礦工在比特幣和加密生態(tài)系統(tǒng)中扮演怎樣的角色

挖礦業(yè)和底層硬件經(jīng)常被忽視，但它們?cè)趨^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中扮演著非常重要的角色。

截至 2019 年 7 月，包括挖礦獎(jiǎng)勵(lì)和交易費(fèi)用在哪，比特幣礦工創(chuàng)造的年收入超過(guò) 60 億美元。

在加密貨幣領(lǐng)域，為比特幣和其他加密貨幣項(xiàng)目提供安全的挖礦和相關(guān)硬件經(jīng)常被忽視。然而，由于與交易所環(huán)節(jié)相連接，礦業(yè)其實(shí)是產(chǎn)生可觀收入的核心市場(chǎng)之一。

在這篇文章中，我將分享關(guān)于比特幣和加密挖礦領(lǐng)域、支持挖礦的底層硬件和其生態(tài)系統(tǒng)景觀的概述，并深入探討這個(gè)領(lǐng)域的收入和市場(chǎng)規(guī)模。

加密貨幣挖礦是如何工作的

工作量證明（挖礦）是將新交易添加到比特幣區(qū)塊鏈、以及如何就這些交易的正確順序達(dá)成一致（共識(shí)） 的過(guò)程。

我最喜歡的比方，是把這個(gè)過(guò)程想象為一個(gè)數(shù)獨(dú)游戲。這是一個(gè)需要耗費(fèi)大量腦力才能解決的難題，而它一旦解決，其他人就很容易驗(yàn)證你確實(shí)找到了正確的答案。

Youtube 上有一個(gè)不錯(cuò)的視頻，可以幫大家更直觀地理解區(qū)塊如何創(chuàng)建、如何鏈成一體、交易如何被添加到區(qū)塊鏈，以及挖礦在這個(gè)過(guò)程中如何發(fā)揮核心作用。（https://youtu.be/_160oMzblY8）

本質(zhì)上，礦工，也就是分布在世界各地的計(jì)算機(jī)，競(jìng)相解決一個(gè)計(jì)算密集型的難題，即驗(yàn)證區(qū)塊鏈中的下一個(gè)區(qū)塊（還有區(qū)塊內(nèi)的底層交易）。第一個(gè)解決這一難題的礦工就能獲得獎(jiǎng)勵(lì)（coinbase 獎(jiǎng)勵(lì)+交易費(fèi)用）。一旦這個(gè)新區(qū)塊被找到，網(wǎng)絡(luò)上的所有礦工都能驗(yàn)證該區(qū)塊是正確的，并繼續(xù)投入鏈中下一個(gè)區(qū)塊的解題。

世界上所有競(jìng)相解決下一個(gè)難題的計(jì)算機(jī)構(gòu)成了挖礦生態(tài)系統(tǒng)。所有這些計(jì)算資源是為比特幣提供基礎(chǔ)的安全保障的核心要素之一。

通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，比特幣參與者可以預(yù)期：

· 他們的交易將在比特幣區(qū)塊鏈上得到確認(rèn)。

· 他們的交易將按照正確的順序進(jìn)行（防止雙花）。

· 比特幣區(qū)塊鏈的歷史將保持不變（不變性）。

作為回報(bào)，礦工得到的補(bǔ)償是新鑄造的比特幣（coinbase 獎(jiǎng)勵(lì)），再加上與每筆交易相關(guān)的交易費(fèi)用。如果參與者希望其交易被加入比特幣區(qū)塊鏈的時(shí)間有更強(qiáng)的保證，他們可以在為自己的交易設(shè)置費(fèi)用時(shí)，提高愿意支付的金額。

挖礦使用的硬件

雖然在比特幣網(wǎng)絡(luò)的初期，使用消費(fèi)級(jí)中央處理器 （CPU） 開(kāi)采比特幣是有利可圖的，但在比特幣網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到今日規(guī)模時(shí)，這么做已不切實(shí)際了。

比特幣生態(tài)系統(tǒng)主要由應(yīng)用特定集成電路 （ASIC） 主導(dǎo)。對(duì)于其他大多數(shù)加密貨幣，圖形處理單元 （GPU） 和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 （FPGA） 是主要的形態(tài)。此外也存在一些幣，采用與比特幣 （SHA256） 相同的哈希算法，與比特幣挖礦的 ASIC 也是兼容的。

