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    比特幣的十萬個為什麼|為什麼比特幣要挖礦?其他加密貨幣不用?

    東東

    2023/11/05

     
     

    比特幣礦工不用戴安全帽,不用深入地底礦坑付出勞力挖比特幣,比特幣是一種運作在區塊鏈上的虛擬加密貨幣,比特幣挖礦也是在區塊鏈網路上,使用能夠提供算力 (計算能力) 的設備進行。

    比特幣礦工跟傳統礦工完全不一樣,比特幣礦工甚至不用出門,組好礦機放在冷氣房就能自動挖礦,除了維護設備運作和繳電費之外,礦工本人幾乎可以躺平,不需要再付出勞力挖礦。

    有多少人在挖礦?分布在哪裡?

     

    所謂比特幣挖礦,就是參與成為比特幣網路節點的運作。

     

    根據 Bitnodes 網站提供的數據,目前比特幣網路中可到達節點的數量超過一萬六千個,分布在將近一百個國家,擁有最多可到達節點的前三大國家是美國、德國、與法國。

    若要包含不可到達的節點,全球節點數量超過四萬八千個,分布在 139 個國家。

    其中台灣也有人在挖比特幣,台灣的可到達與不可到達節點數:

     

     

    比特幣可到達節點與不可到達節點

     

    根據 Bitnodes 的說明,可以與其他同等方傳出與接收訊息的,稱為可到達節點;只能傳出而不能接收的,則稱為不可到達節點。不能接收訊息的可能性很多,例如節點位於網路防火牆後方,或是已達到最大可連接上限,又或是正在同步更新資訊也會暫停接收訊息。

    相較來說可到達節點提供了更完整的節點功能,是比特幣運作不可或缺的部分,但不可到達的節點也是比特幣網路的一部分,依然有其重要性。

    更進一步細分節點還可以再分為幾種不同類型:

    • 以儲存資料的程度來區分:全節點負責儲存整個區塊鏈的完整資訊,輕節點只儲存部分資訊。

    • 以任務來區分:挖礦節點負責將新的交易打包成新的區塊上鏈,驗證節點負責驗證最新打包的區塊內容是否正確。

    為什麼比特幣要挖礦?

     

    挖礦簡單說是一種分配比特幣的方式,在達到發行總量上限之前,會不斷產出新的比特幣,這些產出的比特幣要如何分配?透過挖礦的方式來進行分配。

    比特幣的兩個特色:

    • 是沒有實體的虛擬貨幣

    • 以去中心化的方式運作在公開的區塊鏈上

    比特幣的機制需要透過挖礦來維持運作,最主要的原因在於比特幣網路是一條去中心化的區塊鏈,比特幣是一個去中心化的加密貨幣;為了在去中心化的情況下維持比特幣網路運作,最初設計的方式就是挖礦。 

    比特幣核心特色與價值:去中心化

     

    比特幣是運作在區塊鏈上的加密貨幣,先簡單說明區塊鏈運作:
    區塊鏈像是雲端共享帳本,特別之處在於將交易綜合打包並加密處理成一個區塊,經過驗證後上鏈,一個區塊接著一個區塊,彼此之間透過加密技術緊密相連,所以稱之為區塊鏈;交易一旦上鏈就無法竄改,區塊中的資料公開透明可供檢視與驗證,這些區塊會分散儲存在眾多節點,透過程式來保持同步。

    比特幣是區塊鏈中所謂的公鏈,公開開放給所有人參與的區塊鏈,公鏈特性之一是去中心化,沒有一個明確的擁有者,白話解釋就是如果比特幣是一間公司,這間公司沒有老闆發薪水,但比特幣運作需要有節點來打包與驗證區塊,若沒有老闆發薪水要如何吸引節點參與比特幣網路運作?

