比特币挖矿技术原理（比特币挖矿算法详解）

比特币“挖矿”原理简介比特币的主要原理及其背后的区块链技术是（图1)：

建立一个全球分布式账本，每个参与账户验证和打包的节点都可以查询自创建以来发生的所有交易的存储明细，以确保任何账户中的一笔钱不会被花两次。

每10分钟发生一次的交易被打包成一个“区块”，采用加密签名技术，后一个区块利用前一个区块的签名信息对自己进行签名，形成一个签名“链”。这样的“区块链”可以保证账户和交易信息不被篡改。 （图1红圈）

未确认的交易时刻广播到全网，然后所有愿意参与验证交易的节点（比特币矿工）每隔10分钟会选择一些未确认的交易进行验证，并与历史区块链进行打包。比特币矿工打包的区块是有效区块。相反，他们需要参加难度越来越大的算术比赛，获胜者的结果可以得到全网的认可和奖励。 （新发行的比特币）（图1中的绿色圆圈）。

多人同时中奖时，需要只保留一个矿工通过投票机制产生的结果，其他人的确认无效。

图1中的蓝色圆圈更详细地解释了区块的组成和生成：最后一个确认区块的数字签名放置在header中，以确保形成一个“链”，中间数据部分保存矿工的选择和验证交易，最后是这个区块的尾数和数字签名。

区块链主要依靠哈希表（hashtable，一种字符串变换操作）计算的一个属性：众所周知，哈希表的输出很难逆向计算哈希表输入的原文——“一-方式”。所谓“挖矿”的本质就是为区块中的交易信息计算一个哈希值作为签名，但并不是任何一个哈希值都是有效的，并且人为指定结果字符串的头部由几个连续的零。

为了获得这样一个特殊的哈希值，“矿工”只能在交易信息上附加一个随机尾数，然后计算哈希，试图获得一个符合要求的值。如果结果不满足，只能更改尾数，重新计算。

“挖矿”的本质是对一个随机字符串进行反复哈希，并检查生成的字符串在标头中是否有足够的零。为了保证每个区块的生成时间有足够的间隔，周期性地自动增加“挖矿”所需的零头数量黄金比特币模型基本假设，人为增加计算随机数的“碰运气”难度。

矿机基本盈利分析 在矿场购买比特币矿机的根本目的是通过消耗电力获得比特币，然后将比特币套现用于支付资本投资、电费和少量劳动工资的摊销，最后获得利润。因此，要分析比特币矿机和矿机行业能否盈利，首先要了解比特币矿场的运作情况。

挖矿的本质可以简单理解为世界上所有的挖矿设备通过计算随机数的哈希值来进行抽签。中奖概率为设备算力/全球总算力；代币收益率4年基本保持稳定，但每4年会跳涨减半。

但是对于单比特机矿机来说，一旦制造出来，它的收益就在不断的减少，因为世界的计算能力在不断的增加。

矿机算力提升有几个因素：

当最新技术的挖矿设备上市后，算力呈指数级增长；

当比特币价格相对稳定，矿机产能相对稳定时，算力增速趋于放缓至线性增速，制约增速的主要因素是产能采矿设备；

当比特币价格开始下跌时，由于现阶段挖矿投资可能流失，下游投资需求放缓，导致算力增长缓慢。

由于单台矿机的中签率是设备算力/全球总算力，且全球总算力不断增长，单台矿机收益将持续下降并逐渐趋于零。单个矿工的功耗（主要运营成本）大致恒定。因此，当启动矿机获得的比特币兑换成现金时，还不足以支付电费。除非未来比特币价格上涨，否则矿机基本上处于报废状态，不应该再次开启。

矿场矿机报废的主要原因往往是新一代矿机（主要依靠提高设备制造技术水平）提高了计算速度，降低了能耗。

因此，对矿场本质上存在“军备竞赛”的需求。当其他矿场大规模采用先进技术制造的设备时，自己的矿机将面临被淘汰的风险，应适时跟进。使用先进技术的 ASIC。

我们可以得出第一个结论：在比特币价格不变的情况下，矿场运营商不断需要更新更先进的挖矿设备。

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比特币价格与矿机行业订单关系分析图2中的分析假设比特币价格保持不变，但比特币价格自诞生以来一直处于较大波动中。

本节将分析比特币价格长期变化对矿工盈利能力的影响以及对矿场运营商需求的影响。

在图3中，绿色曲线表示当比特币兑美元/人民币等法币价格上涨并保持一定水平时，同一台矿机的法币收益率曲线相比黑色有显着提升曲线。

紫色区域代表同一台矿机可能产生的超额利润。从图中可以看出，紫色区域的面积不小，说明比特币价格的大幅涨跌对矿机的盈利能力影响较大。

当比特币价格快速上涨时，投资者和投机者可能对矿机运营的投资回报有更高的期望，从而刺激矿场建设和扩张，增加上游矿机厂商的订单；

当比特币价格长期处于低位时，挖矿将变得无利可图，矿场也会放缓扩容和更换矿机。此时，上游矿机厂商的订单将大幅下降。 ;

结论二：上游矿机厂商订单与业绩、比特币价格高度正相关。

矿山运营背后的经济分析

比特币挖矿是一项高风险的商业活动，主要原因有：

矿主在投产后的一段时间内无法预测比特币的价格。如果比特币价格过低，矿机可能会因为产出无法支付电费而提前报废，导致无法收回矿机的资本支出，造成损失；

矿主无法预测投产后一段时间内全网算力的提升。即使比特币价格基本稳定，但全网算力大幅上涨（通常是新一代矿机投产造成），仍有可能导致矿机增加。提前报废不会收回投资矿机的资本支出；而全网算力的增长，主要取决于矿机行业吸引了多少资金，以及未来新一代矿机的性能，很难预测。

虽然矿主无法预测影响未来盈利能力的两大变量：比特币价格P和全网算力C，但考虑到理性经纪人的假设，投资矿场的人数将基于就目前的情况。做出投资决定。

在假设当前币价不变，全网算力按照一定规律随时间增加的模型下，如果新矿机可能造成两种损失，我们可以考虑冲动投资购买新的比特币矿机将受到抑制：

如果当前最先进的矿工由于比特币价格波动而无法支付电费，导致运营亏损，则应立即关闭当前最先进的矿工，这意味着它更不可能购买相同的矿机。 .

我们认为，这个价格和全网算力的结合，可以算是矿机供需的一个“强势拐点”，也就是矿机的需求会低迷由于比特币价格低黄金比特币模型基本假设，很长一段时间。

虽然以当前币价启动矿机的营业利润不高，但全球算力仍在快速增长。如果在可预见的未来币价没有大幅上涨，新增的矿机将无法收回。资本支出，那么理性矿山经营者的投资冲动就会降低。

我们认为，币价和全网算力的结合可以看作是矿机供需的“薄弱平衡点”，即理性的矿场投资者会减少资本支出除非有更先进的采矿设备。