比特币挖矿是保持比特币系统正常运行和繁荣的支柱。它基于一种称为分布式工作负载证明(PoW)的治理机制，旨在刺激参与，促进比特币网络的增长、安全和去中心化。
比特币发行被认为是采矿，因为它让人想起开采黄金和其他矿物，即使它不是在地下深处或洞穴中挖掘的。简而言之，它可以解释为新的比特币进入流通，并在比特币时间链中增加新交易的过程(也称为区块链)。
这两种看似简单的表现形式之所以成为可能，是因为一个强大的计算系统根据严格的比特币协议和治理运行，以创建一个我们今天所知的稳定、去中心化和创新的货币系统。
本文解释了这种技术经济结构是如何工作的，同时试图用准确的数据和可靠的推理揭露人们对其能耗的误解。
欺诈解决方案比特币挖矿创建新的区块，并将其添加到遵循预定义规则的分类账中。网络的参与节点必须同意由加密地址公开标识的用户是比特币余额的合法所有者。
为矿工的比特币网络执行协调功能。在传统的支付系统中，这一功能由可信的中介(如银行或任何其他金融机构)来执行。
为了消除对可信第三方的依赖，比特币需要防止资金被重复花费或被除其所有者之外的任何人花费。
使用数字签名是20世纪70年代的一项密码学发明，可以防止未经授权的用户花别人的钱。私钥-公钥对是所有权的有力证明，只有私钥持有者才被允许花费或移动比特币。
但是数字签名本身并不能保证作为支付收到的比特币不被花在别处(双重花费问题)。
为了解决这个问题，中本聪使用Adam Back的基于哈希的PoW来允许交易按时间顺序排列在块中，并且网络通过追求最长的区块链来同意分类账的当前状态。
这种机制可以保护区块链免受攻击，因为只有当恶意行为者重做所有先前块的PoW时，事务才会变得可逆。鉴于新的区块不断被添加到链中，这些参与者几乎不可能赶上。
比特币挖矿的工作原理挖矿需要使用类似数据中心的系统，将巨大的努力转化为大量的计算。专用电路(ASIC)计算机用于为矿工提供计算能力，他们竞争成为第一个将下一个区块连接到区块链的人，发行新硬币并使加密货币网络值得信赖。
挖掘通过确保事务仅在足够的计算能力被提交给包含它们的块时才被确认来创建信任。链中生成的块越多，创建的信任就越高。
为矿工添加可变数量的事务，这些事务被捆绑在一个块中。一个块中没有固定数量的事务，因为这取决于它们存储的数据，所以每个块可以包含一到数千个事务。通过每四年发生一次的减半(又名减半)事件，比特币的发行数量是固定的，并随着时间的推移而减少。
为什么我的比特币就像黄金或者其他任何需要艰苦体力劳动才能开采出来并投入流通的矿物一样？比特币需要艰苦的计算工作才能发行。这种计算是保证其安全性的必要步骤。
为什么和如何？作为时间链中的数字数据，比特币很容易被复制、伪造和双重支付。挖掘比特币所需的计算工作成本高昂，资源密集，因此恶意行为者更有动力花费这些资源来挖掘比特币，而不是试图摧毁它。
而且，这是发行新比特币的必经过程。如果采矿停止，数百万比特币仍将流通，网络仍将运行。但是，授予矿工的经济激励可以实现一个系统，否则这个系统将显示为未完成的业务。
比特币挖矿简史比特币依靠成千上万个节点(计算机)的点对点网络来运行、挖矿和用户节点。这些节点是支付网络的基础，在没有中央实体协调的情况下，支付网络每年在全球范围内转移数万亿美元。
2009年中本聪推出比特币时，运行比特币节点和挖掘比特币几乎没有区别。因此，节点运营商和矿工被确定为网络中的相同参与者，因为许多在其计算机上运行节点的用户也可以在这些相同的处理器上挖掘比特币，并从中获利。
比特币挖矿是一个DIY的工作，和近几年发展起来的挖矿行业相差甚远。它随着比特币的价格和采矿的力量而繁荣。
