關鍵要點
加密貨幣挖礦是排序和驗證區塊鏈交易過程中的重要部分。挖礦還負責創造新的加密貨幣單位。
礦工完成的工作需耗用大量的計算資源，也會有助於保持區塊鏈網路安全性。
礦工收集待處理交易並將其組織成區塊，然後推播到網路。如果區塊由驗證節點核准，礦工就會收到區塊獎勵。
加密貨幣挖礦的盈利能力取決於硬體效率、電力成本、市場波動和區塊鏈協定的最終變化等因素。
什麼是加密貨幣挖礦？
想像一個全球數位分類帳，其中記錄每筆加密貨幣交易。挖礦可確保分類帳維持準確和安全。礦工使用專門的電腦解決難題 (基本上就是猜測數字) 來整理和確認待處理的交易。第一個解決問題的礦工將獲得加密貨幣作為獎勵。
加密貨幣挖礦是確保比特幣 (BTC) 等加密貨幣安全的流程。挖礦是驗證用戶交易並新增至區塊鏈公共分類帳的過程。挖礦是允許比特幣網路去中心化的關鍵要素之一，代表它能夠在沒有中央授權的情況下運作。
挖礦作業也負責將新代幣引入現有流通量。雖然這聽起來像是在印鈔，但加密貨幣挖礦遵循一組無法變更的規則，可以管理過程並防止任何人任意創造新代幣。這些規則內建在基礎協定中，並由節點的分散式網路強制執行。
為了創造新的加密貨幣單位，礦工使用算力來解決複雜的加密貨幣難題。第一個解決難題的礦工有權將新的交易區塊新增至區塊鏈，並推播至網路上。
加密貨幣挖礦如何運作？
簡短回答
1. 交易分組為區塊。有人發送或接收加密貨幣時，待處理交易會分組為一個「區塊」等待確認。
2. 礦工解決難題。礦工使用電腦來猜測一個特殊數字，稱為隨機數，與區塊資料結合時會產生低於特定目標數的結果。就像是包含難題的數位彩券。
3. 新增至區塊鏈
第一個解決難題的礦工可以將區塊新增到區塊鏈中。其他礦工檢查此區塊以確保其有效。
4. 賺取獎勵
獲勝的礦工獲得獎勵，其中包括新創造的加密貨幣和從他們挖掘的區塊中產生的交易手續費。
詳答
進行新的區塊鏈交易時，交易會發送到稱為內存池 (或 mempool) 的礦池。驗證節點負責驗證交易的有效性。礦工的工作是收集這些待處理交易並將其組織成區塊。請注意，有些礦工也會運行驗證節點，但挖礦節點和驗證節點在技術上有所不同。
您可以將一個區塊視為區塊鏈分類帳上的一頁，其中記錄一些交易 (以及其他資料)。更具體地說，挖礦節點負責從內存池收集未確認的交易，並將其組建成一個候選區塊。
在此之後，礦工會嘗試將候選區塊轉換為已確認的區塊。要做到這一點，礦工需使用大量計算資源來解決複雜的數學難題。但是，每成功開採一個區塊，礦工都會收到新鑄加密貨幣加上交易手續費組成的區塊獎勵。讓我們仔細研究一下。
步驟 1 ：雜湊交易
挖礦區塊的第一步是從內存池獲取待處理交易，並透過雜湊函式將其逐一提交。每次透過雜湊函式提交一段資料時，都會產生一個固定大小的輸出，稱為雜湊。
在挖礦中，每個交易的雜湊由一串數字和字母作為識別碼組成。交易雜湊代表交易內包含的所有資訊。
除了處理雜湊和單獨列出每筆交易外，礦工還會新增一筆自訂交易，用以發送區塊獎勵給自己。這筆交易稱為 coinbase 交易，它能建立全新的代幣。大多數情況下，此交易是新區塊中第一筆交易記錄，隨後是一組待確認的交易。
步驟 2 ：建立雜湊樹
在對每筆交易進行雜湊處理後，便會將雜湊組織成雜湊樹 (Merkle tree，又稱 hash tree)。雜湊樹透過將交易雜湊成對，然後再進行雜湊處理來形成。
然後，新的雜湊輸出會組織成對，再次進行雜湊處理，不斷重複此過程直至建立單一雜湊。最後一個雜湊也稱為根雜湊 (或 Merkle 根)，基本上是代表先前所有用於生成它的雜湊。
