小白科普系列：比特币以及挖矿

比特币为什么需要挖矿？

比特币的挖矿本质上是一套奖励机制，用来奖励对系统有贡献的人，比特币系统是一套 个人对个人的 电子现金系统， 而这套 电子现金系统 的核心 是一套分布式的 账本，账本需要有“记账员”，比特币网络有上万个记账员，每个记账员手里都有一套相同的账本，这套分布式账本也保证了整个比特币网络的稳定性，（而分布式账本的这套网络技术被提炼出来，现在叫做区块链技术）比特币网络通过每10分钟产出一定量的比特币作为奖励给这些记账员，这些记账员通过参与记账获得奖励的行为有些类似于挖矿，而这些“记账员”就被称之为 “矿工” 。如果没有这套奖励机制，那么将不会有人有动力去给这个网络做贡献，那么这个网络也就没有办法发展下去。

比特币的产出减半机制

（1）比特币第一次减半
比特币是从零开始增发的，2009年1月9日，中本聪作为记账员打包了第一个区块，系统奖励了他50个比特币。
2012年11月28日，比特币发生了第一次减半。减半之后，每10分钟挖出一个区块的奖励由50个比特币降低到25个比特币。减半之后，比特币在2013年11月30日达到最高点约1175美元，历时367天，随后开启两年熊市，其中2015年8月达到历史绝望点162美金。
（2）比特币第二次减半
2016年7月10日，比特币发生了第二次减半。减半之后，每10分钟挖出一个区块的奖励由25个比特币降低到12.5个比特币。
我们再来看看行情的变化。减半之前，2016年5月20日比特币从430美元涨到789美元，迎来了一波小牛市。减半以后，迎来了一波超级大牛市。在2017年12月16日到达顶峰19891美元，历时525天。
（3）比特币下次减半
目前预估的下一次减半时间为2020年5月至6月之间，还有不到一年。比特币减半之后，每10分钟的奖励从12.5个比特币到6.25个比特币。
如果按照历史走势来看，前两次减半后要一年后才到达牛市巅峰，那么下一轮大牛市的启动时间应该在2020年底至2021年初。
而按照第二次减半来看，在减半之前会开启一次小牛市，也就是2020上半年。
其实，比特币4年减半一次，4年在人类历史上不过是短短一瞬，而比特币四年减半的设计是为了能赋予比特币更多价值。

比特币的奖励机制（工作量证明）

比特币内置了一套奖励分配机制，由于记账是有奖励的，每次记账都可以给自己凭空增加一定数量的个比特币（当前是12.5比特币）比特币系统引入工作量证明来解决这个问题，规则如下：

• 一段时间内（10分钟左右，具体时间会与密码学难题难度相互影响）只有一人可以记账成功
• 通过解决密码学难题（即工作量证明）竞争获得唯一记账权。
  这个机制就造成了全网矿工疯狂的堆积算力，挖矿的设备也由最开始的个人电脑，变成了现在专业的矿机。也造成了全网的算力在指数的增长
• 其他节点复制记账结果，同步账本，所以比特币的底层网络也叫做分布式账本网络，也就是现在的区块链。

量子计算机是不是可以很快把比特币挖完

最近google说自己研制出了量子计算机，便有传言说是很快就可以把比特币的矿挖光，这个是错误的。
比特币有一套内置的难度调整机制，以10分钟为节点，如果有一个矿工的算力非常强，很快就能够把密码学难题解出来，那么就会触发比特币的难度机制，提高密码学难题的难度，以确保这道题的解出时间维持在10分钟左右，即使有量子计算机，它的算力也不过是性能更强的计算机，只会触发比特币系统把难度继续提高。不存在很快就把比特币挖完的情况

全网难度.png

今天的难度相比2017年11月已经增长了10倍。

比特币挖完怎么办

比特币按照大约10分钟产出一个块来算，大约是在2140年产万，在比特币挖完之后，矿工的收入来源变成了比特币网络的手续费收入。比特币每笔交易都需要支付手续费，也就是矿工费，目前比特币网络的手续费收入也是很可观的。

比特币的算力增长

全网算力.png

比特币现在全网的算力为92EH/S ，而1 EH / s =每秒1,000,000,000,000,000,000次哈希运算。
按照每台矿机10T的算力相当于全网有9200万台高性能矿机在同时工作。当前的算力比2013.4月已经增长了100万倍，比2017年10月也增长了10倍。