比特币与大多数其他加密货币最显著的区别之一是，没有预挖比特币(项目开始前发行的硬币)。事实上，中本聪在挖掘比特币之前就开始了网络，所以他不可能比任何想参与系统的人有任何优势。
2009年1月3日网络启动后，他开采了第一个区块，鉴定为创世区块或区块0，内含50个比特币。作为当时比特币网络上唯一的矿工，中本聪使用普通的个人电脑来创建区块。
比特币网络从CPU到GPU的硬件在短短十年间经历了飞速的技术发展。产生新的比特币和向区块链添加新交易所需的采矿设备在网络的成功中起着重要作用，因为它决定了矿商能否盈利。
在比特币的早期，节点操作员和矿工使用类似的硬件，称为中央处理器(CPU)，执行非常相似的操作。创世区块几乎可以肯定是由一台使用其CPU的计算机开采的。
控制如何处理和执行CPU命令。由于比特币早期缺乏矿工的竞争，创造新区块和获得挖矿奖励所需的少量计算能力可以在CPU设备上轻松执行。
来源：Glassnode
一旦比特币在2011年开始增值，先是达到1美元，然后是每枚30美元，比特币挖矿的竞争更加激烈，于是采用GPU挖矿。GPU最初是为游戏应用而构建的，旨在同时执行许多数学计算，比CPU快得多。
2012年从GPU到ASIC，在快速可编程处理器和专用ASIC之间的中间步骤——现场可编程门阵列(FPGA)一直被使用到ASIC出现，主导比特币挖矿直到现在。
专用电路(ASIC)在2013年被用于比特币挖矿。它们是为特定应用定制的，而在比特币中，这些芯片是定制的，仅用于执行SHA-256哈希。它们比GPU快几个数量级。如今，ASIC挖矿是唯一经济可行的比特币挖矿技术。
采矿过程采矿包括以下步骤，这些步骤以连续循环的方式进行：
挑选对等网络上广播的事务，并将它们捆绑到一个块中。选择区块链中最长路径上的最新块，将其头的哈希值插入到新块中；尝试解决新块的工作负载证明(PoW)问题，从其他节点观察新块。如果找到工作证明问题的解决方案，新块将被添加到本地区块链，并广播到对等网络。
来源：https://drive.google.com/file/d/1 _ r1ho 8719 nlsqpwpha 6 OHS 98 yti 1 fu 0/查看
工作量证明问题工作量证明是比特币网络的核心。没有它，每个网络参与者都可以根据自己的兴趣修改区块链。没有一个集中的机构来解决争议，PoW保证网络继续正常运行。
工作量证明机制有两个目的：它确保每个参与者共享区块链的相同副本，并且资金不会被花费多次，这是在没有中央协调实体的支付网络中的已知问题。
比特币的PoW算法使用哈希函数，这是一种单向的数学运算，可以将一串数据转换为固定长度的数字，称为哈希。即使对数据的微小更改(如逗号)也会导致哈希值的完全修改。
比特币依赖于SHA-256，它输出一个256位长的值。它是由美国国家安全局在2001年创建的。所以也认为很安全。
矿工通常使用以下连续执行的程序来搜索可接受的区块：
在块头中加(加1)任意数，称为nonce；获取生成的块头的哈希值；检查块头的哈希值是否小于预定的目标值(用数字表示)。如果块报头的散列值不小于目标值，则该块将被网络拒绝。找到一个散列值足够小的块是一个功耗问题。
调整难度函数比特币的难度调整和奖励减半是比特币程序化供应体系的基础。平均而言，比特币网络的设计是每十分钟创建一个区块。中本聪特别选择了这个函数，作为快速确认时间和由于链分裂和无效块而浪费的工作量之间的权衡。
这通过难度调整来处理，难度调整周期性地调整块的散列目标值。随着越来越多的矿工加入，造块率会提高。随着块创建速率的增加，挖掘的难度增加以进行补偿，将块创建速率推回到其10分钟的设计平均值。
来源：Glassnode
实际上，每2016个区块(通常每两周生成一次，每个区块需要10分钟左右的确认时间)，比特币节点会根据挖掘最后2016个区块所需的时间计算出一个新的难度。
