第17讲:区块链产业生态(1):矿机、矿池
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你好,我是朱嘉伟,欢迎收听由虫洞社区和火币集团共同打造的《从0到1,全面学透区块链》V3.0最新版。

 

在结束区块链2.0时代的学习后,在即将进入区块链产业生态学习之前,让我们一起来复习下,在区块链2.0时代我们到底学习过哪些知识。

 

第9讲:少年天才V神与以太坊的诞生。我们一起学习和了解了Vitalik Buterin的传奇故事和以太坊的诞生过程。

 

第10讲:以太坊的发展与规划。以太坊规划了4个版本:前沿、家园、大都会、宁静。并学习了三个以太坊重要概念:「以太币」、「以太坊虚拟机」和「智能合约」,它们分别是以太坊系统中的代币、以太坊系统的运行环境和以太坊所代表的区块链项目。

 

第11讲:以太坊智能合约。智能合约是指可以由信息化方式传播、验证或执行的计算机协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易,这些交易可追踪且不可逆转。智能合约使得区块链的扩展性更强,且实现上更简洁。并学习了ERC20和ERC721相关的知识,ERC20叫标准接口代币协议,ERC721可以叫做“非同质代币”协议。

 

第12讲:以太坊在5种典型场景落地应用。我们学习了以太坊运用的5种落地场景:去中心化自治组织DAO、2款现象级游戏以太猫和Fomo 3D、预测市场Gnosis等、浏览器钱包MetaMask和虚拟现实Decentraland。

 

第13讲:以太坊的问题与挑战。我们一起学习了以太坊存在吞吐量低、拓展性差、安全、Gas 4个维度的问题;也学习以太坊2.0正在做的尝试,以太坊的pos-casper、分片、Plasma;最后学习了雷电网络等以太坊助手和以太坊生态的一些知识。

 

第14讲:以太坊竞争对手(1)EOS。EOS是BM打造的一个颠覆ETH的新区块链平台,采用超级节点记账机制;EOS的开发者可升级智能合约,智能合约也同样有账户权限,而这种权限通常都在EOS开发者手上,也就意味着他们可以随意的更改智能合约;EOS的社区治理采用超级节点记账,同时承担EOS生态的法官角色,引入人治代替一定的法制,也让一些人产生了不满。

 

第15讲:以太坊竞争对手(2):其他。学习了以太坊6个竞争对手的基本情况,它们分别是NEO、Ontology、QTUM、Zillqa、IOST和AELF等。

 

第16讲:下一代区块链新技术:侧链、分片、有向无循环。因为网络拥堵,我们需要提高效率,所以需要侧链、分片和DAG技术;侧链协议可以让资产在比特币区块链和其他区块链之间实现互转;分片,是将网络中的区块分割成多个子区块链,子区块链中可以容纳交易数据,并最终重新组成区块;DAG是一种使用拓扑排序的有向图形数据结构,常常用来解决与数据处理、调度、寻找最佳导航路线和数据压缩有关的问题,它有交易速度快、无需挖矿、无手续费、需要节点见证等特点。

 

简单的复习后,你是不是加深了印象!自己忘记的地方,再回去听一听,加深印象,这样就不会忘记了。

 

从第17课开始,我们将一起来学习区块链产业生态相关知识。下面我们先来学习下矿机、矿池相关知识。

 

一、“挖矿”、“矿工”、“矿场”和“矿池”概念的由来

 

在比特币挖矿过程中,参与挖矿的节点需要进行大量的哈希计算,这需要配置计算机设备,并消耗大量电力,这个过程本质上和淘金时代挖金矿很相似(通过挖矿设备,消耗能源换取黄金)。因此人们形象地将竞争打包权的过程称为挖矿,将竞争打包权的节点称为矿工。

 

由于有数以万计的矿工竞争打包权,单个矿工抢得打包权的概率非常小,产出非常不稳定,幸运的话有可能1小时就会抢到一次,当然你也可能一辈子都抢不到一次。为实现稳定挖矿产出,矿工有两种选择:一是大量采购矿机,并找到一个电费相对便宜的场地,建立一个能规模化挖矿的生产场地,我们把这种专门用于挖矿的生产场地叫做矿场。

 

第二个选择是加入一个挖矿平台,平台将矿工的算力整合在一起,占据全网总算力中一定的份额,由此能得到较稳定的挖矿产出,平台在收取一定的手续费后,将产出按矿工算力分配给矿工。于是,我们把这种集中算力的挖矿平台叫做矿池。

 

 

二、挖矿行业的发展历程

 

