 云挖矿（Cloud miner ），或者称之为云矿机，是近几年新兴的挖矿方式，是一种远程挖矿方法。 自己购买矿机、布置厂房、支付巨额电费不仅资金投入巨大，也伴随着很高的风险。因为有需求，所以有企业提供了云挖矿服务。 云挖矿是相对于本地挖矿而言的，可以类比云存储与本地存储之间的关系。简单的说就是把本地转移到了远程线上，可以算是一种分享经济模式。云挖矿服务提供商，提供矿机、网络、运行维护等服务，而用户则只需要支付一定的租用、托管服务费用，决定挖什么数字货币的矿，然后等着收钱就可以了。至于买机器、维护等繁琐的过程则完全不用操心，而且投资额度可以不用那么庞大。 比特币www.bbcaijing.cn 与云挖矿相似的还有矿机托管服务，即矿工自己花钱购买矿机，矿机的安装、调试、挖矿、维护全部交给服务商，但需要支付一定的服务费。它与前面介绍的云挖矿的不同主要是矿机是属于矿工自己，还是属于服务提供商。 全球主要的矿机厂商 ASIC矿机方面，目前全球前3大矿机厂商分别是：比特大陆（蚂蚁矿机）、嘉楠耘智（阿瓦隆矿机）、亿邦国际（翼比特矿机），它们都来自中国。此外，新兴的神马矿机、芯动矿机，也具有较强的实力，大有后来居上的石头。而国外主要矿机品牌主要为BitFury等。 GPU矿机实质上可以看成是家用电脑的定制版，任何人都可以购买零件进行拼装，门槛很低。因此GPU显卡品牌非常多，像蚂蚁矿机等大厂，也曾推出过GPU矿机产品。 算力越高挖币就越多吗 和手机、电脑一样，矿机的算力也是不断升级的。那么，既然算力越来越高，挖到的币是不是也随之增多呢？ 比特币www.bbcaijing.cn 这个问题要看从哪个角度考虑。如果在特定的一段时间内，那么肯定是算力越高挖到的币会越多。以比特币为例，算力越高就有越高的几率算出来哈希值获得记录区块的权利，从而获取比特币奖励。所以增加矿机数量与性能，显然可以挖到更多的比特币。 但是从长远看，随着时间的推移，即便算力越来越高，挖到币的数量也是不断减少的。一方面大多数加密货币都设有奖励递减机制，例如比特币每4年奖励会减半，2010年挖到一个区块的奖励是50个比特币，而2017年一个区块的奖励只有12.5个比特币。另一方面，矿工的数量越来越多，即便你的算力相比以前增加了10倍，但全网算力增速更快，你的算力在全网中所占的比例可能是减少的。 这里还存在一个问题，如果要计算的加密题难度保持不变，比如一直是1+1=2难度，那么随着算力的增高，总有一天高算力矿机与低算力矿机都可以很轻松算出来，那时算力强弱的影响会变得很小。为了解决这个问题，基本上所有加密货币都有难度调整机制，例如比特币每2周会调整一次难度，比特币现金升级换成了DAA难度调整机制。它们会根据全网算力的强弱，调节计算的难度，保证无论以后算力高到多么可怕的数字，矿工都需差不多的时间才能算出答案。也就是说，即便你的算力比以前高出了很多，也不会挖到更多的币，因为你要计算的题的难度，是同倍率增加的。 比特币www.bbcaijing.cn 当然，虽然随着时间的推移，挖到币的数量越来越少，但要知道币价是不断升高的，所以总的来说收益是提高的。就说比特币，你是愿意在2010挖到50个总价值不到1元钱的比特币，还是愿意现在挖到1个价值7万元的比特币？ 挖矿难度指得是什么 之前，我们曾经科普过比特币挖矿，简单的说挖矿就是很多人争相求解一个数学题的结果，以此来竞争记录下一个区块的权限，并获取奖励的过程。谁的矿机（电脑）算力（性能）高，谁最先计算出结果获取奖励的几率就越大。但是，比特币诞生至今，矿机（电脑）的算力不知道提高了多少万倍，但挖矿获得币的数量却没有增多，除去加密货币每4年（或者其他时长）奖励减半规则外，另外一个因素就是挖矿难度起到的作用。 挖矿难度，是指每次求解数学结果的难度大小。由于矿工的数量越来越多，为了保证竞争的合理性，就需要对数学求解难度的大小进行调节。矿工人数多了，难度就会依据某种规则动态加大。但是，如果矿工都一窝蜂的挖某种数字货币，那么求解难度就会非常高。而矿工持有的矿机的算力大小却是固定的，如意要想获得同样数量的奖励，就要比平时挖矿艰难，这就是所谓的挖矿难度变大。 比特币www.bbcaijing.cn 一般而言，为了保证挖矿收益，矿工会格外关注加密货币的挖矿难度。如果某种币的挖矿难度大了，就会转而去挖难度相对较低的加密货币。所以挖矿难度对于矿工而言，是一个非常重要的参数。 什么是全网算力 在一些加密货币发展状况与矿机的新闻中，我们经常能看到“全网算力”这个词语，它似乎是一个重要的参数指标，但具体指的是什么，怎么查询全网算力，下面小编就来做个科普。 全网算力可以按字面理解，既网络中所有参与挖矿的矿机算力总和。