在以太坊从工作量证明（PoW）转向权益证明（PoS）的“合并”（The Merge）之前，以太坊矿机是支撑其网络安全和交易处理的核心，而衡量矿机性能的关键指标便是“算率”（Hash Rate），理解以太坊矿机算率的计算方法、影响因素以及其重要性，对于矿工选择硬件、优化收益至关重要，尽管以太坊已不再依赖PoW，回顾这一计算过程仍有助于我们理解区块链共识机制的本质。

什么是以太坊矿机算率？

以太坊矿机算率,通常指其每秒能够进行的哈希运算次数，哈希运算是一种将任意长度的输入数据转换为固定长度输出的单向函数，在以太坊挖矿中，矿机需要不断尝试不同的随机数（Nonce），使得区块头的哈希值小于或等于一个目标值，算率越高，意味着矿机每秒尝试的随机数数量越多，找到有效解的概率也就越大，从而获得出块奖励的机会也就越高。

以太坊挖矿最初使用的是Ethash算法,这是一种基于有向无环图（DAG）的内存哈希算法，它不仅考验矿机的算力，也对内存（显存）容量和速度有较高要求。

以太坊矿机算率如何计算？

以太坊矿机算率的计算通常不是手动进行的,而是由矿机厂商在设计和生产过程中通过硬件规格和测试得出，并在产品规格中标明，对于矿工而言，更常见的是通过矿机管理软件或监控工具来实时查看算率。

其理论计算基础可以简化为：

算率 (Hashes per second, H/s) = 每秒进行的哈希运算次数

在实际应用中,算率的单位会根据数值大小有所不同：

  • H/s：哈希每秒
  • KH/s：千哈希每秒 (1,000 H/s)
  • MH/s：兆哈希每秒 (1,000,000 H/s)
  • GH/s：吉哈希每秒 (1,000,000,000 H/s)
  • TH/s：太哈希每秒 (1,000,000,000,000 H/s)

对于Ethash算法而言,算率的计算还与DAG文件密切相关，DAG是一个随着以太坊网络发展而不断增大的数据集（目前每 epoch（约13天）会增长，每个epoch约8MB），矿机需要将DAG数据加载到显存中才能进行高效的哈希运算，显存的大小决定了矿机能够支持的最大DAG尺寸，进而影响了其可挖矿的时长和算率发挥，一张拥有8GB显存的显卡，在某个epoch可能满负荷运行，但随着DAG增大到超过8GB可容纳的范围时，算率就会下降（此时称为“减产”）。

影响以太坊矿机算率的关键因素

  1. 硬件性能：

    • GPU核心/流处理器数量与频率：这是决定算力的基础，更多的核心和更高的频率意味着更强的并行计算能力。
    • 显存（VRAM）容量与速度：Ethash算法对显存要求高，显存容量决定了能容纳的最大DAG大小，避免算率下降；显存速度则影响数据读取效率，间接影响算率。
    • 散热设计：良好的散热能保证GPU在长时间高负载运行时不会因过热而降频，从而维持稳定的算率。
    • 电源供应：稳定充足的电力供应是矿机正常工作的前提，劣质电源可能导致供电不足，影响算率稳定性甚至损坏硬件。

  2. 挖矿软件与设置：

    • 挖矿软件：不同的挖矿软件（如PhoenixMiner, Gminer, NBMiner等）对不同型号GPU的优化程度不同，可能导致算率略有差异。
    • 超频设置：适当调整GPU的核心频率、显存频率、功耗限制等参数可以在硬件允许范围内提升算率，但同时也增加了功耗和发热风险，需要谨慎操作并做好散热。
    • 驱动程序：最新版本的显卡驱动通常包含性能优化，可能对挖矿算率有积极影响。

  3. 网络与环境因素：

    • 矿池设置：连接到稳定的矿池并确保网络通畅，避免因网络问题导致算率波动或掉线。
    • 温度与湿度：适宜的矿房环境温度（通常建议25-30°C）和湿度有助于硬件保持最佳工作状态。

算率的重要性与实用意义

  1. 挖矿收益的直接决定因素：在以太坊PoW时代，算率越高，矿工获得区块奖励的概率越大，挖矿收益也就越高，算率是衡量挖矿能力最核心的指标。
  2. 选择矿机的依据：矿工在购买矿机时，会根据算率、功耗、价格等参数计算回本周期和投资回报率（ROI），算率是其中最重要的考量。
  3. 矿场规划的参考：大规模矿场需要根据所有矿机的总算率来规划电力供应、散热设施和网络带宽。
  4. 网络安全性的体现：整个以太坊网络的总算率（全网算率）越高，网络就越安全，因为攻击者需要掌控超过51%的算率才能进行恶意攻击，成本也随之急剧上升。

算率监控与优化

矿工通常会使用矿机管理软件（如Antminer OS, HiveOS, etc.）或矿池提供的界面来实时监控每台矿机的算率、温度、功耗、在线率等关键信息，一旦发现算率异常下降，需要及时排查原因，可能是硬件故障、过热降频、软件设置问题或网络连接问题。