比特币挖矿机,简称矿机,指的是用于赚取比特币的电脑,这类电脑一般有专业的挖矿芯片,多采用安装大量显卡的方式工作,耗电量较大。计算机下载挖矿软件后运行SHA256哈希算法,通过解决数学难题完成交易验证并防止双重支付问题,成功生成新区块的矿工可获得区块奖励和交易手续费。
比特币挖矿机价格从一台2、300元到20万元不等,任何一台电脑都能成为挖矿机,只是收益会比较低,可能十年都挖不到一个比特币,故已开发出专业的比特币挖矿机,主要挖矿机有着ASIC矿机、GPU矿机、IPFS矿机和FPGA矿机4种类型,但也存在着电费高、硬件支出、系统安全等风险。
简介
比特币(Bitcoin)是一种由开源的P2P软件产生的网络虚拟货币。比特币挖矿制度为通过计算机硬件为比特币网络开展数学运算的过程。比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为。P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。矿工们通过为比特币网络提供算力来换取获得比特币奖励的机会。矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上。比特币挖矿开始于CPU或者GPU这种低成本的硬件,不过随着比特币的流行,挖矿的过程出现较大变化。如今,挖矿活动转移到现场可编程门阵列上来,通过优化可以实现哈希速度,这种模式的挖矿效率非常高。
任何一台电脑都能成为挖矿机,只是受益会比较低,可能十年都挖不到一个比特币。挖矿是增加比特币货币供应的一个过程,同时还保护着比特币系统的安全,防止欺诈交易,避免"双重支付"。很多公司已经开发出专业的比特币挖矿机,这种搭载特制挖矿芯片的矿机,要比普通的电脑运算速率高几十倍或者几百倍。每10分钟就会有一个新的区块被“挖掘”出来,每个区块里包含着从上一个区块产生到目前这段时间内发生的所有交易,这些交易被依次添加到区块链中。
特点
价格及性能
比特币挖矿机的价格从一台两三百元到20万元不等。从2011年到2013年,高配置的比特币“挖矿机”从1万元涨到了30万元,但性能也比此前好了不少。据业内人士介绍,以前的老机器100天才能挖到1个比特币,如今(2013年)的机器,100天就能挖到3.5个。
按照国内组装团队公布的矿机资料,一台售价3000元的最低配置挖矿机,按照比特币挖矿速度,30多天便可以回本。采矿速度10G/s的机器每天24小时能挖到大约0.03个比特币,而13G/s的机器按照2013年的全网算力和难度,每天24小时能挖大约0.035个比特币。
产值
按照比特币产出的运算公式,几乎每逢4年都会产出减半,最终达到极值2100万个。而每逢此时,都会大幅升值。这种没有中央银行控制的货币,与不断量化宽松的现实货币相比,也将会不断升值。到2013年,比特币已经产生出了大约1100万个。
硬件支出
挖矿实际是性能的竞争、装备的竞争,由非常多张显卡组成的挖矿机,哪怕只是HD6770这种中低端显卡,“组团”之后的运算能力还是能够超越大部分用户的单张显卡的。而且这还不是最可怕的,有些挖矿机是更多这样的显卡阵列组成的,数十乃至过百的显卡一起来,显卡本身也是要钱的,算上硬件价格等各种成本,挖矿存在相当大的支出。
原理
比特币系统由用户(用户通过密钥控制钱包)、交易(交易都会被广播到整个比特币网络)和矿工(通过竞争计算生成在每个节点达成共识的区块链,区块链是一个分布式的公共权威账簿,包含了比特币网络发生的所有的交易)组成。
比特币矿工通过解决工作量证明机制下的计算问题,参与比特币网络的运行管理,主要承担确认交易及防止双重支付的职责。这一过程基于算力竞争的记账权机制,网络中的节点通过竞争获得记账机会,成功获得记账权的节点将获得比特币作为奖励,从而保障区块链网络的去中心化记账过程。由于散列运算是不可逆的,查找到匹配要求的随机调整数非常困难,需要一个可以预计总次数的不断试错过程。这时,工作量证明机制就发挥作用了。当一个节点找到了匹配要求的解,那么它就可以向全网广播自己的结果。其他节点就可以接收这个新解出来的数据块,并检验其是否匹配规则。如果其他节点通过计算散列值发现确实满足要求(比特币要求的运算目标),那么该数据块有效,其他的节点就会接受该数据块。
