什么是比特幣挖礦？

比特幣挖礦是將交易正式輸入區(qū)塊鏈的過程。這也是新比特幣進入流通的方式。

挖礦是由礦工使用硬件和軟件生成的加密數(shù)字，該數(shù)字等于或小于比特幣網(wǎng)絡(luò)難度算法設(shè)定的數(shù)字。

第一個找到問題解決方案的礦工將獲得比特幣作為獎勵，然后這個過程重新開始。這種獎勵是一種激勵，激勵礦工協(xié)助挖礦的主要目的：獲得在區(qū)塊鏈上記錄交易的權(quán)利，以供網(wǎng)絡(luò)驗證和確認。

在投入時間和購買昂貴的設(shè)備之前，請繼續(xù)閱讀以了解采礦是否真的適合您。

關(guān)鍵要點

• 比特幣礦工因創(chuàng)建添加到區(qū)塊鏈的新區(qū)塊而獲得比特幣作為獎勵。
• 由于競爭激烈，挖礦獎勵可能很難獲得。
• 參與者發(fā)現(xiàn)解決方案的概率與網(wǎng)絡(luò)的總挖掘能力有關(guān)。
• 比特幣挖礦需要大量的硬件投資。
• 礦工需要一個或多個專門為挖礦而設(shè)計的專用集成電路（ASIC）才能具有競爭力。

根據(jù)專業(yè)風(fēng)格標準，當提到加密貨幣的概念和網(wǎng)絡(luò)時，比特幣的拼寫為大寫“B”。當提到加密貨幣本身或單個代幣時，拼寫為小寫“b”。

比特幣挖礦過程如何運作

挖礦是一個復(fù)雜的過程，但簡而言之，當錢包之間進行交易時，地址和金額會被輸入到區(qū)塊鏈上的一個區(qū)塊中。該區(qū)塊被分配一些信息，并且區(qū)塊中的所有數(shù)據(jù)都會經(jīng)過加密算法（稱為哈希）。哈希的結(jié)果是一個 64 位十六進制數(shù)，或哈希值。

哈希

以下是哈希的一個示例：

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上面的數(shù)字有 64 位。您可能已經(jīng)注意到，該數(shù)字不僅由數(shù)字組成，還包含字母。這是為什么呢？

十進制以 100 為基數(shù)（例如 1% = 0.01）。這反過來意味著多位數(shù)字的每一位都有 100 種可能，即從 0 到 99。在計算中，十進制被簡化為以 10 為基數(shù)，即從 0 到 9 的數(shù)字。

另一方面，十六進制表示以 16 為基數(shù)，因為“hex”源自希臘語中的“六”，而“deca”源自希臘語中的“十”。在十六進制系統(tǒng)中，每個數(shù)字都有 16 種可能。但是，我們的數(shù)字系統(tǒng)只提供 10 種表示數(shù)字的方式（從零到九）。一個 10 位數(shù)的數(shù)字將有 10 10 種可能（100 億）——出于安全目的，加密技術(shù)需要比這更多的可能性。

這就是使用字母的原因——具體來說，就是字母 A、B、C、D、E 和 F。使用這種組合，可以使用生成 64 位哈希值的哈希函數(shù)生成 16 64 種可能的組合（1.1579 個 novemvigintillion）。一個 novemvigintillion 是 1 后面跟著 90 個零。

圖片由 Sabrina Jiang 提供，? Investopedia 2021

目標哈希和隨機數(shù)

礦工試圖生成一個低于網(wǎng)絡(luò)目標哈希值的數(shù)字。比特幣礦工每秒可以生成數(shù)萬億個哈希，因此網(wǎng)絡(luò)必須設(shè)置一個非常高的平均嘗試次數(shù)來生成哈希。記住，64 位哈希有 16 64種可能性，目標哈希是一個十六進制數(shù)，具有用于控制比特幣哈希率的特定值。

礦工通過調(diào)整nonce來進行這些猜測，nonce 是被哈希信息的一部分?！癗once”是“只使用一次的數(shù)字”的縮寫，它是生成這些 64 位十六進制數(shù)字的關(guān)鍵。由于大小限制，存儲 nonce 的區(qū)塊字段僅允許最多約 45 億個數(shù)字；必須使用另一個計數(shù)器對其進行滾動，因為生成 45 億個哈希值只需不到一秒鐘。這個計數(shù)器來自 coinbase 交易字段，該字段要大得多 - 它被稱為額外的 nonce。使用 nonce 和額外的 nonce 作為計數(shù)器，區(qū)塊鏈能夠生成天文數(shù)字的嘗試次數(shù)。