造块难度只有1，也就是说很有可能马上被开采。相比之下，目前的区块开采难度是30万亿，而且还在增长。这一措施表明，在找到有效块之前，需要高度专业化的ASICS挖掘硬件来执行平均超过30万亿次哈希运算，以保持竞争力。
块奖励解决PoW问题需要大量的计算能力和大量的资金。为了鼓励参与者将资源投入挖掘，比特币为每个成功挖掘的区块提供两种奖励：区块奖励(补贴)和交易费。
根据比特币的算法，每21万块(大约每四年一次)块奖励减半，目前固定为每块6.25比特币。
一半的奖励保证了比特币的产量在中期内是稳定的，但在长期内会完全耗尽，从而保证了比特币的供给最终会是有限的。
正因如此，比特币被普遍认为是世界上“最硬的资产”。自1900年以来，即使黄金供应量每年增加1%-2%，也不能保证其增长率可能增加或减少，这与比特币不可改变的程序化供应不同。
最终到2140年达到2100万比特币的上限时，奖励会彻底下降。之后，区块开采将奖励仅由比特币用户支付的交易费用，以激励矿工将其交易纳入区块。
资料来源：NYDIG，Glassnode
如何开始挖矿参与比特币挖矿有两种选择。你可以在家采矿，也可以将采矿外包给公司。两种选择各有利弊。无论你选择哪个选项，对比特币挖矿尽可能严格同样重要。
虽然比特币挖矿主要由资金雄厚的公司和装满设备的大仓库主导，但个人在家挖矿成功还是有可能的。说了这么多，矿业是一个专业的行业，需要足够的专业知识，买得起的ASIC，冷却系统，低成本稳定的电源，可靠的互联网。
因此，在你开始在家里挖矿之前，请确保你已经考虑了所有的利弊，以避免犯下代价高昂的错误。
如果能勾选所有必须的框，可以考虑免费在家挖比特币——KYC。如你所知，比特币挖矿需要大量能源，会产生大量余热。反过来，这些热量可以用来加热你的家，这是一个很好的次要好处-如果你可以利用它。
阅读更多在家挖掘比特币的指南
当我们考虑在家里挖比特币的时候，有两种方法可以选择：——Solo和Pooled。
单人采矿或DIY采矿是指参与者使用他们专用的硬件独立搜索区块，而不加入采矿池。相对于贡献计算能力和资源开采比特币的联合矿工，独立矿工自给自足；他们不依赖我的任何一方。
独立矿商只有在亲自找到区块时才会得到报酬，报酬总额加上任何交易成本。现在，这个结果绝不容易，因为很有可能。
只有当难度阈值足够低，相对容易找到新区块时，这种类型的挖掘才有效。然而最近，自挖的趋势成了新闻。2022年1月，一名独立矿工克服一切困难，仅在第120街就找到了有效区块，赚取了当时价值约26.5万美元的比特币。
现在普遍认为一个人挖矿对比特币来说是无利可图的，因为几乎不可能获得块奖励。不过，比如用ASIC的机器给你家供暖，还是有助于支付日常开销的。此外，独自采矿是参与非KYC比特币的最佳方式。
如果你被设置为独立矿工，收效甚微，可以考虑加入矿池。
联合挖掘联合挖掘是单个矿工把自己的哈希计算能力结合起来，像大矿工一样进行挖掘的一种方式。
矿池是由第三方组织运营的去中心化团体，用于协调来自世界各地矿工的计算能力，然后根据贡献给矿池的计算能力按比例分享任何生成的比特币。工会矿工可以获得相对稳定的收入，而不是希望有一天可以获得巨额的薪水。
对于矿工来说，选择比特币矿池可能很困难。可供选择的方案很多，定价也一直很不透明。选择矿池的最佳建议是尝试各种选项，并做一些自己的测试。
下面列出了一些最大的矿池：
卢克索铸造雪泥池，林玛拉基鱼池阅读联合采矿指南全文。
用比特币挖矿大型比特币挖矿业务通常是最成功、最赚钱的。您的小型家庭设备可能无法与这些经验丰富的操作员相比。这些公司比家族矿商有更多的可用资源，你可以考虑投资或者购买这些专门从事比特币挖矿的专业公司的计算能力。
