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-通博娛樂城 深入淺出的挖礦與礦機發展 集中營

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在比特幣號稱價值儲存可比黃金的今日，大眾都對區塊鏈與加密貨幣感到好奇，不少投資加密貨幣暴富的傳聞在社群間流傳，許多開荒元老級的礦工也真的獲益匪淺，但天下沒有白吃的午餐，比特幣和挖礦真的有這麼容易嗎？

一台電腦，可以是什麼？
對於洪荒年代的礦工而言，若堅持挖礦，並且沒拿去買比薩，那現在看來簡直有如擁有一台印鈔機，這說法並不誇大。

2009年時，若你就知道比特幣，用你的個人電腦就能輕易挖到巨量的比特幣。

但這前提是，當年你就了解比特幣所具有的價值，以及將帶來的革命，並且把這些比特幣留到今日。

多數當時參與挖礦的礦工們，屬於駭客或工程師，他們大多抱持著玩玩或實驗的心態進行挖礦，挖到的比特幣也不具備實際的價值，甚至被拿來作為駭客之間娛樂性的積分比較。

正因為這樣的心態，再加上挖礦會造成電腦過熱、零件耗損、風扇高速運轉發出噪音等缺點，許多礦工挖幾天就停了，可見要成為開荒者，絕不是件容易的事。

究竟挖礦是什麼？
分佈式帳本
要理解挖礦，必須先由比特幣區塊鏈是什麼談起，簡單來說，比特幣區塊鏈是個記錄交易的帳本，你可以想像這個帳本的一頁就是一個區塊，而把每頁接在一起，就成了區塊鏈。而這個帳本因為一直有新的交易產生需要被記錄，所以不斷的更新，每十分鐘比特幣區塊鏈就會生成一個新的區塊，這個區塊記錄了過去十分鐘的交易。