步驟 3 ：找一個有效的區塊頭 (區塊雜湊)
區塊頭作為每個單獨區塊的識別碼，表示每個區塊都有一個唯一的雜湊。建立新區塊時，礦工會將之前區塊的雜湊與候選區塊的根雜湊相結合，生成一個新的區塊雜湊。他們還需要新增一個名為隨機數 (nounce) 的任意數字。
因此，當嘗試確認他們的候選區塊時，礦工需要結合根雜湊、先前的區塊雜湊以及隨機數，並透過雜湊功能全部提交。他們的目標是重覆該步驟直到建立有效的雜湊。
根雜湊和先前區塊的雜湊不能變更，因此礦工需要多次變更隨機數值，直至找到有效的雜湊。為了被視為有效，輸出 (區塊雜湊) 必須小於由協定確立的特定目標值。在比特幣挖礦中，區塊雜湊必須以一定數量的零開頭 — 這個目標值稱為挖礦難度。
步驟 4 ：推播挖礦的區塊
正如我們剛才所看見，礦工需要使用不同的隨機數值重複雜湊區塊頭。他們會重複這個過程，直到找到有效的區塊雜湊為止。當礦工找到有效的區塊雜湊時，他們會將這個區塊推播至網路。然後，所有其他驗證節點將檢查區塊是否有效，如果有效，則將新區塊新增到其區塊鏈副本中。
此時，候選區塊變成已確認區塊，所有礦工將繼續挖掘下一個區塊。不能及時找到有效雜湊的礦工將在新的挖礦競賽開始時丟棄其候選區塊。
如果同時挖礦兩個區塊，該怎麼辦？
有時會發生兩個礦工同時推播一個有效區塊的情況，最終會在網路出現兩個競爭區塊。然後，礦工們根據最先收到的區塊開始挖掘下一個區塊，導致網路暫時分裂為兩個不同版本的區塊鏈。
這些區塊之間的競爭將繼續進行，直至在競爭區塊之上挖掘到下一個區塊。挖掘到新區塊時，在此之前出現的任何區塊都可視為贏家。被放棄的區塊稱為孤兒區塊或陳腐區塊，導致選擇此區塊的所有礦工都將返回獲勝區塊的鏈挖礦。
什麼是挖礦難度？
協定將定期調整挖礦難度，確保新區塊建立的速度保持不變，這就是新代幣發行既穩定且可預測的原因。難度會依據投入網路的計算能力 (算力) 進行調整。
每當有新礦工加入網路，競賽加劇，雜湊難度就會增加，從而阻止平均區塊時間的減少。相反地，如果許多礦工離開網路，雜湊難度將下降，使挖掘新區塊的難度下降。無論網路的總雜湊能力如何，這些調整可使平均區塊時間維持不變。
加密貨幣挖礦的類型
加密貨幣挖礦有許多方法。隨著新的硬體和共識演算法出現，設備和流程也發生變化。通常，礦工使用專門的計算單元來解決複雜的加密方程式。讓我們看看最常見的一些挖礦方法。
CPU 挖礦
中央處理器 (CPU) 挖礦會使用計算機的 CPU 來執行工作量證明 (PoW) 模型所需的雜湊功能。在比特幣發展早期，挖礦成本和入門門檻低，其難度可由一般 CPU 處理。當時任何人都可以嘗試挖掘加密貨幣。
然而，隨著越來越多人開始挖掘 BTC，網路的算力增加，有利可圖的挖礦變得更加困難。具有更強處理能力的專門挖礦硬體興起，最終使得 CPU 幾乎不可能挖礦。如今，CPU 挖礦不再是可行選項，因為大部分礦工都使用專門的硬體。
GPU 挖礦
圖形處理器 (GPU) 旨在並行處理各種應用程式。雖然 GPU 通常用於電玩遊戲或圖形成像，但也可用於挖礦。
GPU 比高度專業的挖礦硬體相對便宜且更靈活。GPU 可以用來挖掘一些 BTC 之外主流數位貨幣，但效率取決於挖礦難度和演算法。
ASIC 挖礦
特殊應用積體電路 (ASIC) 旨在用於單一特定用途。在加密貨幣中，它指的是為挖礦而設計的專用硬體。ASIC 挖礦以高效聞名，但成本相對昂貴。