与公司合作采矿通常有三种选择：
从他们那里购买采矿设备，并将其托管在他们的设施中。购买一定百分比的可用哈希功能。投资公司。然而，需要做出权衡，因为你可能需要提供KYC信息并收取服务费。此外，你无法控制公司的方向，这使你容易受到他们的坏决定的影响。——可能会让你的投资面临风险。因此，在你考虑投资矿业公司之前，你必须进行研究以权衡你的选择。
矿业公司的一些例子：
Iris Energy:总部位于加拿大不列颠哥伦比亚省的Iris Energy是一家可持续发展的比特币矿商，拥有并运营实物资产，包括由可再生能源供电的数据中心基础设施。Core Scientific:Core Scientific是一家拥有最大散列率或总计算能力的比特币矿商。他们在德克萨斯州、乔治亚州、北卡罗来纳州、肯塔基州和北达科他州都设有办事处。Riot区块链：Riot是北美最大的美国上市比特币矿工之一，在德克萨斯州的Whinestone和Cosicana工厂运营。Blockstream:Blockstream Mining为全球机构和投资者提供企业级比特币挖矿服务。它们是由密码学家亚当巴克(Adam Back)共同创立的，他之前的工作在比特币的创建过程中发挥了重要作用。Hut8 Mining: Hut8是北美最大、最具创新性的数字资产矿商之一。是全球自挖比特币或上市公司库存最高的公司之一。他们在加拿大的阿尔伯塔省南部有一个矿，在安大略省的北湾有第三个矿。常见问题解答：比特币挖矿合法吗？比特币挖矿在全球大多数司法管辖区都是合法的。然而，由于其高功耗，一些国家已经禁止比特币挖矿。在某些情况下，加密货币被视为对政府及其本币控制的威胁。
这些国家包括阿尔及利亚、尼泊尔、俄罗斯、玻利维亚、埃及、摩洛哥、厄瓜多尔、巴基斯坦、孟加拉国、中国、多米尼加共和国、北马其顿、卡塔尔和越南。
比特币挖矿需要交税吗？比特币挖矿被视为正规业务，因此作为普通收入征税。一般来说，如果开采的比特币随着时间的推移以增值的方式出售，也必须支付资本收益。
有利可图吗？比特币挖矿通常是有利可图的，尽管其回报很大程度上取决于一系列因素，如电力成本、ASIC挖矿设备的价格和冷却成本。此外，比特币价格下跌可能导致矿商利润率下降。
矿工收入多少？以美元计算，矿工获得的比特币数量乘以当前价格取决于区块奖励。考虑到2万美元的平均价格和6.25比特币的区块奖励，到2022年，矿工每块将赚12.5万美元。
比特币挖矿有多难？比特币挖矿越来越难，考虑到比特币推出时的挖矿难度为1，而目前的难度水平约为30万亿。这个数字意味着，ASICS采矿硬件平均需要执行超过30万亿次哈希运算，才能找到有效的区块来保持竞争力。
挖掘1个比特币需要多长时间？挖掘1个比特币平均需要10分钟。然而，目前随着比特币的开采，另一个5.25 BTC也将被开采。这是因为比特币是在一个新区块成功加入区块链时被开采出来的。目前，区块链产生6.25 BTC，平均需要10分钟。到2028年，可能只能通过1，050，000的区块数挖掘出接近1个比特币，届时区块奖励预计约为1.56 BTC。然而，开采这个区块平均需要10分钟。
常见误解#1“比特币使用肮脏、不可再生的能源。”讲真，比特币挖矿为电力行业提供了新的市场，挑战了长期以来通过电网限制发电的观念。这一新机遇揭示并激发了全球可再生能源实现重要的无碳发电的潜力。
很快，比特币采矿将成为未来丰富清洁能源的关键。让我们来探讨如何和为什么。
太阳能和风能发电能力是这一推理的关键，因为比特币网络可以充当这种可再生能源的独特能源买家，推动全球向清洁能源生产和储存过渡。