挖礦生態(tài)全景圖

以下是挖礦門(mén)類(lèi)全景圖，從芯片到最終用戶(hù)服務(wù)：

芯片制造

臺(tái)積電 （TSMC） 和三星 （Samsung） 是兩家核心半導(dǎo)體鑄造廠，生產(chǎn)用于挖礦硬件的所有硅片。尤其是臺(tái)灣，在芯片組供應(yīng)鏈中占據(jù)主導(dǎo)份額。

例如：英偉達(dá) （NVIDIA）、AMD、賽思靈 （Xilinx）、比特大陸 （Bitmain） 和嘉楠 （Cannan） 都將臺(tái)積電作為其核心生產(chǎn)線(xiàn)。

封裝、測(cè)試、組裝

一旦晶圓片完成，你就需要測(cè)試它們，把它們切開(kāi)，封裝成最終的芯片，并再測(cè)試。整個(gè)過(guò)程通常由 OSAT 公司（外包組裝和測(cè)試公司）處理，其中最大的兩家是臺(tái)灣的日月光集團(tuán) （ASE Group） 和艾克爾科技 （Amkor Technology）。

集成電路設(shè)計(jì)及制造商

設(shè)計(jì)和銷(xiāo)售芯片的公司通常被稱(chēng)為無(wú)晶圓廠芯片公司，他們把制造環(huán)節(jié)留給芯片制造和 OSAT 公司）。

在 GPU 方面，最大的兩家制造商是英偉達(dá)和 AMD。而 FPGA 領(lǐng)域，最大的制造商是賽思靈。而專(zhuān)注于加密業(yè)的 ASIC 領(lǐng)域，排名前三的公司是比特大陸、嘉楠和神馬礦機(jī)的生產(chǎn)商比特微（其另外一個(gè)名字是 Pangolin Miner）。

除了這三家制造商之外，該領(lǐng)域還有其他 IC 設(shè)計(jì)公司，包括：翼比特 （Ebang）、芯動(dòng)科技 （Innosilicon）、Bitfury、Obelisk 等。

礦工和礦場(chǎng)

芯片生產(chǎn)出來(lái)后，就可以用來(lái)為加密貨幣挖礦。ASIC 是專(zhuān)門(mén)為某一算法（最典型的是 SHA256 和比特幣）的挖礦而設(shè)計(jì)的，而 GPU 則有更多的靈活性。

礦工包括：使用一臺(tái)機(jī)器挖礦的人，小型挖礦作業(yè)（5-10 臺(tái)機(jī)器），中型礦場(chǎng)（10-100 臺(tái)機(jī)器），大型挖礦作業(yè)（100- 1000 臺(tái)機(jī)器）到工業(yè)規(guī)模的挖礦基地（1000 +臺(tái)機(jī)器）。

到目前為止，我聽(tīng)過(guò)的最大規(guī)模操作，是分布在多個(gè)地理位置的 10 萬(wàn)臺(tái)機(jī)器挖礦。

除了設(shè)計(jì)芯片，一些制造商自己也挖礦，比如比特大陸、嘉楠、微比特。比特大陸每月都會(huì)公開(kāi)披露他們的「自挖礦」記錄。

任何規(guī)模的挖礦作業(yè)都可以指向一個(gè)礦池（稍后將詳細(xì)介紹），或者如果規(guī)模足夠大，它們也可以自己挖礦——聚合所有的哈希算力來(lái)直接找到區(qū)塊，無(wú)需將它們的哈希率與其他礦工混合。

有爭(zhēng)議的是，挖礦芯片制造商可能在出售自己的礦機(jī)前先用機(jī)器挖礦。不過(guò)，如果你真的擁有一款能夠帶來(lái)收入的設(shè)備，你就沒(méi)有理由把它閑置在庫(kù)房中，而是會(huì)利用它，直到你能把它賣(mài)掉。

礦池（單幣種和多幣種）

對(duì)于個(gè)人和非工業(yè)礦工來(lái)說(shuō)，加入一個(gè)礦池比自己挖礦在經(jīng)濟(jì)上更合理。礦池將許多礦工的哈希算力聚合在一起，以平滑每個(gè)礦工的回報(bào)曲線(xiàn)。礦池負(fù)責(zé)優(yōu)化所有算力、運(yùn)行挖礦記錄、收集和分發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)，并為服務(wù)收取額外費(fèi)用。

有一些礦池專(zhuān)注于特定的加密貨幣，比如星火礦池主要挖 ETH 和 Grin，另一些礦池則覆蓋所有主流加密貨幣，比如螞蟻礦池、F2Pool、幣印礦池、Slushpool 等。所有這些礦池開(kāi)始都是專(zhuān)注于一種加密貨幣，通常是比特幣，此后才擴(kuò)展到覆蓋所有形式的加密貨幣。