當信息被哈?；瘯r，除非發(fā)生任何變化，否則它總是會產(chǎn)生相同的輸出。因此，挖礦程序會將第一個 nonce 為零的區(qū)塊信息通過哈希函數(shù)發(fā)送。如果該數(shù)字是錯誤的，則將 nonce 的值增加一，然后重新生成哈希。這一直持續(xù)到生成一個值小于目標哈希的哈希為止。

以下是一些哈希值的示例以及它們是否會幫助礦工成功的標準：

注意：這些都是虛構(gòu)的哈希。

圖片由 Sabrina Jiang 提供，? Investopedia 2021

哈希示例

因此，如果你使用在線 SHA256 生成器對“Hello World!”進行哈希處理，你可能會得到：

7f83b1657ff1fc53b92dc18148a1d65dfc2d4b1fa3d677284addd200126d9069

在末尾添加一個數(shù)字，如“Hello World!0”，然后重新散列。你可能會得到：

e59f8bdf1305e382a4919ccefd613d3eebae612aa4c443f3af2d65663de3b075

然后，將數(shù)字加一，即“Hello World!1”，并重復(fù)執(zhí)行。你可能會得到：

9e2be792bcd092bd5ab7bdac7bda1ae5d0db9f6d052a3c819615900c7c06e9be

這就是挖礦，但它是由挖礦程序自動完成的。礦工網(wǎng)絡(luò)需要數(shù)萬億次嘗試才能找到解決方案。

490163 區(qū)塊的挖礦

下面的截圖取自 Blockchain.info 網(wǎng)站，它或許能幫助您一目了然地將所有這些信息整合在一起。您正在查看的是第 490163 號區(qū)塊被挖掘時發(fā)生的所有事情的摘要。

生成獲勝哈希的隨機數(shù)是 731511405（請記住，隨機數(shù)從零開始，每次嘗試都會增加一，并使用額外的隨機數(shù)作為附加計數(shù)器進行滾動——可能進行了數(shù)萬億次嘗試）。目標哈希顯示在頂部?！爸欣^者”字段中的 AntPool 條目指的是這個特定的區(qū)塊是由 AntPool（最成功的采礦池之一）完成的。

如您在此處所見，對比特幣社區(qū)的貢獻是礦池確認了此區(qū)塊的 1,768 筆交易。如果您想查看此區(qū)塊的所有 1,768 筆交易，請轉(zhuǎn)到此頁面并瀏覽“交易”部分。

區(qū)塊鏈資訊

您還會注意到此區(qū)塊的難度級別。比特幣網(wǎng)絡(luò)的目標是每 10 分鐘左右產(chǎn)生一個區(qū)塊。該系統(tǒng)旨在每 2,016 個區(qū)塊或大約每兩周（基于參與者數(shù)量）評估和調(diào)整一次挖礦難度。這并不總是導(dǎo)致 10 分鐘的區(qū)塊時間，但很接近。

挖礦難度數(shù)字表示為 2,016 除以上一時期挖出一個區(qū)塊所需的平均時間，再乘以舊的難度級別，即：

= 舊難度 x (2,016 ÷ 上一時期平均挖礦時間)

最低難度等級為 1.0。數(shù)字越高，解決方案越難找到。2024 年 12 月 5 日（12 月 1 日測量）的難度等級為 102.89 萬億。您可能會看到它發(fā)布為 102.89T。

為什么比特幣需要礦工

區(qū)塊鏈挖礦是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為驗證區(qū)塊中包含的信息而進行的計算工作。因此，實際上，礦工實際上是因其作為審計員的工作而獲得報酬。他們正在進行比特幣 (BTC)交易的首次驗證，打開一個新區(qū)塊，并因其工作而獲得獎勵。

為什么要挖掘比特幣？

人們投入時間和金錢進行挖礦的主要原因之一是獲得比特幣獎勵，隨著時間的推移，比特幣變得非常有價值。例如，2024 年 12 月 5 日，比特幣價格首次突破 100,000 美元，在 Coinbase 上收盤價超過 101,000 美元。當時的獎勵為 3.125 比特幣。當天交易結(jié)束時，該獎勵價值約為 315,625 美元。

