维度 101：挖矿、算力和比特币价格

摘要：比特币等采用工作量证明（POW）共识算法的数字货币，算力越高，抵抗网络威胁（如51%攻击）的能力越强。 算力也影响数字货币的挖矿，与比特币的价格密切相关。

计算能力在数字货币生态系统中起着至关重要的作用。

对于使用工作量证明（POW）共识算法的数字货币，如比特币，算力越高，抵御网络威胁（如51%攻击）的能力越强。 算力也影响数字货币的挖矿保证比特币的安全性的三个维度，与比特币的价格密切相关。

要点：

什么是“哈希率”，它对比特币意味着什么？

在使用工作量证明 (PoW) 共识算法的区块链网络中，矿工使用他们的计算能力来解决复杂的数学问题来验证交易并将新区块添加到去中心化分类账中。

哈希率（也称为哈希功率或哈希频率）是指矿工的挖矿设备可以解决数学问题的速度。

一种数字货币的总算力是该数字资产网络连接的所有挖矿设备的算力总和。

当矿工在 PoW 网络中生成新区块时，需要解决的数学问题也称为哈希。 出于同样的原因，量化算力的最基本单位是哈希每秒（H/s）。

虽然这种量化在比特币的早期非常有效，但 BTC 网络在过去 11 年中增长显着。

这一时期挖矿技术发展迅速，高性能专用集成电路（ASIC）设备成为比特币挖矿的主流，这也带动了BTC社区引入新的单位来量化算力。

目前，Terahash 每秒 (TH/s) 是计算能力的标准单位。 以下所有算力单位可供参考：

对于力，将较大单位转换为较小单位非常简单，只需将较大单位值乘以 1,000（例如 10 TH/sx 1,000 = 10,000 GH/s）。

计算能力和安全

比特币网络的总计算能力影响着数字货币生态系统的许多方面。

为了更好地理解这一点，我们首先说明计算能力在工作量证明网络中的主要功能：安全性。

矿工需要利用他们的计算能力来解决 PoW 生态系统中复杂的数学难题，以将新区块添加到区块链中。

如果网络犯罪分子试图接管比特币网络，他必须购买算力等于或大于 BTC 生态系统总算力 51% 的挖矿设备，才能成功进行 51% 攻击。

因此，为了接管一个数字货币网络，攻击者不得不投入巨资。 当计算能力低时，恶意方更容易得逞，因为只需要进行少量投资。

以比特币为代表的主流数字货币，数以百万计的矿机不断运行以确保网络安全，黑客组织几乎不可能拥有成功实施 51% 攻击所需的算力。

对比特币网络进行 51% 攻击的成本（示例）

在撰写本文时保证比特币的安全性的三个维度，比特币网络的总算力达到了 111EH/s。

因此，攻击者至少要有116EH/s的算力才能发起51%攻击来接管网络。 假设黑客使用相同的采矿设备，价格为 1,636 美元，哈希率为 70 TH/s。

攻击者必须购买 1,657,143,000,000 台设备，耗资超过 27.1 亿美元。

这需要黑客进行大量初始投资，这甚至不足以支付运行采矿设备的电费。 所有设备的运营成本为每小时 464,000 美元（基于 2.8 千瓦的功率，每千瓦时 0.10 美元）。