這樣記錄交易的工作，也可以在銀行或一些支付系統中看到，但一個重要的差異點在於，在銀行或公司中，這些交易記錄是被存放於中央數據庫。

而區塊鏈帳本則是存放於每個參與挖礦的節點中，因此我們稱之為「分佈式帳本」。

記帳的礦工
但在沒有中央伺服器來記帳的情況下，誰來記帳呢？

沒錯，正是我們所稱的礦工，而挖礦就是這記帳的工作。

所有連接到區塊鏈網路的節點都可以成為礦工，而比特幣發明人中本聰則想出了「工作量證明」做為選擇誰來記帳的機制。

爭奪記帳權：解題與算力
所謂的工作量證明，簡言之，要記帳就要先解出一道與上個區塊相關的數學題，誰先解出誰記帳。

但這數學題有個前提，那就是要很難解，但驗證對不對很容易。

在比特幣區塊鏈解這道數學題的定義為「以sha-256算法碰撞哈希值（雜湊值）」，這個過程可以想像為擲骰子。

我們假設擲骰子要擲出小於五的數，那個人為正解，要擲出小於五要靠機率，但算其是否小於五相對容易許多。

如果今天骰子很少這很簡單，但若今天是要擲一億顆骰子，而要擲出小於一億零五十，就變得相當困難。但要驗證有沒有小於一億零五十卻還是很容易。

因此礦工必須不停地嘗試隨機數，算出解答的速度不一，有時很快就算出來，有時卻要很久，這個不斷嘗試的過程就成了礦工們的工作量。

而每秒能嘗試多少隨機數，也就是每秒能進行多少次哈希碰撞就是「算力」。

獎勵機制
礦工不會無緣無故費力解題，因此記錄帳本的獎勵就是獲得隨著區塊生成的比特幣。

中本聰設計最初記錄一個區塊可得50枚比特幣，每記錄21萬頁帳本，獎勵就會減半，變為25枚、12.5枚……這個減半大約很四年進行一次。

這個隨機解數學題和獎勵減半的設計，形象上很像挖掘礦藏，挖金礦也是隨機的，一開始金子很多，很容易就挖到，隨著金子越挖越少，變得越來越難挖。

這就是「挖礦」之名的由來。

用什麼挖礦？
CPU開荒
最開始的洪荒之年，主要是靠CPU來挖礦的，因為這是最為普及的運算設備。

當時挖礦難度很低，只靠CPU就可以輕鬆挖到很多比特幣，雖然CPU的算力很小，但產量非今日可比。

隨著比特幣越來越多人知道並參與挖礦，再加上獎勵減半的機制，CPU挖礦的產量逐漸減少，礦工們開始思考有什麼算力更高的設備。

GPU壯大
他們把念頭動到顯示卡（GPU）身上，顯示卡因用於處理圖像數據，需要大量的並行運算能力。

比起功能多元，強調邏輯運算能力的CPU，顯示卡處理簡單並行數據的能力大勝一籌。

由於挖礦的過程實際上就是暴力解密，普通的顯示卡就有上千個流處理器，當然勝過一般CPU才四核的狀態，因此我們迎來顯示卡挖礦的時代。

在這年代，是挖礦人最多之時，他們也經歷了2013年附近比特幣的暴漲與暴跌，那年比特幣從2月的20美元、4月180美元持續暴漲，11月28日比特幣首度衝破1000美元大關來到1124.76美元，一枚比特幣價格首次超越一盎司黃金。

但由於應用不多，價格逐漸下滑至700美元附近。

雖然比特幣的波動性巨大，但比特幣全網算力卻是持續加速飛漲，從2010年前CPU到2011後的顯示卡，全網算力在一年內增長了10000倍。吸引大量民眾加入挖礦的行列。

FPGA的短暫年代
從CPU、GPU到現場可程式邏輯閘陣列FPGA，FPGA可以視作現在職業ASIC礦機的前身，也開啟了中國開發礦機的大航海時代。

中國第一台FPGA礦機在2011年出現，由號稱「礦機教父」的「南瓜張」（ngzhang；張楠賡）為外國人所訂製，這台礦機被稱為「南瓜機」，而南瓜張在這期間始終保持低調。

雖然FPGA礦機的算力並不一定比當年的高規顯示卡高，但其耗電量卻差了將近40倍。

當然，挖礦還是要賺比特幣的，因此對於更高算力的要求促使ASIC礦機的出現。

我們可以將FPGA視為轉換至ASIC的過渡期，這過程大概只維持了半年。

特殊積體電路ASIC，一開始是為了「拯救世界」
在2012年，美國的蝴蝶實驗室宣稱他們開發了遠勝現在算力水平的ASIC礦機，並開始眾籌，這是史上第一次的礦機眾籌。

