最後更新日期:2024 年 2 月 29 日

「在大大的礦場裡面挖呀挖呀挖,算大大的數學題目開大大的 block。」

之前在〈比特幣是什麼?〉一文裡有稍微介紹「比特幣挖礦」的概念,今天我們要把這個主題進一步延伸討論,釐清「比特幣挖礦」相關專有名詞、開採成本與歷史演進,最後也要告訴你比特幣究竟還值不值得去挖?


比特幣挖礦是什麼?

比特幣挖礦是用來確認比特幣區塊鏈這個「公開帳本」裡面的資訊是不是真的

透過解一些只能不斷 try and error 的複雜數學問題,讓第一個找到正確答案的「記帳員」來主導帳本的更新,這個動作也被稱為「打包區塊」,並得到一些比特幣「區塊獎勵」作為報酬。

  • 記帳員需要不斷付出自己的電力和計算資源,但能不能得到區塊獎勵要看機運,這個概念很像是在挖礦(mining),挖礦人就是礦工(miner)。
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  • 每 10 分鐘左右就會有一個新的區塊生成出來(帳本每 10 分鐘更新一次),得到區塊獎勵的挖礦人也會隨機換人當。
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  • 沒有得到區塊獎勵的挖礦人也不是做白工,因為我們平時用比特幣區塊鏈轉帳,產生的交易手續費會支付給這些擔當「記帳員」的礦工。

隨著時間推進,比特幣挖礦的區塊獎勵會慢慢減少,每四年會減半(Halving)一次,最終到了 2140 年,市場上比特幣被開採出來的總發行量會達到上限 2100 萬枚,此時挖礦人就不會再得到區塊獎勵,不過這些礦工還是可以賺取「交易手續費」報酬。


比特幣挖礦如何運作?相關專有名詞介紹

用一個簡化的例子來說明。

想像你叫朋友猜一個 1 到 100 之間的數字,他們不需要確切猜中數字,只要有第一個人猜到「小於或等於」你心中想的數字 19 就行。

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你挑的那個數字 19,就像是比特幣網路為一個區塊設定的「目標哈希」(Target Hash),而朋友們隨便猜的數字,就跟礦工們猜「哈希」(Hash)一樣。

以下進一步闡釋比特幣挖礦過程中,相關專有名詞介紹。

哈希(Hash)

哈希是一種數學運算,將任意長度的數據轉換成固定長度的數字串;哈希就像每筆比特幣交易的指紋,是一串只屬於那筆交易的數字和字母組合。

目標哈希(Target Hash)

挖礦的目的是不斷 try and error 以找到一個特定的哈希值,這個值要小於或等於「目標哈希」。目標哈希設定了挖礦的難度,而且會定期調整,以保持區塊生成速度的穩定。

工作量證明(Proof-of-Work)

當礦工找到一個符合要求的哈希值時,這被視為一份工作量證明,證明了礦工投入了大量計算工作來解決哈希問題。礦工就成功挖到了一個新的區塊(打包區塊),並獲得比特幣的獎勵(區塊獎勵)。

確認(Confirmation)

新區塊在被添加到區塊鏈(公開帳本)以前,需要經過一定的確認。其他礦工將驗證這個區塊的哈希值是否符合要求,確保其中的交易都是有效的;一般來說,比特幣系統要求經過 6 個確認才能認定一個區塊有效,以確保區塊鏈的安全性和可靠性。

獎勵(Rewards)

挖到區塊(打包區塊)的礦工將獲得一定數量的比特幣作為獎勵(區塊獎勵)。目前,每個區塊的獎勵是 6.25 枚比特幣,預計 2024 年 4 月迎來史上第四次減半,到時候獎勵會下修到 3.125 枚比特幣。

難度(Difficulty)

為了維持區塊產生的速度大約每 10 分鐘一個,比特幣系統根據目前的網路計算能力(取決於所有礦工所貢獻的算力)調整目標哈希的難度。如果計算能力增加,挖礦難度也會相應增加,反之亦然。

礦場(Mining Farm)

礦廠是存放比特幣挖礦硬體設備的大型主機機房,裡面擺滿了大量電腦主機(礦機)。

圖片來源:鏡週刊

礦池(Mining Pool)

