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，但它們在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中扮演著非常重要的角色。

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

在加密貨幣領(lǐng)域，為比特幣和其他加密貨幣項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)其實是產(chǎn)生可觀收入的核心市場之一。

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，并深入探討這個領(lǐng)域的收入和市場規(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） 的過程。

我最喜歡的比方，是把這個過程想象為一個數(shù)獨游戲。這是一個需要耗費大量腦力才能解決的難題，而它一旦解決，其他人就很容易驗證你確實找到了正確的答案。

Youtube 上有一個不錯的視頻，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，以及挖礦在這個過程中如何發(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算機(jī)，競相解決一個計算密集型的難題，即驗證區(qū)塊鏈中的下一個區(qū)塊（還有區(qū)塊內(nèi)的底層交易）。第一個解決這一難題的礦工就能獲得獎勵（coinbase 獎勵+交易費用）。一旦這個新區(qū)塊被找到，網(wǎng)絡(luò)上的所有礦工都能驗證該區(qū)塊是正確的，并繼續(xù)投入鏈中下一個區(qū)塊的解題。

世界上所有競相解決下一個難題的計算機(jī)構(gòu)成了挖礦生態(tài)系統(tǒng)。所有這些計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。

通過這個網(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，礦工得到的補償是新鑄造的比特幣（coinbase 獎勵），再加上與每筆交易相關(guān)的交易費用。如果參與者希望其交易被加入比特幣區(qū)塊鏈的時間有更強(qiáng)的保證，他們可以在為自己的交易設(shè)置費用時，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，使用消費級中央處理器 （CPU） 開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，這么做已不切實際了。

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)。對于其他大多數(shù)加密貨幣，圖形處理單元 （GPU） 和現(xiàn)場可編程門陣列 （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

以下是挖礦門類全景圖，從芯片到最終用戶服務(wù)：

芯片制造

臺積電 （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***，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） 都將臺積電作為其核心生產(chǎn)線。

封裝、測試、組裝

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

集成電路設(shè)計及制造商

設(shè)計和銷售芯片的公司通常被稱為無晶圓廠芯片公司，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)計公司，包括：翼比特 （Ebang）、芯動科技 （Innosilicon）、Bitfury、Obelisk 等。

礦工和礦場

芯片生產(chǎn)出來后，就可以用來為加密貨幣挖礦。ASIC 是專門為某一算法（最典型的是 SHA256 和比特幣）的挖礦而設(shè)計的，而 GPU 則有更多的靈活性。

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

到目前為止，我聽過的最大規(guī)模操作，是分布在多個地理位置的 10 萬臺機(jī)器挖礦。

除了設(shè)計芯片，一些制造商自己也挖礦，比如比特大陸、嘉楠、微比特。比特大陸每月都會公開披露他們的「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直接找到區(qū)塊，無需將它們的哈希率與其他礦工混合。

有爭議的是，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，如果你真的擁有一款能夠帶來收入的設(shè)備，你就沒有理由把它閑置在庫房中，而是會利用它，直到你能把它賣掉。

礦池（單幣種和多幣種）

對于個人和非工業(yè)礦工來說，加入一個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，以平滑每個礦工的回報曲線。礦池負(fù)責(zé)優(yōu)化所有算力、運行挖礦記錄、收集和分發(fā)獎勵，并為服務(wù)收取額外費用。

有一些礦池專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。所有這些礦池開始都是專注于一種加密貨幣，通常是比特幣，此后才擴(kuò)展到覆蓋所有形式的加密貨幣。

我最喜歡的一個類比是，礦池的運作可以想象為辦公室彩票池。通過把辦公室所有同事的彩票匯到一起，所有人（礦工）就能在獲得獎勵方面有更好的贏面（區(qū)塊獎勵）。

與此同時，用了礦池，你就得相信他們的服務(wù)既報告了準(zhǔn)確的收益，也報告了礦池中每個人擁有的準(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告。

哈希算力市場

作為一個礦工，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給其他人。通常，這是在一個交易市場上完成的，最大的市場叫 NiceHash。有家規(guī)模較小的 P2P 市場，叫 Mining Rig Rentals。

在這些市場上，人們可以在任何一組給定的挖礦算法上，為各種類型的加密貨幣，銷售算力，也可以購買算力。

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

很多時候，人們使用哈希算力來投機(jī)各種加密貨幣，例如，購買 SHA256 哈希算力，并將其用來挖 Bitcoin SV （BSV） 而非比特幣。這是一種糟糕的生意……

云挖礦

云挖礦是消費者可直接購買哈希算力合約、而不需親自操作任何硬件的服務(wù)。它類似于云挖礦服務(wù)之上的算力市場，通常由一個中央供應(yīng)商來運作。

這一領(lǐng)域最大的兩家公司是美國的 Genesis Mining 和亞洲的比特小鹿 （Bitdeer）。同樣，與上面類似，用戶購買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。通過這種方法，人們可以使用法幣直接購買比特幣和其他加密貨幣，而無需通過交易所。

智能礦工

智能礦工是一個新興的類別。其背景是，挖礦是一項復(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、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，不管是消費者級別還是專業(yè)礦工都能通過他們擁有的哈希算力盡可能的多賺一點。