我最喜歡的一個(gè)類(lèi)比是，礦池的運(yùn)作可以想象為辦公室彩票池。通過(guò)把辦公室所有同事的彩票匯到一起，所有人（礦工）就能在獲得獎(jiǎng)勵(lì)方面有更好的贏面（區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)）。

與此同時(shí)，用了礦池，你就得相信他們的服務(wù)既報(bào)告了準(zhǔn)確的收益，也報(bào)告了礦池中每個(gè)人擁有的準(zhǔn)確票數(shù)。在透明度方面，有 PoolWatch 等服務(wù)商在跟蹤和比較不同礦池的報(bào)告。

哈希算力市場(chǎng)

作為一個(gè)礦工，除了使用自己的哈希算力進(jìn)行挖礦外，還可以選擇將自己的算力賣(mài)給其他人。通常，這是在一個(gè)交易市場(chǎng)上完成的，最大的市場(chǎng)叫 NiceHash。有家規(guī)模較小的 P2P 市場(chǎng)，叫 Mining Rig Rentals。

在這些市場(chǎng)上，人們可以在任何一組給定的挖礦算法上，為各種類(lèi)型的加密貨幣，銷(xiāo)售算力，也可以購(gòu)買(mǎi)算力。

人們購(gòu)買(mǎi)算力的原因很多，其中最主要的原因是，購(gòu)買(mǎi)算力是從匝道進(jìn)入加密貨幣高速路的一種方式。

很多時(shí)候，人們使用哈希算力來(lái)投機(jī)各種加密貨幣，例如，購(gòu)買(mǎi) SHA256 哈希算力，并將其用來(lái)挖 Bitcoin SV （BSV） 而非比特幣。這是一種糟糕的生意……

云挖礦

云挖礦是消費(fèi)者可直接購(gòu)買(mǎi)哈希算力合約、而不需親自操作任何硬件的服務(wù)。它類(lèi)似于云挖礦服務(wù)之上的算力市場(chǎng)，通常由一個(gè)中央供應(yīng)商來(lái)運(yùn)作。

這一領(lǐng)域最大的兩家公司是美國(guó)的 Genesis Mining 和亞洲的比特小鹿 （Bitdeer）。同樣，與上面類(lèi)似，用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)哈希算力最主要的原因之一是希望快速進(jìn)入加密貨幣領(lǐng)域。通過(guò)這種方法，人們可以使用法幣直接購(gòu)買(mǎi)比特幣和其他加密貨幣，而無(wú)需通過(guò)交易所。

智能礦工

智能礦工是一個(gè)新興的類(lèi)別。其背景是，挖礦是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，參與者需要了解硬件、網(wǎng)絡(luò)、能源、哈希率預(yù)測(cè)、特定算法優(yōu)化等。最關(guān)鍵的是，所有這些輸入每天都在不斷變化，新的長(zhǎng)尾加密貨幣不斷出現(xiàn)和消失。

像 Honeyminer 這樣的智能礦工，其目標(biāo)是優(yōu)化所有這些因素，不管是消費(fèi)者級(jí)別還是專(zhuān)業(yè)礦工都能通過(guò)他們擁有的哈希算力盡可能的多賺一點(diǎn)。

另兩個(gè)類(lèi)似的產(chǎn)品是哈魚(yú)礦工 （HashFish） 和 Cudo Miner。

在很短的時(shí)間內(nèi)，這些產(chǎn)品已經(jīng)聚集了相當(dāng)數(shù)量的市場(chǎng)供應(yīng)端的哈希算力。

挖礦市場(chǎng)的規(guī)模和收入概況

加密挖礦行業(yè)創(chuàng)造的年收入超過(guò) 80 億美元。

收入來(lái)自?xún)刹糠?，一是區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)，二是所有工作量證明型的區(qū)塊鏈上每個(gè)區(qū)塊包含的交易費(fèi)用。根據(jù) CoinMetrics 在 2019 年 6 月 25 日發(fā)布的挖礦獎(jiǎng)勵(lì)的最新數(shù)據(jù)，以下是挖礦的周、月和年?duì)I收運(yùn)行率。

在加密貨幣挖礦領(lǐng)域，比特幣仍占主導(dǎo)地位，僅比特幣網(wǎng)絡(luò)就創(chuàng)造了 75% 的挖礦收入。

這也與比特幣的市值主導(dǎo)地位相匹配，根據(jù) CoinMarketCap 的數(shù)據(jù)，截至 2019 年 7 月 1 日，比特幣占所有加密貨幣總市值的 60%。

