作者| AatdeKwaasteniet
介紹
人們常說，比特幣網路的安全性是所有加密幣中最好的。這種安全性是基於比特幣需要巨大的算力（Hashrate）來保證的，也就是說惡意攻擊者不可能透過>50%的攻擊方式對其進行攻擊。
然而，關於比特幣的PoW系統還有很多東西需要了解。由於比特幣每4年減半，因此未來可能只有在價格持續上漲的情況下才能維持目前的安全水平。此外，人們對過高的能源消耗也不太情願。在本篇報道中，我們將深入探討算力、礦工、獎勵和挖礦裝置。
網路算力
比特幣網路的安全性由比特幣網路的挖礦能力或算力組成。而算力的大小和比特幣網路的安全性實際取決於礦工的利潤。
其實一個礦工的盈虧其實由很多因素決定：
比特幣的價值，相對較高的比特幣流動性對礦工的利潤有積極影響。
總算力，即應該由多少礦工來分配總利潤。
單位時間內可以挖到的比特幣數量。現在是每10分鐘6.25個BTC。
挖礦裝置的算力。算力越高找到區塊的機率越大，從而收益率越高。
礦工所要付出的成本。成本包括能源成本、託管成本、運營成本和折舊。
挖礦裝置的效率。挖礦裝置越現代化，雜湊/能源成本比率越高，挖礦裝置的盈利能力就越強。
我們可以假定，一旦礦工開始在挖礦裝置上進行投資，這就意味著在重新更換這批裝置之前必須收回其成本，所以第4、5、6點中的相關資料是固定的。實際上除了第每4年減半一次外其他三個因素中的資料也是固定的。這意味著礦工的利潤高度依賴於比特幣價格和算力。
我們可以觀察到價格和算力之間的聯絡，如果比特幣價格上漲，算力就會隨之增加。因為越來越多的礦工看到了挖比特幣的可實施性。相反如果比特幣價格降低低，算力就會減少。因為礦工不會虧本挖礦。在每個價格水平上，算力（礦工數量）和價格之間會存在一個穩定的點。但其實它總是保持著動態平衡，這是由於隨著礦機裝置越來越好新的礦工將因此能夠以更多的利潤進行挖礦。
另外，在一個上升的市場中算力的發展總是會滯後於價格。畢竟，購買和安裝挖礦裝置需要時間。但是關閉挖礦裝置可以在很短的時間內完成，所以我們看到價格（大幅度）的下降也會直接導致總算力的下降。
圖1
我們可以發現，在2017年12月的價格大高峰之後，越來越多的礦工開始挖礦。作為最大供應商之一的Bitmain由於無法應對大量訂單的湧入，導致需要長達6個月的交付時間。在當時的情況下，這個交付週期變得很正常，同時這也是為什麼6-8個月後才達到算力的頂部的原因。比特幣價格在一路下跌，2018年12月匯率從8000美元跌到4000美元，直接影響了算力。從2019年4月-5月，我們看到價格又出現了一條呈上升趨勢的線，稍後緊接著又出現了一條算力的上升線。在2019年7月再次達到價格頂部，而算力直到9月底才達到最高點。
2019年11月以後，我們看到價格逐漸趨於穩定，但算力在日後仍會持續增長，這是由於即將進入市場的挖礦裝置不斷提高的效率導致的，我們將在下文中看到。
效益
為了考察挖礦裝置的效率，我們將過去和現在市場上出現的所有裝置都放在了一個表格裡進行比較。這些都是Asic SHA256礦機。效率是以達到1 Terahash/s的算力需要多少功率（W）來表示。
我們可以看到，2014年的礦機需要750W以上的功率才能支援1 Terahash/s的網路活動。而最新的裝置只需要30W左右的功率就能達到1 Terahash/s。除了2017年之前的礦機，這些挖礦裝置的效率資料在下圖中以點雲的形式表示以使檢視有更好的可觀性，同時避免了一些極端值。
圖2
此外，還增加了一條指數趨勢線，這樣我們就可以對未來進行一些預測。根據圖示，在2021年1月，如果挖礦技術的發展繼續保持同樣的速度，那麼礦機的平均效率將小於30W/Th/s。
透過以上資料，我們可以對挖礦裝置的裝機功率以及與之相關的能源消耗情況有所瞭解。需要注意的是，並不是所有的礦工都在使用最新的裝置，因為裝置在購買後當然會使用一段時間，以控制折舊成本。這一計算是基於這樣的假設，即挖礦裝置的折舊期為2年，因此整個礦場的裝置平均使用年限為1年。這意味著已對礦場每天的總裝機容量作出了切實可靠的估計。這些數值也在價格背景圖中顯示出來。
圖3
我們從圖3中可以看到，近幾個月來，礦機的增長速度沒有圖1中的算力快，大概穩定在6到7GW左右。我們發現算力在上升而礦機功率趨於穩定，這是因為挖礦裝置的效率提高了。
能源消耗和成本
從上圖3也很容易得到比特幣的能耗。以7GW的礦機功率計算，比特幣每年的能耗為61TWh。這些數額與其他研究基於其他推理的結果差不多，比如Digiconomist的計算。
相比較於一臺3MW的現代大型風力發電機每年提供6000MWh。這意味著需要10000臺左右的風力發電機來維持比特幣的執行。從社會和環境的角度來看，這基本上是一個巨大的數字。有人說這並不算太糟，因為它只佔世界總能耗的<1%。
如果我們看一下挖礦的成本就能發現能源成本是最重要的因素，其次是折舊成本、運營和託管成本。
當然，成本不能超過收益，因為礦工是以開採為目的的。挖礦一天的收益是144個區塊獎勵也就是6,25BTC=900個比特幣。按照目前的價格12,000美元左右，它的價值在1100萬美元左右。一天的挖礦是使用24h×7GW=168GWh的能源。所以，如果我們假設能源成本佔總挖礦成本和所需挖礦利潤的80%，我們可以計算出只有當能源成本大致低於0.05美元/千瓦時時，挖礦才能實現盈利。
結論
從上文的介紹中，我們看到能源消耗與比特幣的價格發展差不多而不是算力。其實，我們不應該將網路安全與算力掛鉤，而是與挖礦的能源成本掛鉤。畢竟能源成本決定了算力的高低。
換句話來說就是，因為挖礦的能源成本與挖礦收入成正比，而挖礦收入由區塊獎勵和價格的乘積組成。
Aat de Kwaasteniet 作者
Olivia 翻譯
Olivia 編輯
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