什么是比特币挖矿？

比特币挖矿是如何运作的？

比特币挖矿得名于“寻找”（挖矿）新区块所需的工作量。就像模拟世界的矿工需要消耗能量来寻找黄金、煤炭或锂矿一样，比特币挖矿也需要矿工消耗能量来寻找新区块。

比特币区块链上的每个新区块都是新交易的容器。比特币挖矿使用工作量证明（PoW）作为共识（协议）机制，将新区块添加到区块链中。挖矿成本高昂，因此更改已发生的交易几乎不可能。

比特币挖矿过程的核心是哈希运算，这是一种将一个值或一组数据转换为另一个值的加密方法。比特币网络使用 SHA-256（256 位安全哈希算法）算法来完成这项任务。

生成的哈希值是一个64个字符的十六进制（字母和数字）值。以下是使用SHA-256算法对比特币白皮书标题进行哈希运算的示例。

哈希函数在比特币挖矿过程中扮演着至关重要的角色，贯穿整个过程的多个步骤。如果输入数据中的一个字母或字符发生变化，最终得到的哈希值也会发生显著变化。

比特币挖矿概述

以下是对采矿过程本身的简要概述。

1. 每个区块都有一个哈希值。例如，比特币区块链中的第一个区块，称为创世区块，其哈希值为：000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f。
2. 前一个区块的哈希值链接到下一个区块。区块链中的“链”正是通过这种利用哈希值链接区块的方式产生的。该哈希值会成为哈希区块头的一部分，用于计算链中下一个区块的哈希值。
3. 内存池中的待处理交易也必须进行哈希处理。作为算法的一部分，存储在网络内存池中的待处理交易也会被哈希处理。如果矿工成功挖出下一个区块，这些交易将被包含在该区块中。
4. 矿工使用随机数（nonce）来猜测新区块的哈希值。随机数是一个只能使用一次的数字。矿工会尝试不同的随机数，直到区块哈希值的前导零数量达到挖出新区块所需的要求。在比特币诞生之初（2009年），网络每秒生成数千次哈希运算来猜测正确的随机数。如今，全球网络的哈希率已达到每秒数万亿次。

随着网络整体哈希率的波动，网络也会通过改变区块哈希中所需的前导零的数量来调整挖矿难度。

为什么比特币需要挖矿？

挖矿，更准确地说是工作量证明机制，是比特币网络安全的关键所在，因为挖矿成本高昂，篡改交易的成本极其高昂。一个恶意矿工如果想要篡改之前的交易，就必须消耗大量的能量进行挖矿，而且挖矿速度还要比网络中的其他矿工更快。

例如，如果一个恶意矿工或矿工组更改了先前区块中的单个交易，那么该组也必须重新挖掘每个后续区块，因为区块是通过哈希值按顺序连接的。

根据设计，比特币网络会选择工作量证明最多的链分叉，因此，恶意矿工必须比网络中的其他矿工挖矿速度更快（而且没有挖矿奖励），才能使其替代分叉成为主分叉或主链。

比特币挖矿机制通过使用激励和惩罚机制而不是中介机构来维护账本，从而使比特币保持去中心化。

比特币挖矿的奖励是什么？

目前，挖到新区块的矿工可以获得两种形式的奖励。首先，挖到新区块的矿工会获得新铸造的比特币奖励，目前每个区块奖励 6.25 个比特币。这有时被称为区块补贴。

此外，获胜的矿工还能获得网络用户进行交易时支付的手续费。手续费金额会随着区块的不同而变化。这两种奖励的比较被称为比特币的手续费奖励比率。以下是使用比特币区块 827023 的示例。

挖比特币需要什么？

我们已经介绍了比特币挖矿的基础知识，但是你需要哪些设备？挖矿可以自己动手吗？

早期，比特币矿工使用CPU挖矿，用性能甚至不如如今智能手机的机器就能积累大量的比特币。如今，情况已大不相同。比特币网络算力的提升意味着挖矿难度的增加，CPU挖矿已不再可行。