     

    區塊鏈運作示意圖

    比特幣挖礦原理

     

    比特幣在一開始設計時就設定了總共 2100 萬顆的總量上限,沒有預挖,從零開始發行,發行方式是透過區塊獎勵。

    就像前面說的,沒有薪水要如何吸引節點參與?一開始就是透過區塊獎勵來吸引人們加入,每打包完成一個區塊,會發區塊獎勵給負責打包區塊的節點,區塊獎勵最初是每個區塊 50 顆比特幣,接著區塊獎勵每四年會減半,目前是第三次減半後,區塊獎勵已經降到每區塊 6.25 顆比特幣,明年 (2024) 四月底五月初會迎來第四次減半,區塊獎勵會再降低到 3.125 顆比特幣。

    比特幣挖礦,就是參與節點運作,爭取區塊獎勵的過程。

    比特幣大約每十分鐘出一個新區塊,十分鐘是平均時間,這意味著一天只會出一百多個新區塊,但節點數量遠遠超過這數字,要怎麼分配?怎麼決定誰可以打包新區塊領區塊獎勵?

    比特幣採取的方式是 POW (工作量證明),程式會出一題數學題,題目很難需要算很久,所有想參與挖礦的趕緊計算,由第一個算出正確答案的獲得這次打包區塊的權利。

    其他沒有贏得這次權利的就負責驗證,並準備下一題。

    比特幣挖礦某種程度上就是在拚數學計算、拚機率,當然這都是用電腦算,所以需要投入更好的設備,準備更高的算力才有機會。

     

    比特幣透過挖礦,提供區塊獎勵來吸引人們參與成為節點,進而維持整體比特幣網路的安全與運作,愈多的節點參與,也能讓提高比特幣去中心化的程度。

    比特幣挖礦難度會動態調整

     

    隨著參與挖礦的人變多,投入解題的算力提高,為了維持平均十分鐘出一塊,就必須跟著提高題目難度。那如果挖礦的人變少,投入解題的算力降低,就必須降低題目難度。

     

    比特幣難度曲線,來源 BTC.com

    參與比特幣挖礦的人增加,隨著科技進步,投入的設備也愈來愈高級,比特幣的挖礦難度相較過去也是持續飆升。

    比特幣挖礦的常見問題

     
    • 手機或筆電可以挖礦嗎?
      曾經有某段時間可以,但在產業日漸競爭之下,目前有非常多的機構戶於市場中進行挖礦,挖礦市場愈來愈走向專業與規模化;根據 Coinmetrics 的最新研究,光是比特大陸出產的三種礦機,就已經佔了比特幣全網算力的 76%,排名第一的螞蟻礦機 S19j Pro 佔了 34.3% 算力,第二的 S19 又佔了 28.1%,多數算力都由專業礦機提供。

      •  

       

      多數礦工也會合作組成礦池一起挖礦,根據 BTC.com 數據,目前前五大礦池合計已經超過比特幣全網 85% 算力。

       


      相較之下,一般的手機或電腦的算力都太低,現在挖礦必須組專業礦機才有機會,用手機用普通電腦都幾乎挖不到礦了。

      但如果是超級幸運的天選之人那就不一定,偶爾還是會有超級幸運的奈米礦工,用相對極小的算力挖到礦,就像中了比特幣挖礦樂透。
      最新比特幣挖礦新聞:單個礦工僅使用 1PH 算力即獲得 6.25 BTC 獎勵

    • 比特幣挖礦似乎很不環保?
      持續的高頻計算,參與比特幣挖礦的礦機確實非常耗電,而且很熱,為了讓設備降溫保持良好運作,通常也得開很強的冷氣,整體來說比特幣挖礦非常耗電。
      耗電是事實,環保與否就不一定,必須看使用的能源來源,根據國外分析,目前比特幣挖礦使用的能源有超過一半來自綠能。

    • 比特幣挖礦能賺錢嗎?
      算出題目就能贏得打包區塊的機會並分配到區塊獎勵,簡稱挖到礦,但因為比特幣挖礦實在太競爭,難度極高,組礦機的成本 + 維護礦機運作的費用 + 電費,如果比特幣持續大漲那還好,幣價不好的時候可能還會賠錢。
      如果挖礦太好賺,就會有更多人投入,顯示卡價格就會狂飆 (礦機會用到大量顯示卡),組礦機的成本又提高。
      綜合起來,除非能拿到相對低廉的顯示卡,或能有相對低廉的電費,不然現階段比特幣挖礦並不算好賺,也愈來愈形成規模化的發展,例如礦場礦池,規模化有助於降低成本。