如果恶意方想控制比特币网络一周，51% 攻击的总成本将增加到 7800 万美元。

哈希率如何影响比特币挖矿？

比特币采用 PoW 共识算法，需要矿工相互竞争产生新的区块，努力工作以获得区块奖励。 在 BTC 网络上，生成一个新区块大约需要 10 分钟。

为了将区块生成时间维持在 10 分钟，比特币网络采用自我调节机制，每 2016 个区块调整一次挖矿难度，大约需要两周时间。

如果生态系统中的总算力增加，比特币网络将增加矿工寻找新区块的难度，将生成新区块的时间保持在 10 分钟左右。

因此，可以肯定地说，网络的总算力对比特币的挖矿难度有很大影响。

比特币价格与哈希率相关吗？

一段时间以来，比特币算力与数字货币价格的关系一直是数字资产领域的热门话题。

相关性 101：

如果比特币价格与哈希率的相关系数为1，则说明它们始终保持相同的趋势。

相关系数越高，两个变量的相关性越强，反之亦然（例如，相关系数为 0 表示 BTC 哈希率和价格无关）。

两个变量之间也可能存在负相关。 相关系数为 -1 表示比特币价格与哈希率之间存在很强的相关性，但它们的趋势相反。

Cointelegraph 的数据显示，比特币算力与价格之间确实存在高度相关性，2016 年相关系数为 86.2%，2017 年为 91.5%。

尽管数字资产的价格和网络哈希率在 2016 年和 2017 年遵循相同的趋势，但在 2018 年的熊市期间，相关性转为负值 (-66.2%)。

但在2019年“数字货币寒冬”结束后，BTC算力与价格的相关性再次转正，年相关系数为59.5%。

数据显示，比特币价格与网络算力之间普遍存在高度正相关。 然而，长期的熊市可能会迅速将相关性转为负值。

比特币减半对BTC算力的影响

随着 2020 年 5 月减半的临近，重要的是要讨论比特币减半及其对 BTC 哈希率的潜在影响。

比特币减半，即每四年减少 50% 的区块奖励，是数字货币生态系统中的一件大事。

目前，成功解决数学难题并向 BTC 链添加新区块的矿工将获得 12.5 BTC 的奖励。 今年减半后，同等条件下矿工只能分得6.25 BTC。

对于矿工来说，这确实是个坏消息（同样的努力收益减半）。 一些矿工，尤其是那些利润微薄的矿工，只能停止运营，这会在短期内降低比特币网络的算力。

但长期以来，比特币减半有力推动了牛市的到来。 假设这种情况再次发生，更多的矿工将加入网络，试图从更高的价格中获利并利用更少的竞争。

因此，比特币减半在短期内会对算力产生负面影响，但从长远来看，可能会带来算力的提升。

比特币历史算力简介

2009 年中本聪创建比特币后，只有少数数字货币爱好者担任矿工维护网络。

当时，数字货币领域还没有 ASIC 矿机。 因此，矿工使用普通的计算机硬件来维护比特币网络。

直到 2010 年初，BTC 网络的总计算能力才超过 10 MH/s，大致相当于今天 150 美元 GPU 的计算能力。

随着人们开始拥抱比特币以及臭名昭著的 Mt.Gox 数字货币交易所的推出，BTC 的网络算力在 2010 年呈指数增长，年底达到 117 GH/s，而数字货币的算力容量一年增长了11700倍。

除了偶尔出现下跌外，该数字资产的哈希率一直在持续增长，直到 2012 年 11 月 28 日比特币首次减半。

由于区块奖励减少 50%，部分矿工无法继续运营，因此 BTC 哈希率在大约三周内从 27TH/s 跌至 18TH/s。

尽管哈希率短期下降，但比特币网络的计算能力仍在持续增长。 2018 年 11 月，第一次暴跌发生在市场见顶，熊市来临，数字资产价格跌至 3,100 美元的低点。

于是，矿工在熊市中艰难求生，大量矿工退出了比特币网络。 在短短 30 天内，BTC 哈希率从 60 EH/s 下降到 34 EH/s。

2019年3月算力开始趋于稳定，达到50EH/s，年底逐渐提升至近100EH/s。

2020年，BTC算力将继续增长。 然而，或许是受 COVID-19 大流行的影响，算力在 3 月初停止了上升趋势，从 3 月 5 日的 133 EH/s 下降到 3 月 20 日的 85 EH/s。

然而，在 3 月 20 日触及最低点后，BTC 的哈希率大幅回落，截至今天已升至 111 EH/s。

比特币矿池算力分配

在比特币网络中成功生成一个区块就像中了彩票，因此为了提高中奖几率，矿工们建立了矿池以增加获得区块奖励的机会。

因此，BTC网络基本被大型矿池瓜分，前四大矿池占总算力的65.6%。

据 BTC.com 称，独立（或未知）矿工仅占总算力的 0.4%。

计算能力：比特币生态系统的重要组成部分

对于像比特币这样的 PoW 区块链，计算能力在生态系统中起着至关重要的作用。 生态系统中的算力越多，就越能保护网络免受 51% 攻击。

历史数据显示，比特币价格与算力之间普遍存在高度正相关。

但同样的数据表明，在长期的熊市中，这两个变量之间的相关性可能会变为负值，这意味着 BTC 的哈希率和价值的趋势相反。