礦池是媒合礦工們將他們的計算能力集中(連結)起來的平台,以提高解決哈希問題的機會;當礦池成功挖到比特幣時,按照貢獻的算力比例分配獎勵。

不同於礦場,礦池的參與者可以分散在全球各地。


比特幣挖礦的成本

比特幣挖礦是一個能夠確保區塊鏈的安全性和可靠性的過程,礦工們之所心甘情願地擔任「記帳員」是因為可以得到比特幣的收益,但背後也有三種成本需要一並納入考量。

電費

第一,比特幣挖礦需要 24/7 全天候運行挖礦系統,還有開工條給礦機散熱,需要消耗大量電力。根據一些統計,英國劍橋大學估算比特幣的年耗電量比阿根廷、荷蘭或阿拉伯聯合酋長國等國還多,比特幣挖礦消耗的能源已經超過了一些國家的用電量。

挖礦設備

第二,比特幣挖礦需要龐大的挖礦系統,包括了專用硬體(ASIC 礦機)和軟體,用來計算每個區塊的哈希值;這不是一筆小數目的投資,而且還需要隨著時間經過,升級硬體來保持競爭力。

我能用個人桌機挖礦嗎?

可以,但回報有限。雖然個人桌上型電腦可以透過加入礦池來挖礦,但因礦池是根據每個礦工貢獻的工作量來分配獎勵,個人桌上型電腦難以與專用的 ASIC 礦機匹敵。

打不贏就加入它!如果你想購買幾台 ASIC 礦機並加入一個礦池,每台礦機的單價大約落在 2 萬台幣到 60 萬台幣之間。礦機的算力越強,購入的價格就越昂貴。

網路服務

網路速度對比特幣挖礦過程的影響不大,但「延遲」(latency)則會。因為挖礦的過程中,需要與其他礦工進行通信,以確認新區塊的有效性。

如果你使用你的個人桌機/ASIC 礦機加入礦池,你不需要額外的頻寬,但要確保你在個礦池裡面的通信速度夠快速。


比特幣挖礦的歷史演進

比特幣挖礦的本質是不斷 try and error 的「猜測」遊戲,能否搶在其他礦工之前找到正確答案,完全取決於你的硬體設備產生哈希值的速度。

GPU 挖礦

相較於 CPU,礦工們意識到 GPU 在挖礦方面更有效且更快,但 GPU 除了消耗大量電力,畢竟它不是為了重度挖礦而設計。甚至,因為礦工對 GPU 的需求增加導致其價格飆升,排擠了其他用途的市場需求,製造商開始限制它們的挖礦能力

CPU 和 GPU

引用風傳媒的介紹,CPU 和 GPU 都是電腦運作的硬體單元,類似於電腦的「大腦」,具有相似的核心、記憶體和控制單元。

CPU 的架構比較複雜,功能也比較泛用,是一位「通才」。

GPU 的架構比較單純,核心數量較多,更適合處理專精的工作,是一位「專才」。

ASIC 挖礦

ASIC 礦機是一種配備了專用晶片的挖礦硬體設備 ,比 GPU 挖礦更快更高效。其價格從幾萬元、到數十萬元新台幣不等。

目前,比特幣挖礦競爭相當激烈,必須使用最新的 ASIC 礦機才有競爭力。但即使你擁有最新的型號,只憑一己之力要和「礦場、礦池」集體的力量對幹,一台機器往往還是不夠的。


結語:比特幣還值得挖嗎?

比特幣挖礦自 2014 年開始,已經沒有個人礦工的生存空間,是大礦場/礦池的天下。個人礦工和中小礦場/礦池幾乎無法承擔挖礦的成本和競爭壓力。

因爲隨著比特幣網路的發展,我們可以觀察到比特幣挖礦的難度屢創新高,意思是挖礦的算力要求也越來越嚴格,需要更多的計算能力才能獲得比特幣區塊獎勵。而且提升算力需要更多的投資和硬體升級,個人礦工和中小礦場/礦池很難取得成本上的優勢。

綜合以上,從個人利益角度來看,現在已經沒有必要再去進行比特幣挖礦。但是,如果你對比特幣感興趣的話,還是有很多其他管道可以接觸比特幣的。

參考資料:What Is Bitcoin Mining?


 

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