举个简单的例子，网络中共有1亿台矿机，每台矿机的算力是10T，那么全网算力就是10亿T，换算一下单位就是100E算力。这里需要注意一下单位，完整的写法后面还应该加hash/s，前面举例的数值应该是100Ehash/s，表示每秒可完成100E次hash（哈希值）计算。另外也说一下字母M、G、T、P、E的含义，其中1M就是常说的100万，相邻字母之间是1000倍的关系，也就是1E=1000P=1000000T=1000000000G=1000000000000M。 某种加密货币的全网算力大小，可以反映出该加密货币挖矿的活跃度，数值越大、增长速度越快，说明矿工都看好这种加密货币，它的前景一般也会很好。此外，比特币www.bbcaijing.cn 我们也可以根据全网算力去判断一些消息的真伪，比如今年年初比特币价格大跌，有一种说法称挖矿赔钱，矿工都不去挖矿，矿机也卖不出去了，但通查询可知那段时间全网算力的数值一直是快速增长的，很显然有更多的矿工与矿机投入，而非没人去挖矿，数据是不会说谎的。 如何查询某种加密货币的全网算力数值？一般该加密货币的矿池、浏览器中都提供全网算力数值，比如要查询比特币的全网算力，可以去比特币浏览器blockchain.info网站查看，注意全网算力的英文名字叫“HASH RATE”。另外，也有一些加密货币统计的网站，比如bitinfocharts.com也提供全网算力的数值查询。 如何查询全网算力、挖矿难度、全网未确认交易笔数、矿工费等常用信息？ 答：可以在相应的加密货币浏览器中查询。关于浏览器的进入方法，一般可以搜索相应的“ 币种名词+浏览器”找到，比如查询以太坊可以搜索“以太坊浏览器”。需要注意的是有些浏览器只有英文页面，其中一些英文名词的直译有所差别，比如全网算力对应的英文是Hashrate。 比特币www.bbcaijing.cn 什么因素决定挖矿收益的高低？ 以比特币为例，影响因素主要是矿机价格、电费、算力大小、出块奖励的多少等等。不同的币种的具体情况有所不同，比如比特币、以太坊挖矿主要看算力高低。而IPFS矿机主要看硬盘容量大小和网速快慢。 什么是关机价格 一台矿机挖矿究竟是赚钱还是赔钱，影响的因素有很多，但我们总希望能有一个直观的数字可以判断大体的挖矿盈亏。因此，有人设计出了“关机价格”。 关机价格，指的是矿工用矿机挖矿获得的收益还不足以支付挖矿消耗的电费时的币价，也可以理解为挖出某一种币的挖矿成本价。如果币价跌破“关机价格”，那么挖矿自然就是会亏损的。 比特币www.bbcaijing.cn 比特币www.bbcaijing.cn 上图为2018年11月19日f2pool发布的一张关机币价图表，图中数据是按0.4元一度电的条件计算的，一台蚂蚁矿机S9挖到一枚比特币的成本是26748元。而当时比特币的价格已经跌破34000元。如果继续下跌到26748元，那么挖矿就是赔钱的，需要关机止损。一些老型号矿机由于能耗比很低，比如蚂蚁矿机S7挖到1枚比特币的成本将近7万元，此时开机挖矿必然亏损严重。 需要注意的是，关机价格最初是f2pool矿池创始人七彩神仙鱼为了方便大家直观的了解当前挖矿的盈亏状况，计算出来的一组数据。关机价格考虑的因素主要有矿机成本、用电价格、挖矿难度，它只是根据市场状况估算出了一个粗略的数值，并不是说低于七彩神仙鱼给出的关机币价就一定亏损。因为不同矿工购买矿机的价格、用电费用、运维费用都不尽相同。 熊市挖矿究竟赚钱还是赔钱？ 这是一个没有明确答案的问题，收益高低是动态变化的，最终要受币价、矿机价格、用电费用、搭建费用、运维费用等多方面因素影响，有可能赚也可以亏。 以BTC为例，按照当前的挖矿难度，一台14TH/s算力的矿机1天24小时连续运行，大约可以挖到0.00051646个BTC，按照实价计算大约是24元人民币。接下来就是算成本，包括用电费用、买矿机的费用、运维费用等等。其中用电费比特币www.bbcaijing.cn 用一般占大头，一台14T矿机的功耗大约是1300W，1天消耗大约31度电，按照北京市民用电0.488元/度计算，1天电费成本大约为15元。在加上其他的成本，1台矿机1天的收益可能只有5元左右。 当然，现实中矿场的用电成本一般没有这么高，但究竟有多低则都有可能。同时其他成本同样没有统一的标准。所以有的矿场综合成本很高，有些就较低。造成了同样是熊市 挖矿，有些矿工的利润依然可观，有矿工却已经难以维持。 另外，还有一个层面。假设币价跌破了关机价格，有很多矿工关掉机器停止挖矿，由于全网算力下降，留下来坚持挖矿的矿工同样时间内会挖到更多的币，会弥补币价下跌造成的损失，达到一个新的盈亏平衡，可能由赔钱转为赚钱。