比特幣挖礦的獎勵每四年減少一半。

2009 年首次開采時，一個區(qū)塊可為您賺取 50 BTC。2012 年，這一數(shù)字減半為 25 BTC。到 2016 年，這一數(shù)字再次減半為 12.5 BTC。2020 年 5 月 11 日，獎勵再次減半為 6.25 BTC。2024 年 4 月，獎勵再次減半為 3.125 BTC。

由于減半過程和價格上漲，礦工希望獲得盡可能多的比特幣，因為新幣的供應(yīng)量正在逐漸減少。大約在 2140 年，將不再產(chǎn)生新的比特幣。

挖礦的競爭激勵將消失，只有交易費才是參與比特幣網(wǎng)絡(luò)的理由。一些礦工可能仍會參與其中，以參與去中心化貨幣，但如果沒有獎勵，大多數(shù)人可能都不想挖礦。除非費用增加到足以讓他們覺得值得。

圖片由 Sabrina Jiang 提供，? Investopedia 2021

如果你想估算你設(shè)備的哈希率可以挖掘多少比特幣，采礦池 NiceHash 在其網(wǎng)站上提供了一個有用的計算器。其他網(wǎng)絡(luò)資源也提供類似的工具。

挖掘 1 個比特幣需要多長時間？

比特幣獎勵每四年左右會減少一半，這一事件稱為“減半”，即當區(qū)塊鏈處理完另外 210,000 個區(qū)塊時。具體時間會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參與度和哈希率略有不同。

最新一次減半發(fā)生在 2024 年 4 月，獎勵降至每 10 分鐘 3.125 個。2028 年，每 10 分鐘將開采 1.5625 個比特幣。2032 年，需要 10 分鐘才能開采 0.78125 個比特幣?？紤]到這些數(shù)字，你可以看出沒有辦法專門開采一個比特幣。

但是，您可以使用平均出塊時間和區(qū)塊獎勵來計算區(qū)塊鏈的創(chuàng)建率。例如，2024 年 12 月 5 日，區(qū)塊鏈的平均出塊時間為 9.796 分鐘，獎勵為 3.125 比特幣。

因此，公式如下：

區(qū)塊時間÷區(qū)塊獎勵=1 BTC的平均匯率

因此，當天區(qū)塊鏈創(chuàng)建1 BTC的速率為：

9.796 分鐘 ÷ 3.125 BTC = 3.13 分鐘

由于網(wǎng)絡(luò)哈希率導(dǎo)致區(qū)塊鏈的平均區(qū)塊創(chuàng)建時間發(fā)生變化，該速率也會隨之變化。

挖掘比特幣需要什么

比特幣網(wǎng)絡(luò)挖礦能力的大部分由大型挖礦公司和礦池擁有。如果您擁有最新、最快的圖形處理單元之一，仍然可以使用普通家用個人計算機參與比特幣挖礦。但是，僅使用計算機中的單個 GPU 進行挖礦獲得任何獎勵的機會微乎其微。您需要找到一個礦池（如下所述）來增加您的機會。

例如，你花幾千美元購買的一張?zhí)幚砜ㄋ淼乃懔€不到網(wǎng)絡(luò)挖礦能力的 0.001%。你可能需要很長時間（甚至永遠）才能解決哈希問題，因為這完全取決于你的機器每秒能生成多少個哈希。找到下一個區(qū)塊的機會如此渺茫，你可能永遠無法收回你的投資。

挖礦硬件

為了能夠成功挖礦，你需要為你的計算機投資一個頂級圖形處理單元（GPU，通常稱為視頻卡）或?qū)Ｓ眉呻娐罚ˋSIC）。功能強大的 GPU 的價格范圍約為 1,000 至 2,000 美元；ASIC 的價格則要高得多，可能達到數(shù)萬美元。

如今，比特幣挖礦網(wǎng)絡(luò)的大部分哈希算力幾乎完全由 ASIC 機器挖礦場和個人礦工池組成。ASIC 比 CPU 或 GPU 強大許多個數(shù)量級。隨著新芯片的開發(fā)和部署，它們每年都會獲得更高的哈希算力和能效。如果價格合適（超過 11,000 美元），您可以在 335TH 上進行挖礦，每兆哈希 16.0 焦耳（每秒 1 萬億哈希，16 瓦）。

