你要是听说过比特币, 那你肯定也听说过比特币挖矿。比特币挖矿是获取比特币的最原始方法, 在开始那会儿, 人们拿到比特币的方式全都得靠挖矿。但是, 不少刚踏入币圈的新手都会有个疑问, 就是这个比特币挖矿到底指的是个什么事儿。现在币圈子的编辑就带大家一起来瞧一瞧。

什么是比特币挖矿？

人们常常把比特币称为“数字黄金”, 这是一个比较形象的说法, 同时也因为比特币的总量和黄金一样受到限制, 而且价格相当高昂。

黄金是从金矿里被挖出来的, 而比特币, 是由旷工给从数字里面“挖”出来的。这里的这个词所指的那个“挖矿”, 以及这里所指的那个“矿工”, 和我们日常生活里头所指的那个不太一样, 跟我们的日常认知是有差别的。

在我们的日常生活里面, “挖矿”通常是指矿工去开采像黄金、煤炭这类天然矿产的一个过程, 那“矿工”, 自然就是指那些个专门进行挖矿工作的一个工人。在比特币的世界里面, 所谓的“矿”指的就是比特币这个货币本身, 所以, “挖矿”这一行为实际上就是指去寻找或者开采比特币的过程, 而称那些使用了专门的比特币矿机等硬件设备来参与比特币开采活动的人为“矿工”, 这是对该类人员的特定称呼。

比特币挖矿原理：

比特币系统由几部分构成, 一部分是用户, 用户可以通过密钥来控制自己的钱包, 另一部分是交易, 所有的交易都会被广播到整个比特币网络中去, 还有一部分是矿工, 矿工通过竞争计算来生成区块链, 在每个节点上达成一致的共识, 而这个区块链是一个分布式的公共权威账簿, 它包含了在比特币网络上发生的所有交易。

比特币矿工是通过解决那些具备一定工作量的工作量证明机制问题, 来管理比特币网的。他们确认交易并且防止双重支付的情形出现。因为散列运算是不可逆的, 所以想要查找到那个匹配要求的随机调整数是非常困难的。

这就需要一个能预计总次数, 并且不断试错的这样一个过程了。当这个工作量证明机制发挥作用的时候, 如果一个节点找到了符合要求的解, 它就向全网广播自己算出来的结果。另外的一些节点能够接收到这种新被解析出来的数据块的内容, 然后去检查它是不是和设定的那些规则完全相符。如果在计算得出哈希值之后证明确实是符合规定的情况, 也就是满足了比特币所需要的那个运算目标的话，这就意味着当前的这个数据块是有效的, 紧接着其余的相关节点就会选择接纳这一数据块。

中本辛有一个比方, 说的是挖比特币这件事。他比作是金矿消耗掉资源, 才把黄金弄到经济里头去。那产生比特币的过程, 得靠消耗电脑的CPU, 还得花费电力, 还要花上时间。

再来说说比特币挖矿和那个节点软件。这些东西主要是靠点对点网络在起作用。同时也用了数字签名技术。还用了交互式证明系统。通过这些手段, 来弄出零知识证明。还能验证交易是否有效。每一个网络节点都会向网络上广播相关的交易信息, 这些被广播出来的交易在经过矿工的审核之后会被进行验证, 这里的矿工其实就是指网络上运行的计算机, 这些矿工能够利用自己的工作证明结果来表达出对交易的确认意思, 那些已经被确认的交易随后就会被打装到数据块之中, 而这些数据块最终会串联到一起从而形成连续的数据块链。每一个比特币节点都会去收集那一些还没有被确认的交易, 然后把它们都归集到一个数据块里, 接着矿工节点会附加一个随机调整数, 并且去计算前一个数据块的SHA256散列运算值, 挖矿节点就不断地重复这个过程去进行尝试, 直到它找到的那个随机调整数能够让产生出来的散列值低于某一个特定的目标为止。

