【音频】挖矿者：矿工的“锄头”还能挥舞多久？

1955 2020-03-25

矿工 挖矿 中本聪 区块链 公有链

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最近数字货币领域里最重要的事件，无疑是众多矿工遭遇了一场“矿难”。比特币现金分叉引发的比特币大跌，如果按照最低价格来算，比特币价格跌幅高达80%。这一价格已经击穿了众多矿机的开机成本价。根据网上的新闻报道来看，部分小型比特币矿场的矿机废弃之后随意堆在院子里，甚至被人按照废铁的价格称斤来卖。
 
在最开始，先让我们简单介绍一下什么是矿工和挖矿。
 
我们之前介绍过比特币的共识机制，中本聪最初的设计是通过“考试”挑选一个节点来记录交易，然后给与这个节点比特币作为奖励。这些节点就是“矿工”，参与考试的过程就是“挖矿”，获得的奖励就是“挖”到的比特币。这里有一个隐藏的性质，那就是考试的难度不仅由你自己决定，还由其他人决定。也就是说，如果所有参与考试的人都“聪明绝顶”，那么并不意味着大家都可以快速的通过考试，反而考试会加大难度，保证每10分钟只会有一个人通过考试，获得比特币奖励。
 
这个机制不仅仅是解决了去中介化这个情景下，众多的参与者如何达成共识的问题。它还代表着中本聪“一个CPU，一份投票权”的理想主义主张。既可以照顾到所有参与者的意愿，又可以实现系统的正常运转。因此中本聪在最初始的版本中，矿工是通过CPU也就是大家电脑里的中央处理器进行“挖矿”的。
 
但是中本聪没有想到的是，财帛动人心。尤其是比特币价格飙升之后，能否通过“考试”，获得比特币奖励变成了一件非常有利可图的事情的时候，挖矿的人越来越多，就像买彩票一样，一个人用自己的电脑挖到比特币的概率已经非常低了。
 
但这和买彩票的时候，大家共同的概率不一样的是，每个人可以通过提升自己的算力来增加自己在“考试”中获胜的概率。因此比特币系统内的算力如同火箭一般的提升也就可以预想到了。
 
最开始的时候，是人们发现了一个事情，相比于用于串行指令集优化的CPU，大家常常说的显卡中用于图形处理的GPU更适合做并行计算。大家可以简单理解为CPU优化的是怎么快速的通过一步一步解出某个问题的答案，而GPU侧重于同步进行多个简单问题的计算。而比特币的“考试”中大量的重复计算无疑更适合GPU。因此大概在2010年开始有矿工用GPU挖矿之后，整个系统的总算力都有了极大的提升。
 
这种情况和美苏之间的军备竞赛很像，每个人都在竭尽所能的增加自己的算力，这样可以增加自己通过“考试”的概率。这就导致了两个问题：一方面，一旦有新的技术出现，就会迫使矿工更新自己的装备，否则就会在算力竞争中落后。这也是过去矿机生产商利润的重要来源之一。另一方面，算力的急速提升导致了电力的大量消耗，而本质上，这些电力消耗之后实际上只进行了大量无意义的运算。这也是工作量证明这种共识机制被人所诟病的一点。
 
当时这种情况夸张到什么程度呢？相信如果有喜欢玩游戏的朋友应该会比较清楚，因为矿工对于显卡的大量收购，在那一段时间不要说显卡溢价的问题，很多人甚至溢价都买不到显卡。不仅如此，当时显卡的主要生产商英伟达的股价在不到三年的时间里，涨了十倍。
 
但是即使这样，GPU的算力很快也不够看了。因为不论是CPU还是GPU，被生产出来的本意都不是用来挖矿，于是人们很快就设计出了专门用于挖矿的芯片。这里面最有名的就是比特大陆的蚂蚁矿机系列和嘉楠耘智的阿瓦隆矿机系列。其中比特大陆的市场份额接近75%。目前主流的矿机运算能力已经可以达到每秒20万亿次运算以上。
 
延续了对显卡的狂热，众多矿工对矿机的追逐给矿机生产商带来了巨额的收益。以当前矿机巨头比特大陆为例，根据比特大陆提交的招股说明书，2017年，也就是数字货币最火爆的那年，比特大陆营收超过25亿美元，净利润9.53亿美元。而2018年仅上半年，营收就已经达到了28亿美元，净利润7.43亿美元。
 
