比特币基础课程六——比特币经济生态第一大产业：挖矿产业
第0章 引言
用户使用比特币进行转账交易是由矿工通过挖矿来确认合法性和登记入账的。挖矿是比特币系统最重要的经济生态中的一环了，今天来看看这个产业的具体情况。
第1章 比特币挖矿没有任何行政许可准入门槛
公司里的会计一般是需要拿到注册会计师才可以担任核心的记账业务的。这就是一种行政准入制度，你必须得到国家有关部门的许可你才可以干。银行更是这样了，你想要开一家银行，并不是你有钱有技术就可以干的，你需要拿到大量的国家审批文件和牌照。政府是严格控制银行业的许可的，也就是说你要想开个银行帮人们记账是需要得到政府的行政许可的。
但给比特币交易记账——比特币挖矿——是开放性的，没有任何的行政准入门槛，这话的意思是你想要加入挖矿，不需要经过任何人的批准，你只要买矿机建矿场就好了。只有技术门槛和资金门槛。技术可以花时间去学，资金去挣吧。
当然如果你建设的矿场太大，需要申请用地、申请用地、甚至申请用水，这些都是有可能需要和政府申请。但这些申请许可并不是比特币系统约束的，比特币系统从来不看这个。
第2章 比特币挖矿的进化
首先让我们回忆下上一课里讲到的比特币挖矿本质是干吗：
挖矿就是只要你遵守规则成功抢到一次记账的权力，那系统就会给你奖励一些比特币。
争夺的规则其实非常简单，就是大家抛硬币，谁先抛出合乎规则的硬币序列谁就赢。这就是矿机运算的核心内容，矿机算的东西本质上是抛硬币。
在比特币最早的时候，2009年，你只需要一台联网的电脑，下载一个比特币钱包经过简单的设置，你就可以挖矿了。你直接用个人电脑去模拟“抛硬币”（哈希运算）就可以参与抢夺记账权力了。那时候非常容易挖，你不需要和别人合作，自个去抛硬币抢记账权，随便就挖几千几百的。个人电脑节点在那个时代完全充当了提供算力抢夺记账权、核对交易合法性、打包区块和广播区块等活动。当时很多人都根本不在意比特币，很多挖出的比特币就因为大家的忽视而直接从硬盘上删除了。这些币也彻底消失了。
后来挖矿的人多了，大约在2011年开始，电脑运算速度相对来说太低了，你拿电脑去挖矿，一年半载也挖不到一个块。这时需要买显卡来挖。这种情况下一个人是挖不到矿了，需要很多人集合起来，连接成矿池一起来做计算挖矿，挖到后大家来分钱。矿池就是利用大家矿机“抛硬币”（哈希运算）能力来凑合乎规则的硬币序列，最终实现抢到记账权力。这个情况下，矿机只是单纯地提供算力了，即矿机只是帮矿池来抛硬币。而给比特币全网核对交易合法性、打包区块和广播区块这些活动全交给矿池节点来完成。而最终也只是矿池能拿到系统区块奖励，然后矿池的老板再将奖励按算力贡献比例分给矿工。当然矿池老板会抽一定的佣金。下面这张图是几张显卡组成的挖矿设备。
再到后来显卡也没竞争力了，在2012年末开始，需要买矿机来挖。矿机是挖矿的运算程序直接使用集成电路来实现，也就是使用一个芯片来完成“抛硬币”这种哈希运算。这种芯片除了会搞哈希计算之外，啥也不会干了。不像我们使用的Intel CPU是可以通过编程的方式让它干各种乱七八糟的事。一台矿机可能会包括数十个到数百个这样的专用芯片。挖矿的模式和显卡时代差不多，也是矿工提供算力，矿池负责核对交易合法性、打包区块、广播区块和分发区块奖励等活动。大大小小的矿工分布在全球各地，然后大家都将自己的矿机算力连接到矿池，全球形成20多个比较大的矿池。下面这张图就是一个恐怖的由大量矿机组成的巨型矿场。
但从一开始到现在，挖矿从来不需要对矿工进行审核，比特币系统不需要看你的家庭成分，不会问你要营业执照，只要你愿意买矿机、下载软件配置软件、联上网，就可以了给比特币系统当会计记账了。
第3章 区块奖励是按规律产生的
虽然挖矿设备是不停地升级，全网算力也疯狂地涨，但必须知道的是比特币系统依旧是平均10分钟产出一个区块。现在一个区块就奖励给挖到矿的人12.5BTC。无论算力怎么个涨法，比特币系统的区块奖励都平均能稳定在每10分钟产出一个区块。