在比特币挖矿这个领域里面, 比较常见的那些矿机的种类, 主要有这些。

ASIC矿机

ASIC矿机, 它是那种矿机。这种矿机的核心运算零件, 是使用ASIC芯片的。ASIC芯片呢, 它是一种专门设计的芯片。它的设计目的, 是为了某种特定的用途。这点必须要说明清楚。因为它并不只是用于挖矿。它的广泛应用领域还有很多很多。这种芯片的特点是极为简单, 同时非常高效。举一个例子来说, 比特币是采用SHA256算法的, 于是, 比特币ASIC矿机芯片就被设计成了只能计算SHA256的样子。

因此, 如果仅仅从挖矿这件事情来看的话, ASIC矿机芯片的性能, 是超过了目前那些顶级的电脑CPU的。之所以会发生这样的情况, 那是因为在算力方面, ASIC矿机具有绝对的优势, 所以, 电脑、显卡矿机就开始逐渐地被淘汰掉了。

GPU矿机

所谓GPU矿机, 说白了就是那种专门用来挖数字货币的设备, 它靠的是显卡也就是GPU这块硬件。自从比特币火起来之后, 市面上陆陆续续就冒出了不少其他的数字资产。大家熟知的比如以太坊、达世币、莱特币这些都属于这一类。

不过要注意到这有些币种背后用的算法规则和比特币是不太一样的。为了让挖矿这事儿能跑出更高的效率来, 矿工们前前后后做了大量的各类测试, 结果大家都发现了这么一个问题, 那就是对于那些采用SHA256这类算法的数字币种来说, 用专门的ASIC机器去挖才是效率最高的方式。因为使用如Scrypt之类的其他算法来挖数字货币时, GPU显卡的挖矿效率能够达到最高水平, 所以这才使得专门针对这一需求打造出来的GPU矿机开始应运而生。

IPFS矿机

IPFS类似于HTTP, 它是一种用来传输文件的协议。如果IPFS想要运行起来的话, 那么在网络里面就需要有非常多非常多的计算机, 也就是存储设备, 把它们当作节点来使用。从比较大的概念上去说, 所有参与进来的那些计算机, 都可以被叫做IPFS矿机。至于IPFS网络为了吸引更多的用户加入进来变成节点, 好给网络做贡献这回事儿, 它是特意设计了一种叫作filecoin的加密货币的, 就是看大家贡献出的存储空间和带宽是多少, 就据此往参与者也就是节点手里分发东西作为奖励用的, 要是狭着来理解的话, 那些专门是为了获取filecoin奖励而设计和制造出来的计算机设备, 就被称为是IPFS矿机。因为IPFS网络需要的是存储空间以及网络带宽, 所以为了获得最高的收益比, IPFS矿机通常会强化存储空间、降低整机功耗等方面。比如装备10块以上大容量硬盘, 配备千兆或更高速度的网卡, 使用超低功耗的架构处理器等等。

FPGA矿机

FPGA矿机是一种矿机, 这种矿机使用FPGA芯片作为算力核心。FPGA矿机是属于早期的矿机之一, 它在2011年末的首次出现中得到了关注, 当时一度被看好, 不过它的活跃期并不长。

其后来的情况是被ASIC矿机与GPU矿机取代。其中, FPGA的全称是Field-Programmable Gate Array, 中文名叫现场可编程门阵列。FPGA通俗一点来说, 就是它把好多好多逻辑器件, 这些东西包括与门、非门、或者门, 还有选择器之类的内容, 全部都打包在一起, 装在一个盒子里, 至于盒子里的这些逻辑元件到底是怎么连在一起的, 这一部分全部都要由使用者本人, 就是通过编写程序的方式, 自己动手来决定。

要是FPGA里面装的是挖矿程序, 弄出来的设备就叫做FPGA矿机。因为FPGA的灵活度很高, 它不仅能支持比特币用的SHA256算法, 也能支持GPU矿机擅长的Scrypt算法。

在FPGA矿机活跃的时段, 跟同样年代的CPU和GPU矿机比, FPGA在算力性能上虽然没优势, 但是在功耗方面要低得多, 所以综合的功耗表现得非常好。