比特币的矿池

由于算力指数增长，个别矿工已经很难挖到比特币，那么需要 集中挖矿，也就是矿池。不论矿池中的哪个矿工挖到了比特币，都会按照比例分给每个矿工。这有些像抓彩票，假设这个彩票是确定能够有一个人可以中奖的，如果有十万个人去买彩票，每个人只能买一次，那么每个人的中奖概率就是十万分之一，大大增加了中奖难度，但是如果大家商量好，不管谁中了奖，都平均分，那么每个人都会有一个确定性的收益。 当然比特币的收益大部分情况是要高于成本的。

比特币挖矿这门生意

一般比特币挖矿都是当做一项实体产业的投资，考量的核心参数就是 矿机的功耗，以及当前的比特币价格，而矿机的功耗取决于 矿机的性能和 电价，所以夏天，一般大的矿场都集中在四川，贵州一带水电丰裕的地方，冬天则在内蒙 ，新疆这些地方，能源也主要是风电。 另外一个考虑因素就是比特币的价格，目前主流的矿机的关机价格是在7000-8000美金左右，也就是成本是7000-8000美金，而比特币价格目前是9000美金。一旦价格低于关机价格，那么矿工就开始赔钱了，矿机只能关闭。所以，数量庞大的矿工也在支撑着比特币的价格。

比特币只是一串字符，它的价值体现在哪里

1：比特币是历史上第一次人类能够真正自己掌握的货币。

• 因为比特币网络没有一个中央银行，所有没有集权化能够篡改交易记录以及账户余额。
  比特币账户是由私钥来控制，只要拥有私钥，就绝对拥有这个账户的所有权。
• 我们目前所掌握的人民币也是一串字符，而且这串字符的使用很大程度上取决于央行的规则制度。所以我们在银行的“钱”并不完全属于我们。13年的塞浦路斯银行危机，塞浦路斯还不上贷款，便收取银行税。这在比特币的网络里是不可能出现的。

2：比特币的通胀规则已经写在了代码里边。而各国央行是增发是随意的。
各国货币的增发权主要取决于政府，换句话说，普通群众的“钱”的贬值速度很大程度取决于政府，今年的8月12日晚间，阿根廷金融市场遭受巨大震动，股市、汇市几近崩盘。阿根廷比索兑美元一度跌约37%。而比特币的增发是公开透明的，并且总量恒定，并且没有人可以更改。

3：比特币是一家账本公开的世界银行。
比特币从2009年第一笔交易到现在，所有的记录都是公开透明的，包括每个地址的余额。透明也是金融行业的一个需求，是的比特币更加可信。

4：比特币是区块链上的第一个，并且是最大的应用。
利用区块链技术发行的数字货币有很多，但是，截止到今日，比特币经历了10年的发展，依然占据了整个数字货币市场份额的70%。

5：全世界还有10亿人是没有银行账户的。这些被银行拒之门外的人是有使用比特币的巨大需求。

6：比特币网络拥有数量庞大的矿工，目前全网的算力在100EH/S左右，假设每台矿机为20T算力，每台矿机的成本为10000人民币，那么全网拥有500万台高性能矿机，这些矿机的总价值为500亿。
7：比特币是数字黄金。
从三方面来说，比特币同样具有黄金拥有的价值性、避险性和安全性。

• 稀有性，全球已探测出来的黄金总量为170万吨左右，目前已开采16万吨，每年开采约0.2万吨左右。总量固定，并且无法增发。开采时还会受到多方面的限制。另一方面，比特币的总量也是固定的，总量将永远被限制在2100万枚，目前总供应量为1800万枚。

• 去中心化。黄金分布在各个国家的银行和民众手中，没有发行机构。同样，比特币也没有银行机构等中心服务器，也不会受到任何一个国家、机构、个人的控制。黄金和比特币的价格完全由市场决定。

• 不可更改。黄金具有极强的化学稳定性，不能溶解于任何强酸强碱，因此能够保存几千年而不损害。拥有极强网络依靠的比特币，难以收到个人和组织的攻击，想要攻击比特币网络，需要掌握比特币网络51%以上的算力，需要耗费几百亿美金的成本。

8：比特币解决了大量的跨境支付的需求。
这一点也是比特币当今最重要的应用价值，大量的国际支付通过比特币网络得以实现，使用比特币进行跨境支付，手续费低，速度快，而且绕过了外汇管制，没有额度的限制，LIBRA的发行主要解决的也是跨境支付的问题。