比特币挖矿教学：比特币怎么挖？挖矿机是什么？

当提到加密货币或虚拟货币时，很多人第一时间会想到比特币（BTC）。那么，什么是比特币？为什么比特币需要挖矿？又要如何挖比特币呢？

本文将带你详细了解什么是比特币挖矿以及挖掘比特币的教学和风险，想成为比特币矿工的你一定不要错过喔！

何谓比特币？比特币可以干嘛？

从某种意义上来说，比特币（Bitcoin）可以说是虚拟货币的代名词，它既是最早推出的加密货币，也是目前市值排名第一的数字货币。

比特币是一种去中心化的虚拟货币，它无需银行或政府等中央机构。作为一种有别于实体货币形式的「网上货币」，比特币是透过网络传输的方式进行资金转帐。

身为目前最火红数字货币之一的比特币，由于获取难度高，且物以稀为贵的条件下，导致比特币的相对价值非常高。在数字货币市场上，比特币被当成一种「股票」操作，它可以用来当作保值品投资，也可以将其转换成各国货币并存入现行银行帐户，许多网络商店甚至支持直接使用比特币购买商品。

什么是比特币挖矿？

比特币的发行有它自己的时间以及数量，大约每十分钟会由程式码执行新比特币的发行，并且授予给参与比特币交易的某（群）人，因此，获得新发行的比特币就好比是获得刚出土的金矿，所以才会将这些获得比特币的人比喻为矿工。

由于其特定的共识机制——工作量证明（PoW）以及大型矿工的参与，比特币目前是最安全的区块链之一。除了采矿提供的安全性之外，该过程还充当加密货币的唯一发行系统，即将新铸造的硬币作为激励释放给矿工。

比特币挖矿是比特币网络安全的重要组成部分，也是发行新币的唯一机制。参与此操作的人被称为矿工，他们通过调动强大的计算设备竞争成为比特币区块链上新区块的成功验证者，从而将网络交易费用和新铸造的硬币收入囊中。

比特币挖矿的工作原理

在挖掘比特币的过程中，矿工充当比特币网络的审计员，负责验证新交易的有效性，并在验证后将它们添加到区块链中。这项任务有助于消除所谓的双重支出的可能性。与法定货币系统不同，加密货币网络的去中心化结构使它们面临这种独特类型的问题。为了使网络可行，必须能够验证参与者没有试图通过两次花费相同的硬币来超越系统，并且这必须在没有银行或任何其他中介干预的情况下完成。

为了防止双重支出的可能性，矿工的任务是验证交易。在每种情况下，矿工都会确认价值1 MB 的新比特币交易的有效性，然后只要它们成功满足网络共识机制提出的其他要求，它们就会被添加到比特币区块链中。

确认1 MB 的设定是由比特币协议的基础设施设计决定的。比特币的创建者将每个区块设计为具有固定的1 MB 大小。因此，不可能加载超过此限制的交易数据。

在验证了价值1 MB 的交易后，矿工就有资格挖掘新币。这并不意味着矿工将自动获得比特币作为验证这些交易的奖励，相反，矿工必须与其他矿工竞争，成为网络上第一个成功验证并因此为比特币区块链上的下一个新交易区块提供担保的矿工。

比特币旷工的核心要求

比特币矿工确实拥有和操作强大而复杂的计算设备，以尝试解决高度复杂的数学问题，这是成为成功的比特币矿工的核心要求。矿工的盈利能力在很大程度上取决于他们的硬件质量以及他们能够在其他竞争矿工之前多快解决这些问题。

为了安全起见，网络的工作量证明系统使用密码学中所谓的安全散列算法256 (SHA-256) 散列函数。SHA-256 输出256 位长的哈希值，并以加密输入。

这些散列函数是伪随机的，因此在透过散列函数实际运行输入之前几乎不可能预测任何输入的输出。为了在区块链中添加一个新区块并索取新开采的比特币的奖励，矿工需要使用他们的计算资源进行密集且极快的数学猜测，从而产生低于某个特定值的有效哈希值阈值，称为目标。

因此，采矿需要强大且具有竞争力的计算资源，这就是为什么硬件要求是挖矿中如此重要的组成部分。

比特币怎么挖？挖矿前的准备

了解了比特币挖矿原理及矿工的要求后，接下来你就需要了解如何挖比特币了。

想要开始挖矿的话，在开始之前有一些事前准备要做，包含硬件投入成本以及运作成本。前者是指硬件的购入、安装、电费、折旧、场地以及散热等等；而后者则是维持这些硬件持续运作，所需付出的成本。两者综合以后，可以发现其实挖矿所需的成本非常庞大，这也就造成部分拥有大量资金成立挖矿专用硬件设备的以「出租」的方式来回收成本，这种挖矿模式被包装成一种「商品」并在公开的网络市场上进行买卖，当挖到比特币时，会依每位承租人的付出比利来分矿，这样的挖矿模式也就是所谓的「云端挖矿」。

开采比特币的做法主要有三种，除了云端挖矿外，还有「独立挖矿」以及「合力挖矿」，不过由于目前的挖矿难度不断提升，且有越来越多竞争者挤入，时至今日想要单靠自己的力量独立挖到矿的可能已经不大，虽然一旦成功挖矿便可独自获得全部利益，但一般比较可行的做法是采用后者「合力挖矿」，也就是团队挖矿的概念，挖到矿时全团依照每个人付出的比例来分矿。