如今，你需要一台配备一张或多张高性能显卡（也称为图形处理器或GPU）的电脑，但使用专用集成电路（ASIC）更有可能取得成功。这些专用芯片擅长一项任务：在本例中，就是比特币挖矿。ASIC 的哈希率远高于GPU，而且通常功耗更低。

比特币挖矿硬件

一套合格的比特币挖矿设备需要使用ASIC矿机才能保持竞争力。早在2018年，ASIC矿机就已经主导了整个行业，一台ASIC矿机的算力就相当于400台GPU。虽然GPU挖矿仍然可行，但使用挖矿服务（例如先挖其他加密货币，然后将挖矿奖励兑换成比特币）效率更高。

在知名挖矿设备供应商比特大陆（Bitmain），SHA-256优化型ASIC矿机的价格从约2200美元到近9000美元不等。价格更高的型号通常提供更高的算力、更好的能效，或两者兼备。许多新型ASIC矿机每万亿次哈希运算（Tehash）的能耗仅为25焦耳或更低。

直接开始挖比特币，预计每台机器需要投资数千美元。另一种选择是比特币云挖矿，它提供了一种无需购买硬件即可挖矿的方式，而是从维护设备的供应商那里租用算力。

比特币挖矿软件

用于比特币挖矿的软件

从像 CGMiner 这样的免费开源应用程序到像 Hiveon 这样的软件即服务 (SaaS) 解决方案（按矿机数量收取月费），选择范围很广。这些应用程序运行在您的本地计算机上，但可以与矿池对接，我们接下来会介绍矿池。

矿池

单人挖矿是可行的。然而，独自挖矿获得区块奖励的可能性极低。您可以考虑将算力贡献给矿池。矿池是由一群矿工共同协作组成的。当矿池挖到新区块时，池中的矿工会按比例分享区块奖励，通常基于他们贡献的算力。使用矿池通常会收取 1% 到 4% 的手续费。

如何开始比特币挖矿

比特币挖矿的第一步是确定你的投资金额，以及你是打算将挖矿作为爱好还是事业。如果是作为爱好，在许多地区（例如美国），你的挖矿支出不能抵税。相比之下，如果你是企业主，你可以合理地扣除设备折旧以及电力和软件成本。

为了帮助您做出决定，请寻找一款比特币挖矿计算器，它可以根据您预期的算力和电力成本来估算您可以获得的收益。

对于拥有少量算力的业余矿工或普通矿工来说，使用挖矿服务可能更划算。这些服务利用你的算力挖掘其他加密货币，然后将收益兑换成比特币。本质上，这些服务都是矿池，只不过矿池挖掘的并非比特币，而是 Ravencoin 或其他加密货币。

常用的挖矿服务选项包括：

• 不可开采的
• 库多米纳
• NiceHash

这些解决方案可用于比特币自动挖矿，即在计算机开机且空闲时使用计算机挖掘比特币或其他加密货币。

但是，请警惕比特币挖矿骗局。在电脑上安装挖矿软件之前，请务必进行研究、阅读评论并谨慎判断。

由于手续费和转换成本，正规挖矿服务的效率可能会有所降低。此外，请注意，您需要达到最低提现门槛才能提取挖矿奖励。

如何开始比特币挖矿——分步指南

为了演示基本设置，我们假设您想使用高端 GPU 或 ASIC 向矿池挖矿。

第一步：搭建或购买比特币挖矿设备

研究一下比特币挖矿设备的配置方案。你选择的GPU或ASIC矿机将承担大部分算力工作，但你还需要一块配备现代CPU的主板和至少8GB的DDR4内存。

对于GPU矿池挖矿，请考虑以下最低配置要求：

CPU：Ivy Bridge 或更新的
处理器；GPU：Nvidia GTX 970、AMD Vega Frontier Edition 或同等显卡；
8GB DDR 内存或更多

许多矿工选择投资ASIC矿机，以大幅提高算力。

热门比特币ASIC矿

• 迦南 AvalonMiner 1246
• 比特大陆蚂蚁矿机 S19 Pro
• MicroBT Whatsminer M30S++
• 比特大陆蚂蚁矿机 T19