由於 ASIC 礦工處於挖礦技術的最前端，單位成本遠遠高於 CPU 或 GPU。此外，ASIC 技術的不斷進步可能會迅速使舊的 ASIC 模型無利可圖。這樣會讓 ASIC 挖礦成為最昂貴的挖礦方式之一，但如果大規模運行，它會是最有效率的方式，並且有利可圖。
礦池
由於每個區塊獎勵僅提供給第一個成功的礦工，挖掘到區塊的機率極低。只擁有一小部分挖礦能力的礦工靠自己發現下一個區塊的機會非常渺小。礦池通常是這個問題的解決方案。
礦池是一組礦工，集中個別資源 (算力) 以增加贏得區塊獎勵的機會。當礦池成功找到區塊時，礦工會根據貢獻的工作量將獎勵平均分配給礦池裡的每個人。
在硬體和電力成本方面，礦池可以使個別礦工受益，但它們在挖礦中的主導地位引發了對中心化和潛在的 51% 攻擊的擔憂。
雲端挖礦
雲端礦工不會購買設備，而是向雲端挖礦供應商租用計算能力。這是一種更簡單的挖礦開始方式，但也存在詐騙或盈利能力下降等風險。如果您決定嘗試雲端挖礦，請務必選擇像幣安這樣信譽良好的提供商。
什麼是比特幣挖礦？它的運作原理為何？
比特幣是最受歡迎且成熟的可挖礦加密貨幣範例；比特幣挖礦的基礎是 PoW 共識演算法。
PoW 是由中本聰建立的原始區塊鏈共識演算法，早在 2008 年，比特幣白皮書便提出了此一概念。簡而言之，在去除第三方中介的情況下，PoW 確立了區塊鏈網路達成所有分散式參與者之間的共識方式。為此，需要對電力和計算能力進行大量投資，以抑制惡意行為者。
正如我們所見，PoW 網路上的待處理交易由礦工使用專門的挖礦硬體競相解謎並新增到區塊中。第一個找到有效解決方案的礦工可以將區塊推播到區塊鏈，如果驗證節點接受他們的區塊，礦工就會收到區塊獎勵。
區塊獎勵的加密貨幣金額因不同的區塊鏈而異。例如，在比特幣區塊鏈上，礦工可從區塊獎勵中獲得 3.125 BTC (截至 2024 年 12 月)。由於比特幣減半機制，每挖掘 210,000 個區塊，BTC 的區塊獎勵金額就會減少一半 (大約每四年)。
加密貨幣挖礦有利可圖嗎？
雖然加密貨幣挖礦有利可圖，但需要仔細考慮、風險管理和研究。它還涉及投資和風險，例如硬體成本、加密貨幣價格波動以及加密貨幣協定改變。為了降低這些風險，礦工通常會在評估潛在成本和收益時進行風險管理。
挖礦作業的盈利能力取決於許多因素。其中之一是加密貨幣價格的變化。當加密貨幣價格上漲時，挖礦獎勵的法幣價值也會增加。相反的，盈利可能隨著價格下跌而減少。
挖礦硬體的效率也是決定挖礦盈利能力的關鍵因素。有些挖礦硬體很昂貴，因此礦工必須在硬體成本與潛在獎勵多寡之間取得平衡。另一個考慮因素是電力成本；如果成本太高，可能會超出收入，使得挖礦無利可圖。
此外，挖礦硬體可能需要相對頻繁地升級，因為它們往往會很快過時。新模型將優於舊模型，如果礦工缺乏升級機器的預算，便會難以保持競爭力。
最後但同樣重要的是，協定層級可能會發生重大變化。例如，比特幣的減半可能會影響挖礦盈利能力，因為它削減了一半的區塊挖礦獎勵。在其他情況下，挖礦過程可以用其他驗證方法來取代。此外， 以太坊 於 2022 年 9 月從 PoW 完全轉換為權益證明 (PoS) 共識機制，因此不再需要挖礦。
總結
加密貨幣挖礦是比特幣和其他 PoW 區塊鏈的關鍵組成部分，因為它有助於保持網路安全並穩定發行新代幣。
挖礦有一定的優點和缺點。最明顯的優勢是區塊獎勵的潛在收入。然而，挖礦收益會受到多種因素的影響，包括電力成本和市場價格。在您投入加密貨幣挖礦之前，您應該自行研究 (DYOR) 並評估所有潛在風險。
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