什么是比特幣挖礦？

比特幣挖礦是將交易正式輸入區塊鏈的過程。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字，該數字等于或小于比特幣網絡難度算法設定的數字。

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，激勵礦工協助挖礦的主要目的：獲得在區塊鏈上記錄交易的權利，以供網絡驗證和確認。

在投入時間和購買昂貴的設備之前，請繼續閱讀以了解采礦是否真的適合您。

關鍵要點

• 比特幣礦工因創建添加到區塊鏈的新區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。
• 參與者發現解決方案的概率與網絡的總挖掘能力有關。
• 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計的專用集成電路（ASIC）才能具有競爭力。

根據專業風格標準，當提到加密貨幣的概念和網絡時，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塊鏈上的一個區塊中。該區塊被分配一些信息，并且區塊中的所有數據都會經過加密算法（稱為哈希）。哈希的結果是一個 64 位十六進制數，或哈希值。

哈希

以下是哈希的一個示例：

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

十進制以 100 為基數（例如 1% = 0.01）。這反過來意味著多位數字的每一位都有 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，即從 0 到 9 的數字。

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

礦工試圖生成一個低于網絡目標哈希值的數字。比特幣礦工每秒可以生成數萬億個哈希，因此網絡必須設置一個非常高的平均嘗試次數來生成哈希。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，具有用于控制比特幣哈希率的特定值。

礦工通過調整nonce來進行這些猜測，nonce 是被哈希信息的一部分。“Nonce”是“只使用一次的數字”的縮寫，它是生成這些 64 位十六進制數字的關鍵。由于大小限制，存儲 nonce 的區塊字段僅允許最多約 45 億個數字；必須使用另一個計數器對其進行滾動，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 作為計數器，區塊鏈能夠生成天文數字的嘗試次數。

當信息被哈希化時，除非發生任何變化，否則它總是會產生相同的輸出。因此，挖礦程序會將第一個 nonce 為零的區塊信息通過哈希函數發送。如果該數字是錯誤的，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

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

e59f8bdf1305e382a4919ccefd613d3eebae612aa4c443f3af2d65663de3b075

然后，將數字加一，即“Hello World!1”，并重復執行。你可能會得到：

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這就是挖礦，但它是由挖礦程序自動完成的。礦工網絡需要數萬億次嘗試才能找到解決方案。

490163 區塊的挖礦

下面的截圖取自 Blockchain.info 網站，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 號區塊被挖掘時發生的所有事情的摘要。

生成獲勝哈希的隨機數是 731511405（請記住，隨機數從零開始，每次嘗試都會增加一，并使用額外的隨機數作為附加計數器進行滾動——可能進行了數萬億次嘗試）。目標哈希顯示在頂部。“中繼者”字段中的 AntPool 條目指的是這個特定的區塊是由 AntPool（最成功的采礦池之一）完成的。

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

區塊鏈資訊

您還會注意到此區塊的難度級別。比特幣網絡的目標是每 10 分鐘左右產生一個區塊。該系統旨在每 2,016 個區塊或大約每兩周（基于參與者數量）評估和調整一次挖礦難度。這并不總是導致 10 分鐘的區塊時間，但很接近。

挖礦難度數字表示為 2,016 除以上一時期挖出一個區塊所需的平均時間，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。您可能會看到它發布為 102.89T。

為什么比特幣需要礦工

區塊鏈挖礦是網絡節點為驗證區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，一個區塊可為您賺取 50 BTC。2012 年，這一數字減半為 25 BTC。到 2016 年，這一數字再次減半為 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，因為新幣的供應量正在逐漸減少。大約在 2140 年，將不再產生新的比特幣。

挖礦的競爭激勵將消失，只有交易費才是參與比特幣網絡的理由。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

如果你想估算你設備的哈希率可以挖掘多少比特幣，采礦池 NiceHash 在其網站上提供了一個有用的計算器。其他網絡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”，即當區塊鏈處理完另外 210,000 個區塊時。具體時間會根據網絡參與度和哈希率略有不同。

最新一次減半發生在 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。考慮到這些數字，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塊獎勵來計算區塊鏈的創建率。例如，2024 年 12 月 5 日，區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：

區塊時間÷區塊獎勵=1 BTC的平均匯率

因此，當天區塊鏈創建1 BTC的速率為：

9.796 分鐘 ÷ 3.125 BTC = 3.13 分鐘

由于網絡哈希率導致區塊鏈的平均區塊創建時間發生變化，該速率也會隨之變化。

挖掘比特幣需要什么

比特幣網絡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處理卡所代表的算力還不到網絡挖礦能力的 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）或專用集成電路（ASIC）。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，可能達到數萬美元。

如今，比特幣挖礦網絡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 強大許多個數量級。隨著新芯片的開發和部署，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 ，負責協調礦工團隊。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。

大多數礦池使用基于您貢獻的工作量的支付系統。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

挖礦的風險一般都是財務風險。比特幣挖礦需要你花費大量精力和金錢購買價值數百或數千美元的設備，而且很有可能得不到任何回報。

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

人們對比特幣挖礦對環境的影響和碳足跡存在一些擔憂。例如，網絡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生大量電子垃圾，因為它們不斷升級設備以滿足保持競爭力所需的不斷增長的哈希速度。Digiconmist 估計，每年產生的電子垃圾量為 39.89 千噸。

采礦設備也會產生大量熱量，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，為挖礦業務尋找更清潔、更綠色的能源（如地熱或太陽能）并利用碳補償額度。此外，一些司法管轄區已采取行動，減少比特幣對氣候和環境的不利影響。

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，但由于對電網能力、電網容量和氣候變化的擔憂，這項活動正受到更嚴格的監管。許多國家已經頒布了臨時禁令或引入了立法，導致挖礦成本過高，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，要求數據中心申請其預期的活動，允許政府駁回加密貨幣挖掘或其他不受歡迎的數據中心活動的請求。
• 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。如果您仍想參與挖礦，請務必檢查您所在國家/地區的法規，以確保您可以合法參與挖礦。

挖掘比特幣是否違法？

許多國家已將大規模開采比特幣定為非法或成本過高，但個體礦工應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。在采礦非法或對其能源使用征收更高稅費的國家，采礦能源消耗的增加可能會引起注意。考慮比特幣采礦時，最好遵守您所在司法管轄區的法律。