比特币创始人中本聪在设计比特币之初,设想的是1 CPU 对应1算力,个人可以通过电脑来挖矿,中本聪就是用他的电脑挖出了比特币的创世区块,并获得了50btc的奖励。但随着比特币价值被认可,价格不断攀升,市场认为有利可图,大量的算力涌进比特币挖矿产业当中,在经济利益的驱使下,挖矿行业在不断的演化升级。比特币挖矿变得越来越专业化、规模化,变成了少数人参与的游戏。

 

挖矿行业通常有两条主要发展路径:一是矿机的更新迭代,二是矿池的发展与演进。

 

随着技术不断的发展,比特币经历从CPU挖矿到大规模集群挖矿的发展演变。同时,伴随着比特币市场的不断成熟和资本的涌入,挖矿的专业化程度越来越高,矿工为了获得稳定的收益,逐渐选择加入矿池,矿池成为了挖矿行业的新趋势。

 

1、矿机的更新迭代

 

比特币挖矿总共经历了五个时代,从最开始的CPU挖矿,过渡到GPU挖矿、FPGA(现场可编程门阵列)挖矿,ASIC(专用集成电路)挖矿最终演化为当前的大规模ASIC集群挖矿。

 

中本聪发明比特币的时候,希望人人都可以参与挖矿,所以不希望有专门挖矿的矿机出现。你可能听说过早先有人在家里或者在办公室拿笔记本电脑挖矿的故事,那就属于CPU挖矿的阶段。后来,随着算力的增加,有人想出了用GPU来挖矿。第一个用GPU来挖矿的是谁呢?对,就是那个拿10000枚比特币换披萨吃的程序员。当时因为GPU挖矿,导致全球的显卡卖断货。这种情况也在以太坊挖矿过程中再次重演。2017年6月份,随着以太坊代币ETH价格的上涨,显卡市场再次迎来供不应求的局面。当时在电商平台上搜索“显卡”,除了极个别高端显卡之外,其余产品都是售罄状态。

 

回到比特币行业早期,随着挖矿所需算力的不断上升,GPU也达到了算力的上限,为了突破这个局限,有人发明了专门挖矿的专业设备。这些设备虽然都是计算机,可是除了挖比特币,运行哈希运算之外,其他什么都干不了,我们叫它“矿机”。比特币的矿机只能进行比特币的算法的计算。莱特币矿机只能进行莱特币算法的计算,互相不能通用。不是说技术上做不到,而是矿机这件事本质上是在进行运算竞争,是一个不断突破运算极限的过程。所有条件都需要达到极致,才能在竞争中获胜。如果兼顾,只会让运行的效率降低,计算能力赶不上专门的矿机,从而被市场淘汰。

 

现在做矿机的企业基本都是做芯片起家,矿机由芯片、散热风扇、电池等等部件构成,其中决定这台矿机能不能挖出更多币的核心的部件就是芯片。现在全球最知名的比特币矿机厂商有两家,比特大陆的蚂蚁矿机和张楠赓 (geng)的阿瓦隆矿机。张楠赓也是世界上第一台ASIC芯片矿机的发明者。ASIC刚才提到过,是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计和制造的集成电路。其他一些矿机也有知名度,比如曾经风靡一时的KncMiner。这家瑞典老牌比特币挖矿机生产商KncMiner,曾获得共计约3200万美元融资,遗憾的是在2016年5月宣布破产。此外曾经比较著名的国内矿机还有龙矿矿机、闪电矿机等等。因为矿机的芯片需要非常强的研发技术实力,需要和全球不断上涨的算力赛跑,和科技进行接轨。行业最早期的时候出现过不少刚面世的矿机就被市场淘汰的情况、甚至还在制作过程中就已经被淘汰的例子,导致创业者和投资者都损失惨重。所以,选择矿机,也需要挑选实力强悍的品牌和团队。

 

既然矿机竞争这么激烈,那么,如果想挖矿,该如何挑选矿机呢?理论上来说,当然是选最新型号的矿机。最新的矿机功耗会比较小,算力也非常高。选择矿机一看算力,二看功耗,三看历史口碑,包括机器稳定性、售后服务情况等。

 

算力就是一台机器进行运算的能力,也就是这台机器能够每秒进行多少次哈希运算。功耗是这一台矿机进行运转时要消耗的电量的一个指标。消耗电量会和挖矿成本有巨大关系。一台矿机一般情况下会24小时不停地进行运转来去挖矿,所以功耗有的时候看来看似相差很小的一点数字,实际上一年下来所耗费的成本差距还是比较大的。