理论上因为挖矿的算力多了，全网每秒完成的“抛硬币”（哈希运算）次数多了，必然会有更多的结果符合比特币系统出块的规则。但系统为了稳定出块时间，每经过2016个区块后（平均是两周），就会衡量前面2016个区块的平均出块时间。如果太快了，系统就会将规则调的更难，让矿工更难于抛到合乎规则的硬币系列。反之则降低难度。这样就能保证全网平均的出块时间是长期来看是10分钟一个块。这个就是比特币系统里的“难度”概念。
越多的算力参与竞争，但区块奖励总体上却是稳定的，所以单个竞争者获得的奖励就越小。而还能催生更多的人加入挖矿大军的力量是比特币价格的上涨。比特币在个人电脑能挖矿时几乎是不值钱的，到了显卡挖矿算力大涨，但价格也涨到了三位数，而集成电路组成的矿机挖矿时比特币对应的价格也涨到了几千块。
第4章 比特币挖矿的现状
目前比特币挖矿规模是非常恐怖的，全网算力达到了6.5E，这是什么一个数字呢？一秒钟运行6.5*10^18次运算。我国的超级计算机天河二号曾经连续六年是全球最快的计算机，今年刚被美国超越，它的计算速度是每秒3.39*10^16次运算。比比特币网络的运算速度差200倍呢。所以这是非常恐怖的，这也从一个侧面证明比特币是非常值钱的，不然怎么会有人花那么多钱去挖它呢。
从耗电量来看，要维持比特币全网6.5E的运算速度需要的功耗大约可以估算为150万KW，也就是一小时 需要消耗150万度电。这是挺恐怖的。三峡水电站的总装机容量是2250万千瓦。比特币全网现在需要消耗大约6.67%个三峡水电站发出来的电。更恐怖的是，这个总算力和总功耗还在上涨。
第5章 这么大的算力有什么意义
比特币全网消耗了如此大的电力，而生产矿机必然要花费巨额的财富。那它存在的意义是什么？
挖矿运算的是哈希计算，本质上就是计算随机数，和抛硬币是一样的，这本身是没什么意义的。
如果你思考下黄金，人类消耗巨大的人力物力财力，恐怖地破坏自然环境，产生大量有毒的氰化物，结果是在地球上挖出一些金砂、炼成黄金，最后制成金块。但最终人类又挖出一些地库，装上安全无比的锁，布下天罗地网防盗，将金块又堆回进这个地库。人类费了大劲从土壤里刨出黄金，又埋回地下，这是为什么？？？本质上世界上没有比这个更没意义的了吧。
但人类对待黄金的产出和销售过程中，保证了拥有黄金从始至终都是公平的。你直接去挖黄金，你必须消耗人力物力财力；你直接去买黄金，你必须消耗你从其它市场上通过劳动换来的财富。黄金不能凭空制造。反观纸币，尽然可以凭空制造。印纸钞确实不需要像挖黄金那样做没完没了的“无意义”的过程，但纸币是不公平的。处在金融机构顶层的人就相比底层的人更容易获得纸币，而政府尽然可以“凭空”制造。这也是为什么黄金哪怕是几乎没有工业价值（相对其他金属），只有少量的美学价值，但其价格依然那么高的原因。
人们对比特币进行挖矿的过程通过这种制造矿机，消耗电力来挖矿，最终产获得区块奖励的过程，就和黄金的获取是一样的。唯有使用真实的财富才能换来比特币。这保证了对任何人来说想拥有比特币都必须付出自己真实的财富去交易获得，这是公平的。这也是比特币有价值的基础锚。
对比特币系统本身来说，超高的算力带来的是整个系统的安全性。想要改变比特币整个系统的协议，是要至少拥有全网51%的算力的。全网总算力越高，那单个人或单个组织想拥有51%的算力就越困难，那全网就越不可能被单个人或单个组织控制。这样比特币系统协议的进化就更会遵行大多数人的意识。
第6章 结束语
比特币是由一系列概念和技术作为基础构建的系统，理解起来并不会很难，只要一个一个概念慢慢摸清楚，就OK了。
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