随着数字货币的兴起,“挖矿”一词逐渐进入公众视野,比特币和以太坊作为当前最主流的两种加密货币,其挖矿机制更是许多人关注的焦点,本文将为您梳理比特币与以太坊挖矿的核心常识,帮助您快速了解这一领域的基本概念。

什么是挖矿?

挖矿在加密货币领域,是指矿工通过计算机硬件(主要是显卡ASIC或GPU)进行复杂的数学运算,争夺记账权的过程,一旦成功记账,矿工将获得一定数量的新币作为奖励,同时交易信息会被永久记录在区块链上,确保了网络的安全与去中心化。

比特币(Bitcoin, BTC)挖矿常识

  1. 核心原理:工作量证明(PoW) 比特币挖矿基于工作量证明机制,矿工需要竞争解决一个复杂的数学难题——即找到一个特定的数值(称为“Nonce”),使得当前区块头的哈希值小于目标值,这个过程需要大量的计算能力尝试。

  2. 挖矿硬件:从CPU到ASIC

    • 早期阶段:CPU挖矿。
    • GPU时代:显卡挖矿,因其并行计算能力强一度盛行。
    • ASIC时代:专用集成电路芯片的出现,因其专为特定哈希算法(如比特币使用的SHA-256)设计,算力远超GPU和CPU,成为比特币挖矿的主流硬件,比特币挖矿几乎被ASIC矿机垄断。
  3. 矿池(Mining Pool) 由于单个矿工算力有限,独自挖到比特币的概率极低,矿工们会组成矿池,将算力集中起来,共同参与挖矿,一旦成功挖到区块,奖励会根据各矿工贡献的算力按比例分配,这大大提高了挖矿的稳定性和收益预期。

  4. 难度调整(Difficulty Adjustment) 比特币网络会大约每2016个区块(约两周)调整一次挖矿难度,目的是保证无论算力如何变化,平均出块时间稳定在10分钟左右,全网算力上升,难度增加;算力下降,难度降低。

  5. 区块奖励与减半(Halving) 比特币的区块奖励是矿工的主要收入来源,比特币协议规定,每挖出21万个区块(约四年),区块奖励会减半,这被称为“减半”,截至目前,比特币已完成三次减半,当前区块奖励为6.25 BTC,减半机制控制了比特币的总量上限(2100万枚),并对币价有重要影响。

  6. 电力与散热 ASIC矿机功耗巨大,电力成本是挖矿最主要的运营支出之一,矿场通常选择电价低廉的地区,强大的散热系统也必不可少,以保证矿机稳定运行。

以太坊(Ethereum, ETH)挖矿常识(注:以太坊已转向PoS,此处为历史挖矿常识)

  1. 核心原理:工作量证明(PoW)与Ethash算法 以太坊在“合并”(The Merge)之前,同样采用工作量证明机制,但其使用的哈希算法是Ethash,Ethash算法是一种内存-hard算法,设计初衷是为了抵制ASIC矿机,鼓励普通用户使用GPU进行挖矿。

  2. 挖矿硬件:GPU主导 由于Ethash算法对显卡(GPU)的显存有一定要求,而GPU在并行处理方面具有优势,因此以太坊挖矿长期由GPU主导,矿工会选择显存大、性价比高的显卡组建矿机。

  3. 矿池与收益分配 与比特币类似,以太坊矿工也大多加入矿池进行协作挖矿,收益分配方式也多采用按算力贡献比例分配。

  4. DAG(有向无环图) 以太坊的每个区块都有一个对应的DAG文件,用于Ethash计算,随着以太坊网络的运行,DAG文件会逐渐增大(每30万个区块约增大一次,约4-5年),这对GPU的显存提出了更高的要求,显存不足的显卡将无法参与未来的挖矿。

  5. 以太坊2.0与合并(The Merge) 以太坊网络正在从PoW转向权益证明(PoS)机制,这一转变被称为“合并”,合并完成后,传统的GPU挖矿将不再适用于以太坊,取而代之的是质押者通过锁定ETH来验证新区块并获得奖励,这意味着以太坊挖矿的历史篇章已经翻过。

比特币与以太坊挖矿的异同

  • 相同点
    • 均基于工作量证明(PoW)机制(以太坊已转向PoS)。
    • 均需要消耗大量算力和电力。
    • 矿工通过竞争记账权获得区块奖励。
    • 均有矿池存在,以提高挖矿收益稳定性。
  • 不同点
    • 算法不同:比特币用SHA-256,以太坊(历史挖矿)用Ethash。
    • 硬件不同:比特币以ASIC为主,以太坊(历史挖矿)以GPU为主。
    • 区块时间不同:比特币约10分钟,以太坊(历史挖矿)约12-15秒。
    • 总量上限:比特币有明确总量上限(2100万),以太坊(PoS后)无硬性上限,但有通缩机制。
    • 智能合约与生态:以太坊支持智能合约,生态更丰富,挖矿不仅是ETH发行,还涉及Gas费。

挖矿的风险与考量

  1. 高成本投入:硬件采购、电力、散热、场地等都需要大量资金。
  2. 市场波动风险:币价波动直接影响挖矿收益,可能出现“挖矿即亏损”的情况。
  3. 政策风险:各国对加密货币及挖矿的政策不同,禁令或限制会直接影响挖矿活动。
  4. 技术风险:网络升级、算法变更(如以太坊合并)可能导致现有硬件和挖矿方式失效。
  5. 竞争加剧:全网算力不断提升,挖矿难度加大,个体小矿工的生存空间被压缩。