中本聪把通过消耗CPU的电力和时间来产生比特币,比喻成金矿消耗资源将黄金注入经济。比特币的挖矿与节点软件主要是透过点对点网络、数字签名、交互式证明系统来进行发起零知识证明与验证交易。每一个网络节点向网络进行广播交易,这些广播出来的交易在经过矿工(在网络上的计算机)验证后,矿工可使用自己的工作证明结果来表达确认,确认后的交易会被打包到数据块中,数据块会串起来形成连续的数据块链。每一个比特币的节点都会收集所有尚未确认的交易,并将其归集到一个数据块中,矿工节点会附加一个随机调整数,并计算前一个数据块的SHA256散列运算值。挖矿节点不断重复进行尝试,直到它找到的随机调整数使得产生的散列值低于某个特定的目标。
相关信息
2018年2月15日报道,由于中国监管层对于虚拟货币挖矿产业的监管逐渐收紧,各大矿主纷纷另寻出路,将业务转移至马来西亚、白俄罗斯、加拿大甚至冰岛等电力资源丰沛且成本较低的地区。
收益
比特币的发行和交易的完成是通过挖矿来实现的,它以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币,它作为coinbase交易奖励给找到区块的矿工。每个区块的奖励不是固定不变的,每开采210000个区块,大约耗时4年,货币发行速率降低50%。在比特币运行的第一个四年中,每个区块创造出50个新比特币。每个区块创造出12.5个新比特币。预计到2140年,区块奖励将停止发行,此后矿工的收益将完全由交易费构成。除了块奖励外,矿工还会得到区块内所有交易的手续费。
挖矿机的风险
电费问题
显卡“挖矿”要让显卡长时间满载,功耗会相当高,电费开支也会越来越高。国内外有不少专业矿场开在水电站等电费极其低廉的地区,而更多的用户只能在家里或普通矿场内挖矿,电费自然不便宜。甚至云南省某小区有人进行疯狂挖矿导致小区大面积跳闸,变压器被烧毁的案例。
硬件支出
挖矿实际是性能的竞争、装备的竞争,有些挖矿机是更多这样的显卡阵列组成的,数十乃至过百的显卡一起来,硬体价格等各种成本本身就很高,挖矿存在相当大的支出。除了烧显卡的机器,一些ASIC(应用专用集成电路)专业挖矿机也在投入战场,ASIC是专门为哈希运算设计的,计算能力也相当强劲,而且由于它们的功耗远比显卡低,因此更容易形成规模,电费开销也更低,单张独立显卡很难与这些挖矿机竞争,但与此同时,这种机器的花费也更大。
货币安全
比特币的支取需要多达数百位的密钥,而多数人会将这一长串的数字记录于电脑上,但经常发生的如HDD损坏等问题,会让密钥永久丢失,这也导致了比特币的丢失。
系统风险
系统风险在比特币这个里面非常常见,最常见的当属于分叉。分叉会导致币价下跌,挖矿收益锐减。不过很多情况表明,分叉反而让矿工收益,分叉出来的竞争币也需要矿工的算力来完成铸币和交易的过程,为了争取更多的矿工,竞争币会提供更多的区块奖励及手续费来吸引矿工。风险反而成就了矿工。
矿机种类
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SHA256算法,那么比特币ASIC矿机芯片就被设计为仅能计算SHA256,所以就挖矿而言,ASIC矿机芯片的性能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。
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。
IPFS矿机
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HDD,配备千兆或更高速度的网卡,使用超低功耗的架构处理器等等。
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。FPGA(Field-ProgrammableGateArray),中文名叫FPGA。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。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。
参考资料 >
网研网语 | 区块链概述及技术分析.网易.2025-08-17
挖矿到底挖的个啥?史上最强矿机知识汇总|矿机_新浪财经_新浪网.http://finance.sina.com.cn/blockchain/roll/2018-11.2021-11-05