    • 比特幣挖完了怎麼辦?
      比特幣總量上限就是 2100 萬顆,預計在 2140 年會挖完,從此之後就不會再有比特幣區塊獎勵。
      但節點的收入並不只有區塊獎勵,比特幣網路上的所有交易都需要節點處理和打包,交易會收取手續費。當區塊獎勵發完,依然有交易手續費可以回饋給節點作為參與的報酬。
      只要比特幣的採用夠多,比特幣網路上有充足的交易量,收取的手續費就足以維持足夠多的節點參與。

    • 為什麼其他加密貨幣不用挖礦?
      跟比特幣一樣採取 POW (工作量證明) 的區塊鏈就也可以挖礦,例如比特幣現金 BCH、萊特幣 LTC,主要因為環保耗能與交易速度的考量,現在有愈來愈多區塊鏈採取 POS (權益證明) 的機制,或有些後發的新區塊鏈還有更新的共識機制,因為共識機制不同,其他加密貨幣就不一定是採取挖礦的方式來決定區塊獎勵分配。
      二哥以太幣 ETH 也曾經是 POW 機制,也要挖礦,但在去年完成轉型,已轉變為 POS 機制,改成透過質押 (Staking) 的方式來分配區塊獎勵,以太幣挖礦已經走入歷史。

      質押 Staking 也可以理解為某種形式的另類挖礦,依然是試圖贏得區塊獎勵的行為,跟比特幣挖礦不一樣的地方:不再需要投入算力,而是鎖定加密貨幣。

    • 比特幣算力與價格有關嗎?
      投入愈多算力,比特幣挖礦難度也會跟著提升,挖到礦的成本就會提高。理論上當比特幣價格愈高,對礦工而言更有利可圖,就更願意投入資源,買更多礦機開更多礦場,算力持續上升。
      當比特幣價格下跌,理論上會有一些礦工開始賠錢,賠錢後應該會將礦機關機,算力降低,挖礦難度調整,重新找到平衡。

       

       

    但我們看一下兩者走勢對比,算力雖然偶爾會下跌,但整體而言趨勢持續向上,跟價格走勢並沒有太明顯的連動。
    前面的思考都只是理論上,實際上有固定與變動成本的問題,雖然把整體投入成本算下去挖礦賠錢,但礦機畢竟都買了,也不一定賣得掉,只要持續挖礦的收益還是高於電費就會持續,或者是開始尋找更便宜的電費來源。有些承受不住決定退場的人把礦機賤賣出場,但對於買到賤價礦機的人來說也許又有利可圖了。
    也許再加上一種認為比特幣價格遲早會回溫的心態,當下挖礦不划算就視為屯幣,只要挖礦的變動成本低於直接市價買幣就是個好投資。
    多種因素綜合之下,儘管比特幣的價格上下波動,但算力的波動相對小,持續向上的趨勢更明顯。

    小結 – 比挖礦更簡單的參與方式:直接買比特幣

     

    挖礦在過去還沒那麼競爭的年代,是一種用更低的成本大量取得比特幣的方式,但在現在,反而成為一種前置與維護成本都很高昂的作法,想成為比特幣礦工需要的資本條件愈來愈高,小資已經很難參與了。

    如果只是單純想要擁有比特幣,直接從市場購買更簡單更快速,不用先花一筆錢組礦機,不用幫它設計冷氣房,不用開著它耗電,直接從市場買幣,幾分鐘內就可以得到比特幣。

    關於買幣教學:

    怎麼玩?買幣|轉帳|交易所選擇|加密貨幣錢包|賺錢方式

    加密貨幣怎麼玩?3 大買幣教學手把手解說

    7-11 / 全家買比特幣?如何在台灣便利商店買幣教學!

    這三篇挑一篇看並照著做就可以買到幣了!

     

    延伸閱讀:

    去中心化是什麼?跟區塊鏈的關係?

    投資比特幣賺錢教學|漲跌趨勢風險、詐騙手法、購買方式詳解

    甚麼是虛擬貨幣質押 Staking?善用質押在熊市維持獲利?

    什麼是流動性挖礦?能賺多少收益?無常損失又是什麼?

    東東

    加密貨幣愛好者 | 2017 入圈,認為區塊鏈是下個世代的網路,期待區塊鏈與加密貨幣普及到日常生活的那一天。

    有多少人在挖礦?分布在哪裡?

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