在购买显卡或ASIC矿机之前，请务必检查其与主流挖矿软件（例如CGMiner）的兼容性。许多ASIC矿机供应商都提供比特币挖矿计算器，可以帮助您评估购买的收益和盈亏平衡点。

此外，还要考虑电源需求。额外的扩展卡或ASIC芯片需要更强大的电源。

最后，还要考虑散热问题。比特币挖矿会产生大量的热量。你需要一个配备足够散热片和风扇的大型机箱。有些矿工会搭建定制机箱，以实现最大的空气流通。

步骤 2：设置比特币钱包地址

使用矿池挖矿时，矿池会将您的挖矿奖励发送到您的比特币钱包地址。加密钱包保存着用于控制网络上加密货币和加密资产的私钥。

对于挖矿而言，您可能需要投资购买一个硬件钱包，并配合软件钱包使用。软件钱包通常是免费的，但能让您更便捷地访问资金。硬件钱包的作用类似于双因素身份验证，要求用户在单独的设备上确认交易。

比特币软件钱包

• 琥珀金
• 麻雀
• Bitcoin Core（用于运行完整节点）

比特币硬件钱包

• 冷卡 Mk4
• BitBox02
• Blockstream Jade

按照说明设置钱包地址并安全地存储您的助记词。

步骤三：安装比特币挖矿软件

你安装哪款挖矿软件可能取决于你选择哪个矿池进行挖矿。

例如，CGMiner 是一款开源解决方案，可让您优化硬件设置。这款免费的比特币挖矿软件允许您连接到所需的矿池和端口，并添加您的钱包地址。

开源比特币挖矿软件

• CGMiner
• MultiMiner（图形用户界面）
• BFGMiner

商业比特币挖矿软件

付费应用提供额外的管理功能，如果您运行多个挖矿设备，这些功能会非常方便。

• 超棒的矿工
• Hiveon 应用或 HiveOS

第四步：选择比特币矿池

研究可用的矿池及其支持的奖励类型和手续费。一般来说，比特币矿池会根据你贡献的算力占整个矿池算力的比例来支付奖励，并按比例分配。但是，矿池结构中存在一些重要的细节需要考虑，这些细节可能会影响收益。

常见的比特币挖矿奖励类型

• PPLNS（按最后 N 股支付）：这种奖励类型类似于纯比例奖励。但是，它不考虑每轮的股份总数，而是关注最后 N 股，忽略每轮的开始和结束。
• PPS（按份额付费）：每成功提交一份份额即可获得固定数量的比特币。预计资金池手续费会更高。
• FPPS（按份额全额支付）：FPPS 的运作方式与 PPS 类似，分享一定数量的固定区块奖励，同时也分享一些交易费用。

热门比特币矿池及配置指南

• AntPool：PPLNS 和 PPS 奖励
• F2Pool：PPS+奖励
• BTC.com：FPPS奖励

泳池费用最高可达 4%。

第五步：配置您的比特币软件

按照矿池提供的说明进行操作，即可成功开始挖矿。

至少，您通常需要以下物品：

• 挖矿算法（适用于支持多种加密货币的矿机）
• 池服务器地址
• 端口号（可能根据哈希率而定）
• 用于支付的钱包地址

例如，CGMiner 使用以下基本设置命令：

• CGMiner -a [挖矿算法] -o [矿池服务器] -u [用户名或钱包地址]

有些比特币池，例如 BTC.com，也需要注册流程。

第六步：开始挖矿

配置好挖矿软件后，就可以开始挖矿了。请检查挖矿软件的统计数据，查看是否有错误或成功提示。配置错误会导致您白白浪费电费挖矿却一无所获。您还可以在大多数矿池的控制面板上查看您的算力贡献和预期收益。