随着太阳能和风能越来越便宜，比特币矿工倾向于使用它，因为他们通常选择电力更便宜的地方更具竞争力，并确保他们的业务保持盈利。
太阳能和风能的成本甚至比化石燃料更便宜。事实上，它们目前分别为3-4美分/千瓦时和2-5美分/千瓦时，而煤炭或天然气等化石燃料的成本约为5-7美分/千瓦时。
然而，与天然气或核能相比，太阳能和风能的间歇性是一个主要缺点。因为只有白天有阳光，风是不可预测的，所以它们的能量生产可能非常丰富，也可能微不足道。
比特币挖矿是一种可行的技术方案，可以提供更高的传输和储能能力，克服间歇性。无碳能源生产的道路已经形成，新的采矿设施已经在自然资源广泛存在的地方落户。
例如，西德克萨斯州提供了太多的风能和太阳能，这促使比特币矿工涌入该地区，以利用巨大的机会。
是比特币矿工开发的另一种基础自然资源，水电资源丰富。例如，在挪威，该国100%的电力来自可再生能源，这为比特币矿工提供了理想的位置，他们可以享受高性价比的电费和适合设备冷却的气候。
#2“比特币浪费能源。”根据剑桥替代金融中心(CCAF)的数据，比特币目前每年消耗约87太瓦时，相当于全球电力生产的0.55%，或马来西亚、瑞典等小国一年的能源消耗。
尽管这可能会引起比特币批评者的警惕，但整体注意力应该集中在碳排放水平而不是消费水平上。这是一个关键的区别，因为比特币可以消耗全世界的电力，但如果它来自100%的可再生能源，它对碳排放的影响可以忽略不计。
估算比特币的功耗很简单，只需查看其在指定周期内的哈希速率即可。
另一方面，主要问题是确定比特币开采的碳排放量。一些因素使得在不知道所使用的确切能量组合的情况下执行这项任务更加困难。
出于各种原因，矿工通常不愿提供采矿数据。由于比特币节点的匿名性，我们通常甚至没有世界上某些地方存在矿工的数据。当我们知道时，我们可以根据该地区的能源资源来猜测它们的碳影响。
由于数据如此不准确，对使用可再生能源的比特币采矿百分比的估计可能会有很大差异。
比特币矿业委员会估计，2022年第二季度全球矿业可持续动力结构为59.5%，从2021年第二季度到2022年第二季度增长约6%。
2019年，Coinshare发布报告指出，比特币73%的能源消耗是碳中和的，这主要是由于中国西南地区和斯堪的纳维亚半岛等主要采矿中心丰富的水电。
2020年，CCAF估计这一数字接近39%，这表明仅考虑能源消耗很难成为确定比特币碳排放量的可靠方法。
更有利于辩论的是，我们是否认为开采比特币是一项利用能源的有价值的活动。根据比特币所代表的替代货币体系的升值程度，这里可以有广泛的、有时甚至是激烈的讨论。
#3“比特币每笔交易消耗的能源比VISA还多。”我们已经提到，需要明确区分开采和使用比特币的能量和比特币实际消耗能量的方式。
很多比特币的批评者可能会提到，比特币的每一笔交易的能源成本都非常高，尤其是与其他支付系统交易相比。
实际上，他们不知道，那只是攻击比特币的另一种方式。比特币的大部分能量消耗发生在开采过程中。硬币一旦发行，几乎不需要什么精力去验证交易。
很多人通过除以交易次数来计算比特币迄今为止的总能耗。但是，这并不能提供一个准确的观点，因为大部分的精力都用来挖掘比特币，而不是用来支持交易。
我们可以往前走一步，宣称比特币是最终的“现金”结算层，不需要可信方。流行的支付网络，如PayPal或Visa，不提供银行间的即时不可逆结算。
所有传统的零售支付系统都基于复杂的多层结构，完成交易可能需要长达六个月的时间。除了冗长，这么长时间浪费了多少精力？这就是为什么攀比不能算有效。
将比特币采矿从“环境灾难”叙事转变为减少二氧化碳排放的有益援助的机会是真实的，并且已经呈现在我们面前。
不断探索新的方法和自然资源，如释放海洋能源，以2至8太瓦的可持续清洁能源造福全球多达10亿人。