 

这里还有个小知识,就是同一种算法的数字资产,是可以用同一种矿机进行挖矿的。比如,比特币(BTC)矿机,也可以挖比特现金(BCH),以太坊(ETH)矿机,也可以挖以太坊经典(ETC)。

 

看到这里,估计你想问,如果我自己想挖比特币,可行吗?这个要放在几年前,还是挺可行的。只是,现在个人挖矿已经很难再挖到比特币的。这种个人挖矿的模式,叫SOLO模式。现在挖矿基本都是规模化挖矿,而且需要与矿池合作,所以个人挖比特币就想想罢了。关于矿池的概念我稍后给你讲。

 

自己不能挖矿,估计你也想知道买一台矿机该如何挖矿的吧。其实,过程比想象的简单。买来矿机,启动并接入网络,分三步走。

 

第一步,选择一个矿池,在矿池注册一个账号,填入子账户,填好密码。

 

第二步,填好你的比特币收币地址,你要是成功挖到区块,比特币奖励会自动打到你填写的地址里。地址可以是你的钱包地址,也可以是你在某个交易平台的充值地址,方便你及时卖出,减少一步转账的手续费用。

 

第三步,给矿机插上电源和网线,然后开机便可起动运行了。接通电源后,矿机自动分配IP地址,扫描最新接入设备IP地址后进入后台。然后设置矿池的账号即可。设置完成之后,大约半分钟就开始运行,后台页面可看到矿机实时状态。矿机的显示也比较傻瓜,基本两个指示灯,一个显示正常运行,一个显示是否有故障。当有故障的灯亮起来之后,你需要检查矿机的运行是否有问题。

 

2、矿池的发展历程  

 

随着算力的不断提升,专业化程度越来越高,越来越多的矿工和矿厂也选择加入到了矿池中,于是,矿池变成趋势。我们以比特币矿池为例,来梳理下它的发展历程。

 

早在2011年,当时几个矿池的总算力之和最高时还不足整个矿业的20%,正处于萌芽期。矿池的概念还没有进入公众的视野,直到2012年年末,矿池总算力接近整体一半以上。随着全网算力的快速增加,挖矿难度骤升,不仅不在矿池中的矿工很难挖到区块,算力排在末尾的矿池也逐渐被边缘化,甚至有的选择关闭。

 

时间来到2014年,这是中国矿池崛起的一年。随着我国矿工数量的爆发式增长,中国的矿池也快速的崛起。考虑网络速度问题,矿工会优先选自己国家的矿池,中国矿工的崛起带动了中国矿池的崛起。由此我们也能看出,整个矿业是一体发展的。这一年AntPool和BTCC矿池诞生,并迅速进入前五,而早在2013年就已经诞生的F2Pool也顺利地牢牢占据全网算力第一。

 

2015年之后,整个矿业基本格局确定。小矿池逐渐被挤出,前十矿池之外的矿池算力占比,从年初的30%左右降低到了不到5%。基本形成了鱼池F2Pool和蚁池AntPool的两强争霸的局面。进入2016年后,矿业发展较平稳,诞生了三家新的中国矿池HaoBTC、ViaBTC和BTC.com。2017年,为了支持BU团队的大区块路线,江卓尔开启了BTC.TOP矿池。

 

矿池最重要的是安全性和稳定性,由于比特币价格的暴涨,各大矿池也成为了黑客的攻击对象,所以对矿池团队的安全防护技术也有不小的考验,而每日发币带来稳定的收益,能保证矿工算力的稳定接入也是矿工对一个矿池最看重的硬实力,在经过了激烈的竞争之后,截止目前,排名前五的矿池分别是BTC.com、Antpool、Slushpool、ViaBTC和BTC.TOP,累计算力占比高达75%,算力中心化程度极高。其中,除Slushpool外其余4家矿池都是国人所有,由于国内电力资源充沛和低廉的电费,国内在挖矿行业占据了主导地位。 

 

矿池的职能

 

矿池的职能主要有三个层面:聚集算力,降低矿工的进入门槛;规模化,为矿工提供稳定的收入;代表矿工集体去发言,表达利益诉求。

 

前两个层面比较容易理解,后一个层面我们常常只能在比特币发生重大变革或者是分歧时看到,比如比特币版本激活、比特币分叉等。每当出现这种情形,就需要矿工对于提议进行投票表决,而矿池则会在一定程度上代表矿工去进行表决,表达诉求。

 

矿工和矿池的两种主流合作模式

 