然而，挖礦業(yè)產(chǎn)生的總收入，其實(shí)是與相關(guān)加密貨幣的價(jià)格直接掛鉤的，因此它和基礎(chǔ)加密貨幣市場(chǎng)是相互映射的，所以華爾街也就很難理解該行業(yè)的公司的估值了。下面我們還會(huì)深入介紹這一點(diǎn)。

理解挖礦行業(yè)的盈利能力

挖礦業(yè)參與者的總收入、總成本和盈利性取決于幾個(gè)關(guān)鍵因素。

資本支出 （Capex）

對(duì)礦工來(lái)說(shuō)，主要的資本支出是礦機(jī)本身的成本，加上運(yùn)營(yíng)所需的所有設(shè)施 / 建筑物的成本。

例如，如果你想購(gòu)買(mǎi) 1 萬(wàn)臺(tái)比特大陸最新的 S17 機(jī)型，按零售價(jià)計(jì)算，這將花費(fèi) 1，600 萬(wàn)美元。大型礦商可以獲得特價(jià)折扣；然而，當(dāng)?shù)V機(jī)供不應(yīng)求時(shí)，連供應(yīng)都很難保證，更不用說(shuō)價(jià)格談判了。

這還沒(méi)有考慮到興建挖礦設(shè)施的成本，這些設(shè)施已經(jīng)從業(yè)余活動(dòng)發(fā)展成為真正的專(zhuān)業(yè)化、工業(yè)化規(guī)模的經(jīng)營(yíng)。

運(yùn)營(yíng)支出 （Opex）

對(duì)礦工來(lái)說(shuō)，主要的運(yùn)營(yíng)支出是每天為機(jī)器供電的電費(fèi)。

舉例來(lái)說(shuō)，如果你每周 7 天每天 24 小時(shí)運(yùn)行 1 萬(wàn)臺(tái)比特大陸 S17 礦機(jī)，如果每度電的能源成本為 5 美分，那么你每天的電費(fèi)就是 3.6 萬(wàn)美元，每年大概是 1，300 萬(wàn)美元——而這僅僅是為礦機(jī)供電。

平均電費(fèi)相差懸殊，取決于你在哪里、使用何種電力來(lái)源。

礦工天生就有動(dòng)力去尋找世界上最便宜的能源，這就是 Coinshares 估計(jì)比特幣網(wǎng)絡(luò) 75% 的能源來(lái)自可再生能源，其中主要是水力發(fā)電的原因。

除了礦機(jī)的用電成本，其他運(yùn)營(yíng)成本包括：冷卻、人工、維護(hù)、安全和一般設(shè)施運(yùn)營(yíng)。一般的經(jīng)驗(yàn)法則是，按能源成本的 1.5 倍來(lái)粗略估計(jì)當(dāng)前的運(yùn)營(yíng)成本。

按照我們上面的例子，一個(gè)礦場(chǎng)運(yùn)行 1 萬(wàn)臺(tái)比特大陸 S17 礦機(jī)，成本方面的粗略估計(jì)如下：

1，600 萬(wàn)美元資本支出+ 300 萬(wàn)美元（進(jìn)口稅）+ 400 萬(wàn)美元（設(shè)施+安全）

2，000 萬(wàn)美元運(yùn)營(yíng)成本（每年）

6，700 萬(wàn)美元可能收入（基于今天的比特幣價(jià)格）。

這只是一個(gè)粗略的估算，只是為了說(shuō)明礦工需要應(yīng)對(duì)的因素的規(guī)模。真正的成本將高度依賴(lài)于你的地理位置和建成因素等。

然而，這些因素也總是基于市場(chǎng)因素而不斷變化，我們往下繼續(xù)討論。

影響行業(yè)的市場(chǎng)因素

盡管運(yùn)營(yíng)成本和資本支出是礦工可以控制的兩個(gè)因素，但各種市場(chǎng)力量終究在發(fā)揮作用，它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜Q定了挖礦的盈利可能。

礦工成本和可用供應(yīng)

與許多傳統(tǒng)產(chǎn)品不同，挖礦制造商（比特大陸、嘉楠、神馬礦機(jī)等）將根據(jù)礦機(jī)的盈利性（比特幣價(jià)格）來(lái)調(diào)整礦機(jī)的價(jià)格。