记录您获得收益时的收入和奖励价值。出于税务目的，挖矿奖励在美国等司法管辖区需要缴税，奖励的美元价值将成为您未来计算资本收益（或资本损失）的成本基础。

比特币挖矿的利弊

在决定投资硬件之前，请仔细权衡比特币挖矿的利弊。

优点

• 有助于维护比特币网络的安全
• 促进去中心化
• 能够产生长期利润
• 提供额外的收入来源

缺点

• 波动性和市场风险
• 电力和硬件成本
• 可能会产生税务负担，从而迫使出售比特币。
• 噪音大且发热

比特币云挖矿是如何运作的？

云挖矿的模式与其他云计算或云存储解决方案类似：您使用的是别人的计算机。云挖矿平台提供并维护硬件，您则付费租用计算能力。

两种流行的模式包括托管挖矿和租用算力。

托管挖矿：使用托管挖矿，您可以从服务提供商（通常是矿场）租用整套矿机。服务提供商拥有并维护这些设备。
租用算力：使用租用算力时，您共享远程服务提供商运行的一台或多台矿机的算力。算力来自任何有剩余算力的机器。

与使用自有设备挖矿相比，比特币云挖矿具有诸多优势，尤其是在管理方面：挖矿设备的搭建和维护都由他人负责，硬件投资也由他人承担。

然而，缺点之一在于成本。你需要为这项服务付费，这可能会侵蚀你的挖矿收益，甚至造成亏损。另一个潜在问题是比特币挖矿骗局。云挖矿公司可能会突然消失，杳无音信。

比特币挖矿如何影响比特币价格？

除了两个方向相反的关键市场力量之外，挖矿对比特币价格的影响可能微乎其微。

1. 强大的挖矿网络有助于支撑价格。去中心化的挖矿社区使比特币成为一种极具吸引力的价值储存手段和交易媒介。
2. 矿工也会造成抛售压力。为了支付硬件、管理和电力成本，矿工会出售比特币，这会影响比特币的价格。

然而，更重要的考量因素是比特币价格相对于挖矿成本的比例。如果比特币价格下跌，原本盈利的矿工可能很快就会变得亏损。当价格下跌时，矿工可能不得不持有比特币，并通过储备金甚至贷款来维持挖矿，直到价格回升到足以盈利出售的水平。另一种选择是亏本出售。

比特币挖矿的风险

比特币挖矿具有诸多优势，包括网络去中心化以及矿工获利的能力。然而，挖矿也存在风险，其中一些风险会影响矿工自身，而另一些风险则可能影响到所有人。

高用电量

落基山研究所的估计表明，全球比特币挖矿的年耗电量高达 127 太瓦时 (TWh)，超过了一些国家的耗电量。然而，将这些数字放在更大的背景下看待也很有帮助。另有估计显示，银行业耗电量是比特币的 56 倍。

对单个矿工而言，电力成本始终是矿机的一项持续支出。许多矿业公司已将矿机搬迁至能源价格更低或能源被困的地区，这意味着能源难以运输，若不加以利用，则可能造成浪费。

对GPU的潜在损害

对于个人矿工而言，高温仍然是挖矿过程中最具破坏性的因素。显卡和主板尤其容易受到高温损坏，这会导致降频（运行速度降低）或硬件故障。与普通用户相比，高负荷挖矿设备的寿命会更短，组件更换频率也会更高。

环境影响

比特币挖矿造成的温室效应可能远不止影响你的服务器机房。最近发表在 Cell Press 上的一篇论文指出，比特币挖矿可能占全球温室气体排放量的 0.2%。

在从工作量证明共识机制转变为权益证明共识机制之前，以太坊挖矿每年消耗 21 太瓦时，比谷歌在全球的能源消耗量还要多。

来源：Ethereum.org

以太坊改用权益证明机制后，预计每年仅消耗 0.0026 太瓦时，这只是该区块链曾经消耗能源的一小部分。

然而，原始数字只能说明部分问题。超过一半的比特币挖矿使用可持续能源。

比特币近期不太可能转向权益证明机制。矿工应该考虑支持网络运行会对环境造成哪些影响。

比特币挖矿骗局

云挖矿行业看似便捷，实则暗藏危机。许多比特币挖矿骗局都围绕着那些声称可以在其服务器上代挖比特币的服务提供商展开。很多情况下，费用并未公开透明，潜在收益也被严重夸大。甚至有些服务提供商根本不存在，或者会突然消失。