有許多更便宜的硬件版本，但是你付的錢越多，哈希速度就越快。

采礦池

礦池由第三方運營 ，負責(zé)協(xié)調(diào)礦工團隊。通過在礦池中共同工作并讓所有參與者分享收益，礦工獲得回報的機會比單獨工作更大。

大多數(shù)礦池使用基于您貢獻的工作量的支付系統(tǒng)。例如，如果您的 GPU 每秒提供 121 兆（百萬）哈希，而礦池的總哈希率為每秒 121 艾（千萬億）哈希，那么您的獎勵（基于您貢獻的工作份額）將非常少。

挖礦的弊端

挖礦的風(fēng)險一般都是財務(wù)風(fēng)險。比特幣挖礦需要你花費大量精力和金錢購買價值數(shù)百或數(shù)千美元的設(shè)備，而且很有可能得不到任何回報。

在某些司法管轄區(qū)，開采和使用比特幣并不合法。在投資采礦設(shè)備之前，最好先研究一下您所在國家/地區(qū)的監(jiān)管立場和對加密貨幣的總體看法。

人們對比特幣挖礦對環(huán)境的影響和碳足跡存在一些擔(dān)憂。例如，網(wǎng)絡(luò)所需的能源非常巨大，有人估計其相當于一些小國使用的能源。

盡管 ASIC 的微芯片效率已大幅提升，但大型挖礦公司仍會產(chǎn)生大量電子垃圾，因為它們不斷升級設(shè)備以滿足保持競爭力所需的不斷增長的哈希速度。Digiconmist 估計，每年產(chǎn)生的電子垃圾量為 39.89 千噸。

采礦設(shè)備也會產(chǎn)生大量熱量，因此您的冷卻費用可能會增加，特別是如果您有一臺或多臺 ASIC 每天 24 小時運行。

然而，人們正在努力減輕這種負面外部性，為挖礦業(yè)務(wù)尋找更清潔、更綠色的能源（如地?zé)峄蛱柲埽┎⒗锰佳a償額度。此外，一些司法管轄區(qū)已采取行動，減少比特幣對氣候和環(huán)境的不利影響。

哪些地方比特幣挖礦是非法的？

比特幣挖礦在許多國家都是合法的，但由于對電網(wǎng)能力、電網(wǎng)容量和氣候變化的擔(dān)憂，這項活動正受到更嚴格的監(jiān)管。許多國家已經(jīng)頒布了臨時禁令或引入了立法，導(dǎo)致挖礦成本過高，而其他國家則徹底禁止了挖礦。以下是一些國家針對比特幣挖礦采取的一些行動：

• 巴拉圭：于2024年4月實施為期至少六個月的臨時采礦禁令。
• 瑞典：對用于加密貨幣挖掘的能源征收 6,000% 的稅。
• 挪威：2024 年提出一項提案，要求數(shù)據(jù)中心申請其預(yù)期的活動，允許政府駁回加密貨幣挖掘或其他不受歡迎的數(shù)據(jù)中心活動的請求。
• 中國：2021 年全面禁止加密貨幣挖礦。
• 哈薩克斯坦：2022 年和 2023 年增加了用于加密貨幣挖礦的能源稅，并決定僅在能源過剩時才允許進行加密貨幣挖礦。

常見問題解答

普通人可以進行比特幣挖礦嗎？

個人可以參與比特幣挖礦，但收益已不如從前。如果您仍想?yún)⑴c挖礦，請務(wù)必檢查您所在國家/地區(qū)的法規(guī)，以確保您可以合法參與挖礦。

挖掘比特幣是否違法？

許多國家已將大規(guī)模開采比特幣定為非法或成本過高，但個體礦工應(yīng)該檢查其國家的法律，以確保不會因開采加密貨幣而陷入麻煩。

比特幣挖礦可以被追蹤嗎？

比特幣可以通過區(qū)塊鏈地址追溯到礦工，但除非他們在使用了解客戶驗證的交易所將比特幣兌換成法定貨幣，否則無法識別地址所有者。在采礦非法或?qū)ζ淠茉词褂谜魇崭叨愘M的國家，采礦能源消耗的增加可能會引起注意?？紤]比特幣采礦時，最好遵守您所在司法管轄區(qū)的法律。