大規(guī)模拉升時(shí)期，基礎(chǔ)加密貨幣和礦機(jī)本身的價(jià)值都可能劇烈波動(dòng)。在瘋狂時(shí)期，整個(gè)二級(jí)市場(chǎng)都致力于購(gòu)買(mǎi)更多的硬件，而且舊機(jī)器都會(huì)再次變得有利可圖。

一般來(lái)說(shuō)，我總是希望機(jī)器的價(jià)格能夠接近機(jī)器在那個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生的公允價(jià)值。

除此之外，挖礦硬件往往供應(yīng)受限，尤其是較新款的機(jī)器。就以比特大陸 S17 為例，這些礦機(jī)已完全售罄。我跟這個(gè)團(tuán)隊(duì)中的一些人聊了聊，他們預(yù)計(jì)最早也要到 11 月才會(huì)恢復(fù)供應(yīng)。

哈希算力

礦工解決下一個(gè)區(qū)塊的幾率，與他們的算力在整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)的算力的占比成正比（為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，以比特幣為例）。

舉個(gè)可能有點(diǎn)簡(jiǎn)化的例子來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)，如果你是一名礦工，控制著比特幣算力的 1%（與比特幣的整體算力相比），那么你有可能獲得比特幣網(wǎng)絡(luò)總回報(bào)的 1%。

然而，比特幣的整體哈希率總是在變化，因此每個(gè)礦工的盈利能力取決于有多少礦工進(jìn)入或離開(kāi)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。比特幣協(xié)議有一個(gè)關(guān)于難度級(jí)別調(diào)整的內(nèi)部方法（欲知更多信息，可參考這里：https://en.bitcoin.it/wiki/Difficulty）。

比特幣價(jià)格

因?yàn)閰^(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)是用該區(qū)塊鏈的加密貨幣支付的。例如，如果你正在挖比特幣，你所獲得的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)將以比特幣支付。所以，獎(jiǎng)勵(lì)金額直接與比特幣本身的價(jià)格掛鉤。

比特幣價(jià)格越高，挖礦獎(jiǎng)勵(lì)的價(jià)值就越高。既然從事挖礦，你從根本上是在做多你正在開(kāi)采的加密貨幣，因?yàn)槟愕挠芰σ蕾?lài)于它。

比特幣之所以成為占主導(dǎo)地位的加密貨幣，一個(gè)主要原因在于比特幣透明、公開(kāi)和公平的供應(yīng)時(shí)間表。從創(chuàng)世區(qū)塊開(kāi)始，比特幣就以固定的供應(yīng)時(shí)間表進(jìn)行固定的供應(yīng)——比特幣的總量上限只有 2，100 萬(wàn)枚。

挖礦是新比特幣被創(chuàng)造和釋放到世界的方式。今天，每個(gè)比特幣區(qū)塊的獎(jiǎng)勵(lì)是 12.5 個(gè)比特幣；然而，這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)每過(guò) 21 萬(wàn)個(gè)區(qū)塊就會(huì)減少一次。在到達(dá)#630000 區(qū)塊高度（估計(jì)在 2020 年 5 月 24 日左右）時(shí)，這個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)將下降到 6.25 個(gè)比特幣——這被稱(chēng)為減半事件。

要了解以前的減半事件如何影響比特幣和其他加密貨幣網(wǎng)絡(luò)，可以參考 CoinMetrics 一篇出色的博文，它梳理了此前的減半事件。（https://coinmetrics.substack.com/p/coin-metrics-state-of-the-network-43a）

如果你想進(jìn)一步了解比特幣的供應(yīng)時(shí)間表，以及在所有比特幣都創(chuàng)建完之后會(huì)發(fā)生什么，可以閱讀這兩篇關(guān)于比特幣供應(yīng)和總體安全預(yù)算的帖子：

文章一：https://en.bitcoin.it/wiki/Controlled_supply

文章二：https://blog.picks.co/bitcoins-security-is-fine-93391d9b61a8.

簡(jiǎn)而言之，比特幣的價(jià)格和比特幣的供應(yīng)時(shí)間表，極大地影響了挖礦本身的盈利性。

最值得記住的信息

在深入研究加密貨幣的挖礦領(lǐng)域之后，我得出的主要結(jié)論如下：

· 盡管挖礦業(yè)和底層硬件經(jīng)常被忽視，但它們?cè)趨^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中扮演著非常重要的角色。

· 哈希率 = 加密貨幣 = 金錢(qián)。對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，哈希率是進(jìn)入加密世界的關(guān)鍵通道。

· 就像我們看到比特幣的金融化一樣，我預(yù)計(jì)我們也將看到哈希率的類(lèi)似金融化。