比特幣:比特幣挖礦：一種公平的發行機制

今天，我們就來介紹一下比特幣的誕生和比特幣的發行機制。

 01 比特幣的誕生

比特幣是由中本聰發明的密碼貨幣，比特幣的第一個區塊，同樣是由中本聰挖出來的。中本聰既是比特幣的發明者，又是比特幣最早的礦工。

比特幣誕生有兩個標志性的事件：一個是比特幣白皮書的發布，另一個是比特幣創世區塊被挖出。

2008 年 11 月 1 日，中本聰將比特幣白皮書鏈接發布在密碼朋克郵件小組；

2009 年 1 月 3 日，在芬蘭赫爾辛基的一個小型服務器上，比特幣創世區塊被挖出，這標志著比特幣網絡的正式運行。用人形象地把從白皮書發布，到創世區塊被挖出這段時間比喻為比特幣的十月懷胎，創世區塊被挖出比喻為比特幣的誕生。

中本聰創造比特幣的原因，從刻在創世區塊的那段話上可見一斑。中本聰把當天的《泰晤士報》的頭版標題：“The Times 03/Jan/2009，Chancllor on brink of second bailout for banks”刻在比特幣的創世區塊上，暗示各國政府濫發貨幣以及不合理的貨幣政策是導致當時全球經濟危機的根本原因。

全球P2P比特幣總交易量已飆升至2018年1月以來的最高水平:全球P2P比特幣總交易量已飆升至2018年1月以來的最高水平。8月的第一周，Localbitcoins和Paxful交易的比特幣價值接近9500萬美元。（Cointelegraph）[2020/8/13]

在全球性金融風暴的時代背景下，中本聰創造了比特幣，開啟了一個影響巨大的社會實驗。

 02 比特幣和法幣有什么不同

比特幣和各國的法定貨幣最大的區別主要體現在以下幾點上：

法幣發行總量沒有上限限制，比特幣的發行總量是確定的，約為 2100 萬；

法幣是由中心化的組織——銀行來記賬，而參與比特幣記賬的人員是分布式的礦工群體；

法幣的使用是被各國政府嚴格監管的，而分布式記賬的比特幣能更加自由地流通，只要有網絡就可以自由流通；

數據：減半后礦工收入下降44％，比特幣哈希率下降16％:在減半后，該礦的日收入下降了約44%：從1610萬美元降至900萬美元。大多數舊的ASIC采礦設備，如Antminer S9，現在都無利可圖。新一代設備，如Antminer S17和Whatsminer m30，仍然具有巨大的利潤。哈希率似乎從122 EH/s降至102 EH/s。在四個最大的礦池（F2Pool、Poolin、Antpool、BTC.com）中，Poolin損失的哈希率最大，約為30%，而BTC.com損失的哈希率最小，略高于10%。比特幣的出塊時間自減半以來平均增加了10.32分鐘。下一次難度調整預計在5天內完成，預計調整難度下降2%左右。（The Block）[2020/5/13]

……

拿轉賬這個例子來對比法幣和比特幣的不同：

聲音 | 世界黃金協會投資研究經理：比特幣無法成為黃金的替代品:據ambcrypto報道，世界黃金協會（WGC）投資研究經理Adam Perlaky最近表示，比特幣在理論上或實踐中都不能成為黃金的替代品。首先黃金價格的波動性，以及市場流動的透明性都要優于比特幣，其次加密行業缺乏監管引發了交易所的違約和欺詐活動，導致數十億美元的損失；并且黃金的歷史記錄可以追溯到公元前600年，比特幣只有10年。當然未來可能會有更好的加密貨幣出現，這可能會使比特幣貶值，這是黃金無法實現的。[2019/5/4]

你從銀行賬戶上轉賬 100 元給張三，你的銀行賬戶會減少 100 元，張三的賬戶上會增加 100 元，這個記賬過程是由銀行來完成的。

同樣場景發生發生在比特幣上，記賬方式就不一樣了。你給張三的“比特幣賬戶”轉 1BTC，你的“比特幣賬戶”會減少 1BTC，張三的”比特幣賬戶“增加 1BTC，這個記賬過程是由分布式的礦工完成記賬的，具體是哪一名礦工記錄這筆轉賬，事先是不確定的。

動態 | 比特幣24小時平均成交額為383535萬美元:根據公開數據顯示，24小時成交額排行中排名第一的是比特幣，平均成交額為383535萬美元，占比為26.68%；排名第二的是泰達幣，平均成交額為377835萬美元，占比為23.6%；排名第三的是以太坊，平均成交額為175966萬美元，占比為12.24%。整體而言，近期加密貨幣市場整體放量下跌，相較于上周，三大幣種24小時平均成交額均有一定幅度上升。[2018/11/24]

