比特币挖矿三篇文章（二）：密码学原理、硬件知识及发展简史 |

上一篇将养鸡场的商业模式比作比特币矿场，引出了比特币矿业整个生态的基础，如矿机公司、矿场、矿池、矿机托管、二手矿机市场、云算力、算力。 图片。 今天是三篇挖矿文章中的第二篇。 主要介绍了比特币的数学原理、密码学和硬件知识，以及比特币矿机的发展简史。

继续用通俗易懂的简化形式描述这样一个过程。

为什么有2100万个比特币？

抛开设计者的经济概念不谈，直接说数学概念。 从2009年1月3日开始，一个区块大约需要十分钟。 区块奖励为 50 btc。 4 年后，它将减半至 25 btc。 4年继续减半，以此类推。

目前处于第三阶段，即打包区块奖励为12.5，明年减半为6.25。

使用数学公式进行计算。

一个小时有6个十分钟，一天24小时，一年365天神马矿机挖比特币是真的吗，四年减半。 它被减半了，也就是说，它后面是一个几何序列。

比特币总量 = 50 x 6x 24 x 365 x 4 x (1+1/2+1/4+1/8+...+1/2^n)

上式约等于2100万，其中(1+1/2+1/4+1/8+...+1/2^n)是一个几何数列，在数学上等于2。

也可以看出，比特币前四年，挖出的数量是1050万，也就是一半，然后第二个四年，挖出的数量是10.50的一半，也就是525万。 第三个四年周期是525万的一半，即262.5万。 现在是第三个周期的尾声（2020年5月和6月减半），所以很多新闻都说比特币目前的“流通量”是1700万或者1800万，你用计算器加一下，就是这个数，但有数百万可能已经永久丢失，流通量大大低于产量。

备注：挖矿奖励其实有两部分，一是区块奖励，二是十分钟左右全网发生的比特币交易手续费。 后者所占比例很小，在现阶段的收入计算中可以忽略不计。

引用前面养鸡场的逻辑，母鸡下了金蛋，但是有一部分金蛋丢失了，所以总流通量低于产量。

简单的说，经济模型，这个就是通货紧缩模型，经济模型没有什么大的创新。 中本聪（这个人或这个组织）是否在诺贝尔奖级别做出了贡献，与这种通货紧缩模型无关。 因为它是一个非常简单（粗暴）的经济模型。 历史上没有哪个国家采用这种模式实现经济繁荣。 本文只讲数学模型。

比特币挖矿的过程是怎样的？ 密码学的原理是什么？

简单来说：解决一道数学题，然后广播，通过验证后获得区块奖励。 其他矿机收到信息后，放弃解决这道数学题，转而去解决下一道数学题，争取区块奖励。 等等。

说的更具体点，这里拿这个数学题就是用到了一个密码学知识：单向哈希函数

单向哈希函数，又称散列函数，比特币中的哈希函数为SHA256。

之前写过很多关于密码学的文章，可以参考（《比特币密码学：哈希函数的五个特征和挖矿原理》），这里简单介绍一下。

SHA256是一个哈希函数，SHA（信息）=256位二进制数，输入任意信息，可以是一个《红楼梦》或者一个字等，可以快速得到256位二进制。 如果输入信息稍微改变一点，结果就会大不相同，无法从结果信息中推导出输入信息。

对于二进制，前面的0越多，数字越小。 如果范围小于或等于这个数，说明二进制数字前面的0越多，范围越窄，越难猜到输入值。

SHA256（SHA256(information+x)）小于等于目标值（target）。

使用矿机寻找或猜测x，知道满足条件。 这是采矿。

公式中的信息为区块头信息，包括version、pre_hash、merkle root、ntime、nbits等信息，随着区块高度和时间的变化而变化。 要猜测的x值也可以写成nonce，写成What is not important，不影响对比特币挖矿的理解，知道有这么个东西就够了。

挖矿过程只用到了单向哈希函数的特性，公钥加密、签名、验证等概念，不要纠结，这个解题过程不需要。

如果还是不明白，请忽略上面单向哈希函数的描述，简单理解为解一道数学题。 而这道数学题的解只能靠猜测，没有合理的计算方法来解决这道题。

硬件知识与矿机发展简史

做这道数学题，先是CPU做，然后是GPU显卡挖，然后是FPGA神马矿机挖比特币是真的吗，然后是主流比特币挖矿的ASIC芯片矿机。

CPU可以处理复杂的问题，但是这个解题过程不需要那么复杂的头脑，硬猜就行了。 因此，最好使用GPU并行计算等相关特性。 最著名的公司是 NVIDIA 和 AMD。 在矿圈里，前者被称为N卡，后者被称为A卡。

GPU有功耗等缺点，所以采用了FPGA。 深圳有一家很不错的无人机公司叫大疆科技，背后用的是FPGA。 GPU和FPGA在人工智能领域有很多应用（知识扩展，与今天的话题无关）。

FPGA是现场可编程门阵列（再次提醒：不要纠结于所有不懂的概念，直接跳过），也就是说编程容易，调整容易。 但是，功能相对太多了。 我只想要一个能把元宵装进盒子里的人，不需要一个大学生出身的博士生。 继续简化，出现了ASIC芯片。

“我只需要两只手，而你给了我一只”——亨利·福特

现在AISC本质上是一个简化的产品，只剩下一双手来解决这个功能问题。

与CPU相比，CPU是博士生和产线工人之间能快速把元宵装进箱子的比拼。 由于融合度极佳，变成了一个博士生和十个、一百个能包元宵的产线工人的比拼。 快速打包。 结果可想而知，所以现在比特币挖矿只用ASIC芯片矿机。

矿机的发展逻辑上面已经解释过了，历史部分简述如下：

2009年1月3日，中本聪使用CPU挖矿； 2010年9月有GPU挖矿，2011年有FPGA，2012年8月炸猫众筹ASIC矿机。 世界矿业向中国倾斜。 2012年11月，BTC首次减半，距2009年将近四年。2013年初，烤猫继续上班。 Avalon ASIC矿机已经量产，也是国内第一批ASIC矿机。 母公司是嘉楠耘智，这家公司的股价最近在纳斯达克暴跌。

2013年底的大洋线，很多初代生进场。 中国有两个大型矿工和炒币商。 第一次是2013年，第二次是2017年，一条大太阳线，千军万马来相会，就是这个意思。 2014年之后的历史在网上很容易查到。 烤猫于2015年1月失踪，神秘失踪。 它消失的具体原因是被人谋杀了，是穿越后被外星人带走了，还是矿机不够好被人跑了？ 好吧，我们不关心内容，这不是八卦文章。 烤猫同志为比特币挖矿做出了巨大贡献，在此向烤猫同志致敬。

之后的故事大家都知道了。 比特大陆的崛起在2017年和2018年占据了全球80%以上的市场份额。根据过去一年的数据，比特大陆的矿机中约有60%是蚂蚁矿机，神马矿机占比超过60% . 20%+。 这里有牢骚和具体的市场比例，有兴趣的可以自己去查。

这篇文章讲了三个部分：比特币挖矿的基本原理、挖矿硬件相关的简单知识、矿机发展简史。

结合三篇矿业的第一篇和第二篇，可以了解整个比特币矿业的全景。 下一篇是算力，云算力，电费，回本周期，利润核算等等，一堆计算公式都会出现，不用着急，手机计算器一个就可以了。 敬请关注。