矿池和挖矿机是什么？

在了解比特币挖矿时，我们避不开矿池和挖矿机，那么，它们到底是什么呢？

矿池：早期比特币还不兴盛的时候，大部分人都用自己的电脑来挖矿，最早当然是用尽CPU的能力来运算，接着有人发现用显示卡的GPU Stream Processors来计算会快更多，可是当大家纷纷投入挖矿以后，出现了很多为挖矿优化的设备，一般个人电脑根本拼不过，因此需要加入矿池（Mining Pool）来挖矿，由伺服器集合所有使用者的运算力量来挖，再由一定比例回馈使用者（矿工），才不会发生挖了老半天却拼不过专业挖矿机，花了电费却什么都得不到的情形。

矿机：由于显示卡虽然挖矿速度校快，但是显示晶片原本并不是专门用于挖矿，因此用显示卡挖矿不仅很耗电而且发热量又高，如果是3、4张显示卡所组成的挖矿电脑，更是耗电，最后计算起来很可能挖比特币的收益都还不够付电费呢！因此从2013年开始，挖比特币的重心逐渐转移到专业矿机上，这种矿机区分为两大类型：

1. FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可程式化闸阵列）：是一种平行架构的逻辑晶片，可以重复编程设计，将软件烧录到FPGA上运作，并可将内部的逻辑区块以程式连接在一起，有容易修改及成本较低的优点，不过缺点是速度比较慢及无法完成复杂的设计，功耗也比较高。
2. ASIC（Application-specific integrated circuit）：与FPGA灵活有弹性的特性不同，ASIC是针对特定应用而产生，例如专为挖矿所设计的晶片，即是对Hash计算优化，当然比起FPGA来说效能更高，且与显示卡比较来说，ASIC的功能专一，不需加上一堆有的没的晶片或电容，当然功耗低非常多，长期使用不但节省电费，运算能力也提高至数十甚至百倍以上，专业矿机多是ASIC架构。

比特币挖矿教学

挖矿的过程并不复杂，只需要下载「挖矿程式」其实就能开始挖矿。网络上的挖矿软件百百款，这里我们将以NiceHash Miner 这款软件举例说明。

首先，根据手上显卡厂商下载对应的NiceHash Miner 版本并开启软件，在正式开始挖矿以前，有几个步骤要先设定。

电子钱包页面中最重要的资讯就是钱包地址，这除了是比特币买卖家交易时须使用的资讯以外，同时也是挖矿时比特币储存的目标位址，点击币托页面中的钱包地址后，就会获得一串「未命名的钱包地址」，请复制这串数字码并好好保存。

接下来在挖矿程式中点击「钱包」（Wallet）选项，将刚刚复制的数字码贴上后即可完成储存目标设定。在左下方的「硬件资讯」（Hardware Details）选项中，系统预设会找到你电脑使用的显示卡型号，也可以在这里开启处理器加入挖矿的行列，可根据需求和喜好设定。

一切都准备就绪后，就可以按下中间的「开始挖矿」（Start），你的电脑会自动开启命令执行视窗进行挖矿，不同的挖矿软件无论每次挖矿的动作成功与否，都会释出不同的通知指令，以NiceHash 为例，成功挖矿时视窗上将会出现的绿色的指令通知。但这时候软件挖到的比特币数额其实非常小，需要长时间连续不间断的挖矿才能挖到完整一个比特币。

虚拟货币挖矿带来的影响

由于比特币在全世界造成的热潮至今还未间断，无论是用团队挖矿还是云端挖矿模式，仍有许多比特币使用者正在挖矿。在这样的热潮下，也间接导致了不少问题。

1.显示卡严重缺货

首先最直接的问题就是显示卡，由于显示卡是矿工们最主要的挖矿工具，它们需要大量显示卡加快挖矿的速度，借此抢在他人以前获得比特币，也导致目前无论是NVIDIA 还是AMD 显示卡在全球都出现缺货的情形，同时也造成显示卡价格上涨，尤其是高阶的显示卡问题更严重，常常会需要以比厂商建议售价高出许多的价格购买，也让想要单买显示卡帮电脑升级的民众购买困难。

2.不仅耗材也耗电

挖矿的过程是将显示卡以及电脑的效能发挥到最极致，如果能成功获得比特币那也就罢了，更惨的就是不仅没挖到矿，甚至还多花冤枉钱。挖矿的过程不仅需要随时保持电脑主机的温度，甚至主机还需要放在通风的室内运作来避免主机过热，长时间连续挖矿下，对于显示卡的产品寿命也有害。此外，挖矿过程中还必须考量到电费的问题，根据「比特币能源消耗指数」报告的统计，比特币在过去一年内挖矿的电力总消耗已累积达29.51兆瓦小时，约占全球总电力消耗的0.13%，相当于台湾一年电力消耗的11.64%，听起来占比不大，但该数字已经超过全球近160个国家一年的电力消耗，可见挖矿的耗电量有多大。虽然说比特币确实有它的吸引力存在，但在通往致富的挖矿路上，矿工们仍要考虑许多成本付出的问题以及带来的影响。

这种挖矿带来的负面影响不仅仅是由比特币造成的，采用工作量证明挖矿的虚拟货币也会加剧这种情况。因此，市值第二大的乙太坊选择通过合并的方式将区块链转移到更加环保的权益证明（POS）中，从而减少对环境的危害。

比特币挖矿的风险

目前比特币挖矿最普遍的风险集中在监管上，近来越来越多的城市和地区采取行动禁止比特币挖矿。因此，建议在投资任何比特币采矿设备之前彻底研究您所在国家对加密货币和相关活动的立场。

另外，加入矿池并不一定意味着你会自动获利。如前所述，你必须考虑持续的电费，可以使用在线比特币挖矿计算器来粗略估计您的潜在收入。

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