2016年，云挖矿公司HashOcean一夜之间消失。据报道，全球超过70万用户遭受损失。

比特币挖矿合法吗？

比特币挖矿在世界大部分地区都是合法的，包括美国和英国。但是，地方政府可能会对能源使用进行限制，或者通过分区规划来管理土地用途，这可能需要您选择不同的地点。请务必咨询您所在地的市政、州或地区政府部门。

我挖到的比特币需要缴税吗？

在大多数司法管辖区，挖矿所得的比特币都需要缴税。但是，具体规定可能因居住地而异。

例如，在美国，比特币挖矿奖励的税收规定如下。

• 挖矿奖励在收到时需作为收入缴纳所得税。
• 收到款项时的美元价值成为计算资本收益或损失的成本基础。
• 如果您在出售或以其他方式处置比特币时获得相对于成本基础的利润，则可能需要缴纳资本利得税。
• 业余爱好者的采矿设备和电力费用不可抵扣。采矿企业（个体经营者）可以在附表C中申报相应的抵扣。但是请注意，根据您的税务情况，设备可能需要分期折旧，而不是一次性计提费用。

比特币挖矿对我来说值得吗？

如果你正在考虑挖比特币，采取长期投资策略或许最为明智，这样可以让你更好地应对市场的波动。但要做到这一点，你可能需要拥有充足的资金。换句话说，如果你需要用钱来支付每月账单，那就不要挖矿。

许多能够保留部分或全部挖到的比特币的矿工都获得了丰厚的回报，有些人甚至积累了惊人的财富。不过，挖矿需要投入大量资金购置设备，而且为了持续盈利，你可能还需要更换或升级部分设备。挖矿本身就是一项成本高昂的活动。但对于那些具有长期投资眼光、愿意承担风险的人来说，比特币挖矿不仅能带来丰厚的利润，还能为比特币网络的发展做出贡献。

关于比特币挖矿的常见问题

什么是比特币挖矿？

比特币挖矿是指在区块链上寻找用于存储交易的新区块的过程。

比特币挖矿是如何运作的？

比特币矿工利用算力生成随机数，直到找到一个随机数，使得区块头、哈希交易以及该随机数本身（称为 nonce）的哈希值都具有指定数量的前导零。第一个找到符合条件的 nonce 的矿工将构建区块链中的下一个区块，并获得相应的区块奖励。

我该如何开始挖比特币？

Unmineable 或 Cudominer 等服务提供了最便捷的挖矿方式，让您轻松赚取比特币，尽管这些服务通常会挖掘其他加密货币并将其兑换成比特币。此外，您也可以使用现有电脑和性能不错的显卡，将算力贡献给矿池，开始挖矿。

挖比特币能赚多少钱？

许多在家挖矿的矿工每月收入在 30 美元到 500 美元之间。如果你能持有挖到的比特币直到市场上涨，收益可能会更高。

比特币挖矿每天消耗多少电量？

一台配备三张显卡的挖矿机每天可消耗超过 20,000 瓦的电力。

一台比特币挖矿机要多少钱？

比特币挖矿设备的价格从几千美元到一万美元甚至更高不等。GPU挖矿机价格较低，但ASIC矿机的挖矿效率更高。常见的ASIC矿机价格在2000美元到6000美元之间。加上其他配件的成本，例如主板、CPU、散热器和内存，一台ASIC矿机的总成本可能高达1万美元。

如何免费开始比特币挖矿？

如果您已经拥有一台性能不错的游戏电脑，您可以使用 CGMiner 或类似的开源挖矿软件来挖比特币。持续的成本包括运行矿机所需的电力以及硬件的损耗。持续挖矿产生的热量会随着时间的推移损坏电脑组件。

比特币挖矿和比特币云挖矿是一回事吗？

不。比特币挖矿通常指的是使用您拥有和控制的硬件进行挖矿。而云挖矿则指的是使用由远程服务提供商拥有和维护的矿机。虽然一些云挖矿服务提供商提供合法服务，但该行业充斥着各种骗局，以及一些服务提供商不如实披露利润或成本。