UCK区块链微课堂—简析挖矿及矿业的发展 门槛或成最大阻力

前  言

      在上篇文章中，UCK为大家讲解了挖矿的整个流程的梗概，今天为大家讲解一下挖矿的流程及整个矿业的发展。

区块广播——完成挖矿的最后一个环节

       在用户挖出区块后，就会进行网络广播，传递给相邻的节点，节点接收到新的区块后会进行全方位的验证，如区块数据格式是否正确、区块前端的哈希值是否小于目标难度、区块时间戳是否在规定范围内、区块中第一个交易（且只有第一个）是否为coinbase交易、区块中的交易事务是否有效等。

       在检测完成后，节点就会将新的区块数据纳入到自己的区块链账本中。如果是挖矿节点接收到该信息，就会立即停止当前的挖矿计算，转而进行下一区块的竞争。

      假如在同一时间内，多名用户均计算出符合条件的值，均拥有了打包权（记账权），只有最终传播最广、处于最长链中的区块将被保留，至于谁的区块会被保留下来，只能看概率了。

       这其中还隐含着FLP原理，先看下定义：

       在网络无问题，存在节点失效（即使只有一个）的最小化异步模型系统中，不存在可以解决一致性问题的确定性算法。

       举例来讲：

      三个人在不同房间内投票，虽然三个人彼此之间都可以通电话沟通，但是会有人时不时地睡着。比如，A投票0，B投票1，C收到了后睡着了（类比节点失效了），则A和B永远无法在有限时间内和C共同获得最终结果。这就是挖矿的作用，除了发行新的比特币外，还要维持网络共识，让每个节点对区块链的数据保持最终的一致性。

挖矿方式——算力才是第一生产力

      以上便是比特币挖矿的全过程解析，接下来给大家讲解挖矿的方式。

      挖矿算法在执行过程中，为了抢夺区块打包权，必须用更快的时间算出那个符合难度目标的值，用户们不断升级算力，难度也会就越来越高。

      挖矿程序本身虽然具备一些门槛，但整个挖矿的过程其实更加依赖计算机的算力资源，因此，挖矿方式的进化方向，从始至终都以如何获取更高算力为重心。

      先从硬件类型来将，初期，参与挖矿的用户少，难度值低，只需要普通的个人电脑就能进行挖矿，这个阶段的硬件设施主要是普通的CPU挖矿。

      随着更多用户的涌入，难度逐渐上升，普通的CPU算力效率已明显下滑，于是出现了GPU挖矿。用显卡来进行挖矿计算，GPU对于SHA256的计算性能更高。曾有一段时间，市面上的显卡销量猛增，就是被买去搭建显卡矿池的。

      2017年上半年，另外一种数字加密货币以太坊价格暴涨，市面上甚至还出现了“一卡难求”的现象，显卡尤其是高端显卡的GPU计算在一些挖矿算法上的性能表现确实不俗，然而，对于算力的追求是永无止境的，随后又出现了配置FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）和ASIC（Application Specific Integrated Circuit，特定应用集成电路）的挖矿设备。这两类是属于集成电路的设备，尤其是ASIC，是目前顶级性能的矿机，专为挖矿而设计。

      最后为大家简单的讲解一下挖矿节点的类型。

       最简单的挖矿节点类型是solo挖矿，也就是个体用户挖矿，用户自己购买挖矿设备后挖矿，随着挖矿的难度不断提升，个体用户的机会也越来越渺茫。

       现在搭建矿池才是主流的挖矿节点类型，矿池通过挖矿协议协调众多的用户，用户联合起来，每个人都贡献自己的算力，形成一个整体，极大的增强整个挖矿节点网络的算力，个人用户也可以加入矿池，用自己的挖矿设备与矿池服务器相连接，这样就可以跟其他用户共同完成挖矿任务，之后分享奖励。