另兩個類似的產(chǎn)品是哈魚礦工 （HashFish） 和 Cudo Miner。

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

挖礦市場的規(guī)模和收入概況

加密挖礦行業(yè)創(chuàng)造的年收入超過 80 億美元。

收入來自兩部分，一是區(qū)塊獎勵，二是所有工作量證明型的區(qū)塊鏈上每個區(qū)塊包含的交易費用。根據(jù) CoinMetrics 在 2019 年 6 月 25 日發(fā)布的挖礦獎勵的最新數(shù)據(jù)，以下是挖礦的周、月和年營收運行率。

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，其實是與相關(guān)加密貨幣的價格直接掛鉤的，因此它和基礎(chǔ)加密貨幣市場是相互映射的，所以華爾街也就很難理解該行業(yè)的公司的估值了。下面我們還會深入介紹這一點。

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關(guān)鍵因素。

資本支出 （Capex）

對礦工來說，主要的資本支出是礦機(jī)本身的成本，加上運營所需的所有設(shè)施 / 建筑物的成本。

例如，如果你想購買 1 萬臺比特大陸最新的 S17 機(jī)型，按零售價計算，這將花費 1，600 萬美元。大型礦商可以獲得特價折扣；然而，當(dāng)?shù)V機(jī)供不應(yīng)求時，連供應(yīng)都很難保證，更不用說價格談判了。

這還沒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)余活動發(fā)展成為真正的專業(yè)化、工業(yè)化規(guī)模的經(jīng)營。

運營支出 （Opex）

對礦工來說，主要的運營支出是每天為機(jī)器供電的電費。

舉例來說，如果你每周 7 天每天 24 小時運行 1 萬臺比特大陸 S17 礦機(jī)，如果每度電的能源成本為 5 美分，那么你每天的電費就是 3.6 萬美元，每年大概是 1，300 萬美元——而這僅僅是為礦機(jī)供電。

平均電費相差懸殊，取決于你在哪里、使用何種電力來源。

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

除了礦機(jī)的用電成本，其他運營成本包括：冷卻、人工、維護(hù)、安全和一般設(shè)施運營。一般的經(jīng)驗法則是，按能源成本的 1.5 倍來粗略估計當(dāng)前的運營成本。

按照我們上面的例子，一個礦場運行 1 萬臺比特大陸 S17 礦機(jī)，成本方面的粗略估計如下：

1，600 萬美元資本支出+ 300 萬美元（進(jìn)口稅）+ 400 萬美元（設(shè)施+安全）

2，000 萬美元運營成本（每年）

6，700 萬美元可能收入（基于今天的比特幣價格）。

這只是一個粗略的估算，只是為了說明礦工需要應(yīng)對的因素的規(guī)模。真正的成本將高度依賴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因素而不斷變化，我們往下繼續(xù)討論。

影響行業(yè)的市場因素

盡管運營成本和資本支出是礦工可以控制的兩個因素，但各種市場力量終究在發(fā)揮作用，它們在很大程度上決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（比特幣價格）來調(diào)整礦機(jī)的價格。

大規(guī)模拉升時期，基礎(chǔ)加密貨幣和礦機(jī)本身的價值都可能劇烈波動。在瘋狂時期，整個二級市場都致力于購買更多的硬件，而且舊機(jī)器都會再次變得有利可圖。

一般來說，我總是希望機(jī)器的價格能夠接近機(jī)器在那個時間點產(chǎn)生的公允價值。

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。我跟這個團(tuán)隊中的一些人聊了聊，他們預(yù)計最早也要到 11 月才會恢復(fù)供應(yīng)。

哈希算力

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

舉個可能有點簡化的例子來說明這一點，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)總回報的 1%。

然而，比特幣的整體哈希率總是在變化，因此每個礦工的盈利能力取決于有多少礦工進(jìn)入或離開這個生態(tài)系統(tǒng)。比特幣協(xié)議有一個關(guān)于難度級別調(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）。

比特幣價格

因為區(qū)塊獎勵是用該區(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)塊獎勵將以比特幣支付。所以，獎勵金額直接與比特幣本身的價格掛鉤。

比特幣價格越高，挖礦獎勵的價值就越高。既然從事挖礦，你從根本上是在做多你正在開采的加密貨幣，因為你的盈利能力依賴于它。

比特幣之所以成為占主導(dǎo)地位的加密貨幣，一個主要原因在于比特幣透明、公開和公平的供應(yīng)時間表。從創(chuàng)世區(qū)塊開始，比特幣就以固定的供應(yīng)時間表進(jìn)行固定的供應(yīng)——比特幣的總量上限只有 2，100 萬枚。

挖礦是新比特幣被創(chuàng)造和釋放到世界的方式。今天，每個比特幣區(qū)塊的獎勵是 12.5 個比特幣；然而，這個獎勵每過 21 萬個區(qū)塊就會減少一次。在到達(dá)#630000 區(qū)塊高度（估計在 2020 年 5 月 24 日左右）時，這個獎勵將下降到 6.25 個比特幣——這被稱為減半事件。

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)時間表，以及在所有比特幣都創(chuàng)建完之后會發(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.

簡而言之，比特幣的價格和比特幣的供應(yīng)時間表，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，但它們在區(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。對許多人來說，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)計我們也將看到哈希率的類似金融化。