但同样地，活跃在挖矿舞台上的矿机并不只是这种专业的矿机一种。由于共识机制的区别，很多情况下一种型号的矿机只能“挖”某一种或某几种币种，甚至某些币种例如以太币还在使用GPU进行挖矿。除了这些由矿机生产商生产的“挖矿”矿机之外，还有一类矿机，比如迅雷链所使用的玩客云，这就是一种CDN矿机。CDN矿机是一种非传统的矿机，要理解它的运作方式，需要理解迅雷链的商业逻辑。在迅雷链中，用户通过玩客云，共享闲置带宽、存储资源获得生态内的通证，也就是链克，企业首先通过以链克标价的商品例如爱奇艺会员等收集链克，然后用链克支付带宽、存储费用。
 
但是由于算力的竞争越来越激励，个人挖矿的算力在竞争中并不存在优势，因此有两种集合式的挖矿形式开始崛起。一种是矿场，一种就是矿池。
 
首先来说矿场，就像淘金一样，一个人筛洗出的金粒，和大型金矿矿场带来的巨额收益是根本无法相提并论的，矿机技术的成熟给矿场的发展带来一个很好的机会。早期挖矿中实现原始积累的矿工开始大规模采购矿机，直接兴建矿场来进行规模性挖矿。最开始的矿场规模并不大，更加类似于小作坊。无论是耗电量还是占地面积都非常容易得到满足。但是随着矿场规模的扩大，大量的矿机运行所消耗的电力就对矿场的选址提出了要求。因此对于这些矿场来说，水电、煤电丰富，但是消耗很少的地区就成为了最好的选择。以四川为例，由于大量的水电资源，在夏季水量充沛的时候，四川的一些水电站电费甚至只有一毛钱一度。到了后来，大部分矿场甚至直接租用水电站的场地，直接建在水电站的内部。进入枯水季之后，矿场就会搬迁到新疆、内蒙等风电和火电丰富的地区。
 
从目前矿场的运营模式来看，目前存在三个比较严重的问题。一是资源浪费严重，大量的资源用于进行无意义的随机运算。5月的时候比特币挖矿所消耗的电力大约相当于世界电力消耗的0.5%，到了8月份的时候，这个数字已经翻了一倍。每天仅仅用于挖矿的电力可以供给给超过400万家庭。
 
二是和金矿不同，比特币的矿场主实际上是很弱势的角色。金矿的矿场主手握黄金这一重要资源，有很强的话语权。而比特币的矿场主，在生产设备上受制于矿机生产商，在生产上受制于电力提供方和政策，在出售中受制于波动非常剧烈的比特币价格。由于现在全网算力规模十分庞大，即使是四川拥有数万台矿机的大型矿场，在整个全网算力面前也没有多少话语权。因此一旦出现像比特币价格大跌的这种情况，风险最高最容易被淘汰出局的正是这一角色。
 
三是挖矿的收益率越来越低，最近更是跌破了开机的成本价，这一情景不是想象，而是正在发生的事实。从供给上看，这主要是由于随着全球矿工数量的增加和矿机厂商产品的不停迭代，比特币全网算力在以一个极其惊人的速度膨胀。从2017年年底到现在，不到一年的时间里，比特币全网算力已经增长了6倍，挖矿难度直线上升。是投入资金更新设备以维持原有的挖矿效率，还是维持现状坐视挖矿效率降低，都是当前矿场主面临的两难选择。从需求上看，比特币价格从高点至今已经跌去80%，甚至已经出现了我们在开头提到过的矿机甩卖的场景。总体而言，现在通过矿场挖矿已经从一门高风险高收益的生意，变成了一件高风险低收益的事情。
 
再让我们来看一下矿池。矿池的原理其实非常简单，更类似于互联网化的共享算力。为什么这么说呢，矿池通过网络将大量矿工或者是矿场主的算力集中在一起，集团化作业，这样挖到区块的概率就会大大增加，获得之后再按每个矿工的贡献进行分配。如此一来，每个矿工获得的收益期望并没有变化，但稳定性却增强了许多。矿池的主要任务就是给每个参与的矿工分配任务，统计工作量并结算收益。主要的收益分配模式有两种：PPS和PPLNS。
 