入门既劝退——挖矿门槛或成最大阻碍

      在这两篇文章内，UCK以比特币作为案例，给大家详细的解答了“什么是挖矿”，但我相信，即便是看了如此细致的解答，仍有不少用户觉得云里雾里，事实上这就是整个矿业、乃至整个区块链的痛点。

1. 知识储备门槛

      从第一篇文章内我们不难看出，想要入门数字货币，绝对不是简单的了解编程、硬件知识那么简单，无论是难度值的计算还是挖矿过程中的计算，其中涉及了大量的运算公式，虽然运算的部分我们都交给了计算机或者专业的矿机，但对于刚入门用户而言，真正实际操作时仍会遇到大量的专业性问题，如专业术语解读、公式计算原理、程序优化、操作等。

      我相信任何一个打算涉足新领域的商业精英都不会打无准备之仗，可数字货币这场硬仗需要的战前准备实在是杂乱且繁重。

2. 资金投入门槛

     在本篇的挖矿介绍环节，我们可以详细的了解整个挖矿技术简化的发展史。

不难看出，算力决定了用户获取利益的效率，而矿机的优劣、数量则决定了算力的大小。

本篇文章已经为大家讲解过，ASIC矿机是目前性能最顶级的矿机，我们为大家列举五款ASIC矿机的价格，作为数据参考。

      五款矿机的价格、性能如下：

1） Antminer S9

——超节能挖矿硬件。

——成本2320美元，电源功率1375瓦，Hash计算力13.5TH/s，日利润0.00179041 BTC。

——制造商很有名望，设备很节能，预订一台很困难，价格高。

2）Antminer S7

——购买可能是精明的投资，但是要小心对待。

——成本各有不同，电源功率1293瓦，Hash计算力4.73TH/s，日利润0.00061590 BTC。

——Antminer S7没有S9贵，可以更快收回投资。

3）AvalonMiner 761

——备受称赞，相对便宜。

——成本1860美元，电源功率1320瓦;Hash算力8.8TH/s，日利润0.00114587 BTC

——与Antminer相比，前期成本低一些，制造商很有名，线上支持力度不够。

4） WhatsMiner M3

——不错的替代型挖矿机，保修服务不错。

——成本1899美元，电源功率2000瓦，Hash算力12.5TH/s，日利润0.00162765 BTC。

——提供180天保修服务，价格中包含了PSU，现在缺货。

5）AvalonMiner 821

——与AvalonMiner 761相比更强大，但是有值得注意的地方。

——成本2540美元，电源功率1200瓦，Hash计算力11TH/s，日利润0.00143233 BTC。

——与761相比Hash算力更高，能耗效率与Antminer S9差不多，现在只能批量采购。

       不难看出，一台ASIC矿机的价格昂贵，而且我们也在挖矿环节为大家讲解过，即便是购买了ASIC矿机，在数量不足时，想通过solo挖矿来获取利益几乎是不可能的事情，对于入门用户来讲，初期的资金投入巨大，可获是否能够获取稳定收入，却是一个未知数，这也整个矿业发展的另一大痛点。

后  记：

      任何新事物的初始阶段往往都是复杂的，世界上第一台计算机名叫“ENIAC”，诞生于1946年2月14日。

       那时的计算机跟现在的计算简直天差地别。ENIAC的制造消耗了18000个电子管，它的占地面积为150平方米，重达30吨，耗电功率约150千瓦，可每秒钟却只能进行5000次运算。如今，由中国制造的巨型计算机——国防科大研制的天河二号超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次，我们不禁赞叹科技发展之迅速，在赞叹之余，却也能看出互联网普及的原因。

       互联网的普及抛开科技层面的原因，随着几大主流系统被推出、优化，极大的简化了操作流程，而硬件的优化则降低了购买成本。我们很难人手一台“ENIAC”计算机，先不说18000个电子管的费用，光是为它寻找一个储存空间，就是一笔不菲的开销。

       区块链想要全民普及，也必须解决这两大难题——投入成本足够低廉、入门门槛足够简单，这将是区块链未来的发展趋势。