矿池怎么说服矿工把他的矿机的算力接入到矿池呢?这里我给你介绍下矿池的两种主流合作模式:PPS和PPLNS。

 

第一种是PPS模式(英文是Pay-Per-Share),即根据你的算力在矿池中的算力占比,每天给你固定的收益,注意这里是固定的收益。假设你的算力是1T,而整个矿池的算力是100T,那么你就占据了矿池算力的1%。然后,矿池根据当前的挖矿的难度和全球总算力的总和,估算出矿池一天大约能够挖到4个区块,注意这里是估算,并不是一定能挖到4个区块。而每个区块的奖励可以获得12.5个比特币。那么,矿池一天就能够获得50个比特币。那么,矿池会为你每天支付50*1%,也就是0.5个比特币的报酬。这样,即使矿池今天只挖到了1个区块,你也是获得0.5个比特币,这是由矿池支付给你的。但如果矿池运气好,挖到了10个区块,你还是只有0.5个比特币的收益,这时候就是矿池赚了。但是从长期来看,你和矿池基本都是平衡的。

 

第二种模式是PPLNS(英文是Pay Per Last N Shares),意思是说“根据过去的N个股份来支付收益”,这意味着,矿池一旦挖出一个新区块,大家将根据每一个人的股份,也就是自己贡献的算力数量占比来分配区块奖励。这和前面讲的PPS模式有什么区别呢?PPS模式下,比特币分红由矿池提前支付给矿工,所以只要矿工的矿机速度稳定,每天得到的比特币数量就会非常稳定,可以称之为固定投入固定收益模式。而PPLNS模式下,是固定投入动态收益的模式。固定时间内获得比特币多少,带有一定的运气成份。如果矿池一天能够挖出很多个区块,比它理论上能挖出的多,那么矿工能够分得比特币就多。如果矿池实际挖出的区块,比理论值少,那么矿工在这段时间获得收益就会非常少。如果矿池运行非常不好,很长时间都没有挖出区块,那么这段时间矿工就可能没有收益。

 

挖矿投资的成本、收益及风险

 

挖矿成本主要包括矿机成本、电力成本和维护成本、场地成本等。如果是要建立一个矿场,就需要选择一个电费相对低廉,电力稳定且气候干燥,温度较低的地方,因为矿机一旦运行之后,就是7*24小时工作,上述两条可有效降低挖矿的电力成本与维护成本,所以我国的矿场主要分布在四川、内蒙、西藏等地区。

 

挖矿的收益主要来自区块奖励和记账手续费(gas)奖励。矿工可以通过变现挖矿所得比特币或者进行相应的投资来兑现收益。

 

挖矿的风险主要包括币价下跌、算力暴涨导致收益降低,还包括政策上的风险、技术上的风险等。一台比特币矿机的回本周期,根据币价和算力的不同,大概在200至300天之间。再加上后期维护成本,投资比特币挖矿,需要有非常好的抗风险能力和计算能力的。

 

这一课学习的内容有些多,和你一起学习了挖矿行业的发展。我们来一起总结下:

 

1、我们学习4个基础概念:将竞争打包权的过程称为挖矿;将竞争打包权的节点称为矿工;将专门用于挖矿的生产场地叫做矿场;把集中算力的挖矿平台叫做矿池。

 

2、矿机的发展经历了CPU挖矿-GPU挖矿-FPGA(现场可编程门阵列)挖矿-ASIC(专用集成电路)挖矿-大规模ASIC集群挖矿5个阶段。

 

3、矿池的发展历程,随着算力的不断提升,矿池专业化程度越来越高,现在排名前五的矿池分别是BTC.com、Antpool、Slushpool、ViaBTC和BTC.TOP。

 

4、矿池职能。矿池职能主要有三个层面:聚集算力,降低矿工的进入门槛;规模化,为矿工提供稳定的收入;代表矿工集体去发言,表达利益诉求。

 

5、矿工和矿池的两种主流合作模式有2种:PPS和PPLNS,PPS模式,是根据你的算力在矿池中的算力占比,每天给你固定的收益,注意这里是固定的收益;PPLNS,是根据自己贡献的算力数量占比来分配区块奖励。

 

这节课,建议你多听两遍。了解矿机和矿池,对整个区块链产业的理解会起到很关键的作业。

 

最后,给你留一道思考题。如果你是一个矿工,你会选择以哪种方式与矿池合作呢?除了PPS和PPLNS,你还能想到其他合作方式吗?把你的答案留在留言区,同时你也可以去到留言区看看其他同学是怎么思考的。  


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