為什么是這樣呢？這要從比特幣發行、激勵，也就是挖礦機制說起。

 03 比特幣的發行與挖礦

法幣是以債務的形式增發的，誰能擁有更多債務，誰就可以享受更多的法幣增發紅利。這并不是一個公平的分配方式。比特幣的發行方式又是怎樣的呢，它能否保證發行的公平性呢？

Roger Ver：如果比特幣被允許及時的擴大規模 就不會有BCH和ETH:比特幣耶穌Roger Ver發布推特稱，如果比特幣被允許及時的擴大規模，那么就不會有比特幣現金，不會有以太坊，而其他大部分的加密貨幣就會根本就沒有任何牽引力。 比特幣就不會經歷在市場上失去支配地位。[2018/3/9]

中本聰設計比特幣總量為 2100 萬枚，如何公平地分發這些比特幣，如何激勵人們來參與比特幣系統的記賬，分布式的記賬方式如何保障賬本的一致性？這些看起來都是問題，天才中本聰設計了很巧妙的方案，使這些問題得到很好解決。

要想獲得比特幣，就要參與挖礦。什么是挖礦呢？挖礦就是不斷地進行哈希運算，去尋找符合比特幣系統要求的答案。誰最先找到符合要求的答案，誰就挖出了新的區塊，他就能得到對應的比特幣獎勵，這個過程被稱為挖礦。比特幣系統會根據所有參與者的計算能力的大小，每隔一段時間自動調節挖礦難度。

挖礦的過程可以簡單理解成拋硬幣的公平游戲：

每次拋 256 枚硬幣，看誰第一個拋出前 N 枚硬幣連續為正面，誰就能獲得對應的游戲獎勵。這個游戲會根據參與的人數來調整難度，如果玩的人少一些，難度就低一些，即最前面連續為正面的硬幣數量就要少一些；玩的人多一些，難度相應的提高一些，即最前面連續為正面的硬幣數量要多一些，以維持平均每局游戲時間在 10 分鐘。

這個類似”拋硬幣“游戲的挖礦過程，解決了三個問題：

1）如何公平地分發比特幣的問題。挖礦需要投入礦機，礦機數量越多，性能越好，單位時間計算速度就越快，也就有更大的概率獲得比特幣獎勵。這也就是人們常說的工作量證明機制（PoW），付出的工作越多，得到的獎勵也就越多。此外，比特幣挖礦是無須許可的，任何人都有參與和退出挖礦的自由，這點上也體現了比特幣挖礦的公平性。

2）如何激勵礦工的問題。挖礦能得到比特幣獎勵，礦工因此有動力去挖礦。

3）明確了記賬權，保證了所有礦工記賬信息的一致性。誰最先挖出新區塊，誰就獲得這個區塊的記賬權，其他礦工都會同步該礦工所記的賬，這就保證了賬本的一致性，方便對賬、查賬。挖到了新區塊就能得到系統獎勵，為什么礦工還愿意記賬呢？這正是下面要說的問題。

礦工挖出新區塊，有兩部分獎勵，一部分就是系統給的出塊獎勵，一部分是打包交易的手續費，俗稱礦工費。礦工費不僅是為了激勵礦工記賬，而且這還與比特幣減半機制和發行總量密切相關，甚至與比特幣的壽命密切相關。

比特幣系統獎勵是會變化的。最初，每挖出一個新區塊獲得 50BTC 的系統獎勵（也叫出塊獎勵），每 21 萬個區塊后，系統獎勵減半一次，直至比特幣不可分割的最小單位“聰”（1 億聰 = 1BTC），所有比特幣分發完畢。

按照減半規則，到 2140 年 2100 萬（精確數據為 20999999.9769）比特幣全部挖出。減半規則和比特幣最小可分單位，決定了比特幣總量。

▲比特幣減半周期和發行總量

比特幣出塊獎勵不斷減半，也就意味著系統獎勵對礦工的激勵越來越小了，2140 年后，所有的比特幣分發完畢，用什么方式來激勵礦工繼續挖礦呢？答案是轉賬手續費。

如前文舉例，你給張三轉賬 1BTC，這個過程需要礦工記賬，需要給記賬的礦工支付手續費，俗稱礦工費。隨著比特幣的發展，比特幣用戶持續不斷增加，鏈上交易逐步增加，交易手續費也將持續增長，它將取代出塊獎勵，成為礦工主要的收入來源，交易手續費成為持續激勵礦工的有效機制。

對比特幣稍有了解的讀者，應該知道，目前比特幣的區塊上限只有 1M，按照平均每筆交易 250B 大小計算，一個區塊最大能記錄 4000 多筆轉賬。

隨著出塊獎勵的不斷減半，保持 1M 區塊上限的比特幣，能持續健康的發展嗎？這個問題先留著，我們后續的文章來探討。

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