PPS(Pay Per Share)模式，按贡献算力占比分配收益，本质上是矿工将算力卖给矿池，不论矿池是否挖到区块，都按照矿工贡献的算力多少来支付费用，假设比特币每10分钟产生12.5个，某矿池总算力占全网算力的20%，那么这个矿池10分钟的期望收益就是2.5个比特币，一个贡献了该矿池百分之一算力的矿工，每10分钟矿池就会支付他2.5个比特币的一百分之一。参与矿池的矿工获得了固定收益，而矿池则承担了挖不到区块的风险，因此采用PPS模式的矿池收费会相应高一些，一般在4%甚至更高。
 
PPLNS（Pay Per Last N Shares）模式，这种模式在成功挖到区块后按对成功挖到这个区块所作的贡献来分配收入，矿池挖到的区块越多矿工收入越高，收入的多寡全看运气。 PPLNS矿池有一定的滞后性，矿工对矿池的贡献要等到矿池获得区块之后才能够结算矿工的收益。
 
在这两种模式之上还衍生了一些其他的分配模式，例如PPS+的模式，对于系统奖励的比特币采用PPS的模式进行分配，对于交易手续费则采用PPLNS模式进行分配。FPPS则是对这两种收益都采用PPS的模式进行分配。
 
从CPU到GPU，再到专业的矿机、矿场，最后到了集中化的矿池，一个没有管制的市场在竞争中是无法避免地走向垄断。目前整个比特币的算力都被头部矿池所掌握，算力前三的矿池中，前两名BTC.COM和蚂蚁矿池是比特大陆旗下品牌，算力第七的VIABTC则是比特大陆投资的矿池。比特大陆所能影响的算力已经超过全部算力的40%。在前五的矿池中，除了比特大陆系的矿池外，还有占比9%的莱比特矿池，占比10%的鱼池以及12%的SlushPool这个外国矿池。
 
前一段时间的BCH分叉大战，正是由比特大陆系矿池和莱比特矿池等组成的ABC战队对澳本聪发起的算力大战。和头部矿池的垄断不同，现在一些小的矿池也在面临生存的危机，11月6日老牌矿池BTCC宣布无限期停止运营，从一些现有数据可以看出，在关停之前的一个月，该矿池挖到的区块数是0。
 
说到这里，相信大家已经对区块链的挖矿行业有了一定的了解，在最后我们回到挖矿这个行为本身，决定未来矿工的“锄头”还能挥舞多久的，无疑是这几个问题。
 
挖矿对区块链的意义有那么重要吗？或者说一定要有可交易通证也就是数字货币的存在吗？
 
很多人说到挖矿的时候，总会提到，挖矿产生的可交易通证是区块链激励机制的关键，是维持系统正常运行的基础。对于现有的比特币等数字货币来说，确实如此，比特币的存在和高价正是当前算力大战的根本原因，也是比特币可以正常运行的关键之一。但换个维度来看，对于区块链来说，这是必须的吗？
 
事实证明，从公有链来说，公有链的系统是需要激励的，但是却不一定是可交易通证。例如我们之前提到的迅雷链，就是这样的一个项目。它的链克更接近于通证的本质，也就是起到了交易中介的作用，对用户共享闲置资源进行了有效的奖励，同时杜绝了炒作的可能。当然，也有像以太坊这样的公链，赋予了通证更多的作用，但同时也通过共识机制的变更，削弱了挖矿竞争的力度，这些我们都会在后续的课程中讲到。从现在来看，未来可能并不需要如工作量证明一样进行军备竞赛式的挖矿竞争，甚至很多项目中的矿机将会直接由项目方发售。从联盟链来说，联盟链由于多是机构间合作进行，更多的是使用区块链技术对现有的业务进行改造，以达到提高效率的目的。在这一方面，是否有可交易通证并不是重点。
 
因此对于矿工来说，回归维护系统的本质，而不是把通证当做金子一样去“挖”是未来的一种必然趋势。而对矿机生产商来说，短期来看，过去矿机销售的巅峰毫无疑问已经过去，尤其是数字货币熊市下，矿机的需求更会进一步萎缩。长期来看，工作量证明这一共识机制很难找到足够的应用场景，矿机生产商赖以生存的基础萎缩也是一种必然。事实上，比特大陆作为行业的领先者，意图转型AI芯片可以看做是一种转型的尝试。因此对于矿工和矿机生产商来说，原先的轨道势必不可持久，如何寻找到一条新的道路才是现阶段最重要的问题。
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