由於ASIC礦機的運算能力太過驚人，可能超過全網的51%，使他們可以竄改交易紀錄，這將摧毀比特幣世界。

因此南瓜張為了「世界和平」站了出來，著手開發ASIC礦機，要與之抗衡。

他與郭逸夫所開發的ASIC礦機稱為「阿瓦隆礦機」，三代加起來也不過1500台，一度在中國被炒至25萬人民幣一台。

阿瓦隆一代礦機算力據稱是當時最高端顯示卡的50倍，一天能挖出357枚比特幣，如果照當時的價格計算，這相當於一天賺進3萬多美金。

這是屬於南瓜張的年代，他後來宣布不在出售礦機，轉而開發ASIC晶圓芯片。

ASIC壟斷，比特大陸王者降臨
自ASIC礦機出現，CPU、GPU、FPGA都被比了下去，ASIC礦機的算力大概是顯示卡挖礦的200倍，而功耗則差異不大。

因此，市場對ASIC一直是需求大於供給，龐大的商機前，許多公司也開始加入市場競爭，市面上突然冒出數十家礦機生產商。

其中又以烤貓和比特大陸為最，烤貓推出的USB微型礦機，由於單個ASIC芯片很小、功耗又很低，每個這樣的礦機相當於一片中高端顯卡，功耗卻不可同日而語。

不過烤貓後來研發受挫，公司歸零。

2013年，比特大陸也推出他們第一代的螞蟻礦機，之後在2016年推出高性價比的礦機S9，內置189個ASIC芯片，此後比特大陸霸佔礦機市場。

該公司2017年的淨利潤高達150億人民幣，截至2018年比特大陸擁有70％至80%的礦機市場份額。

曾經的王者南瓜張所屬的嘉楠耘智信息科技有限公司沒像比特大陸一樣一飛沖天，也不像烤貓的失敗作收，他們轉型做礦機晶圓，雖有其市場，但流通性並沒有那麼高。

這樣的政策變化加上比特幣大跌等因素，即使其阿瓦隆芯片表現不錯，該公司依然不再稱王。

隨著比特大陸的刀片模組化礦機帶來更高的集成度，在半年內，從全民參與的狀態，大為改變成寡頭壟斷。

市場競相開發或爭取最新的ASIC產品，試圖在算力上趕超那些寡頭，但目前並未出現這樣的超級運算礦機。

礦池
隨著全網算力的運算水平指數等級的上漲，挖礦難度大為增加，即使擁有數個ASIC礦機或少量的算力，幾乎都挖不到比特幣了。

因此駭客們開發出一種可將少量算力整合運作的網站，這被稱為「礦池」。

在礦池中，直接關乎的不是你有沒有解出哈希值，而是聯合全礦池礦工的算力一起進行哈希碰撞，從而提高機率值，累積已經相對極低的比特幣獎勵，並作分發。

藉由這些礦工將礦機接入礦池，提供各自的算力，他們也可以根據礦池的分配模式獲得收益。

目前礦池的獎勵分配模式大致有三，分別是分紅式有賺有分的PPLNS模式、依算力占比提供每日基本收益的PPS模式，以及以算力計算並提前支付的PROP模式。

目前全球算力前五的礦池為：螞蟻礦池（Antpool）、國池（BTC.com）、BTC.TOP、ViaBTC、F2pool，而全網算力約70%由中國礦工提供。

挖礦的未來
在比特幣區塊鏈方面，ASIC礦機不斷推陳出新，礦池更聯合礦工算力。

大型挖礦公司尋找更高算力產品或性價比更高的產品，一方面提升礦機量，另一方面提升單一算力。同時這些公司也找尋全球電力成本低廉的國家，節省挖礦成本。

個別礦工則有樣學樣，加入礦池，提升算力佔比。

不過顯示卡挖礦，並未被完全淘汰，由於不同幣種之間演算法的差異，造成許多山寨幣成為顯示卡挖礦的樂園，他們淡出比特幣舞台，開挖萊特幣之類的山寨幣。

當然ASIC礦工們並未滿足於比特幣挖礦，於是許多ASIC礦機也針對不同幣種演算法進行設計，逐近吞吃山寨幣顯示卡挖礦的比例。

雖然許多人認為量子電腦將會攻破比特幣網路，中本聰也如此承認，不過考量到量子電腦還在理論層面，實現之日未知。

再加上量子電腦設置成本巨大，本身設計也非用於挖礦，拿來挖礦實在太過浪費，我們可以斷言量子電腦攻破比特幣網路的可能性並不高。

性價比高的礦機
螞蟻S9（Antminer S9）以其節能和算力不錯著稱，屬市面上最主流的礦機，性價比相當高。

雲豹A1則被稱為「工業級礦機」以其核心算力著稱，49TH/S的算力約為主流礦機的3至4倍。

阿瓦隆761（AvalonMiner 761）以其價格低廉可大量採買著稱，可以以量補足其相對較低的算力。

神馬M3（WhatsMiner M3）以替代性高和保固長著稱。

阿瓦隆821（AvalonMiner 821）算力比761高，但價格也較貴。

 

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