2009年中本聰挖掘出比特幣的首個區塊——創世區塊，將開源的概念和比特幣帶給了大眾。從那時起，比特幣得到了迅速成長，從小眾利基貨幣迅速成長為全球性通用貨幣。比特幣成功的一個關鍵因素是它在密碼學的基礎上開創性地引入“挖礦”這一概念。
挖礦是指將新的交易記錄添加到比特幣分佈式公共賬本的過程。 賬本本身被稱為區塊鏈，交易記錄被封裝在區塊之後鏈式相接形成數據庫。區塊鏈的作用在於確認網絡內已發生的交易得到驗證。它也有助於證明個體交易的真實性和合法性，以防止潛在的“雙重支付”。
對於資源密集型的挖礦產業來說，維持區塊生成速度是一大難點。為了實現這一進程，每個區塊都需要包含工作量證明以證明其有效性。
工作量證明的概念是指將一組交易記錄添加到分佈式網絡所需要滿足的條件。每組交易被打包壓縮在區塊頭中，區塊頭還包含一段隨機字符串(NOUNCE)。礦機需要搜尋計算出正確的字符串(NOUNCE)使得區塊整體滿足一定的條件。對於比特幣而言，該字符串需要滿足塊的SHA-256哈希值（要求有一定數量的前導0）。
比特幣的普及也提高了工作證明共識算法的可見性，許多其他早期的加密貨幣在其技術堆棧中也採用了工作量證明的共識算法，並對其進行了大量的調整和改進。
區塊生成的計算難度將由算法決定以維持區塊生成速率的穩定。對於比特幣而言，難度的調節在於改變所要求SHA256哈希值前導0的個數。找到以很多0開始的隨機散列的幾率非常低，因此需要進行很多嘗試。 為了確保每次嘗試產生不同的結果，在每次嘗試之前，隨機字符串(NOUNCE)都會增加。
網絡的增長或礦工算力的增加將一定程度導致網絡難度的增加。 隨著越來越多的礦工加入到節點以及更高效的設備投入到計算中，全網算力將增加並縮短出塊時間，因此需要增加出塊難度來抵消算力增長所帶來的影響。
再補充點知識（可能你看不懂，看不懂就跳過）
a) 哈希運算
哈希運算是指輸入任意長度的字符串而得到給定長度的字符串的過程。以比特幣為例，它採用SHA-256哈希算法輸入所有的交易信息並得到一個固定256位的字符串。這一點在區塊存儲中顯得極其重要，因為每個區塊包含的交易數量是不同的。
b) 加密哈希函數
加密哈希函數是指具有特定函數和特殊類別的哈希函數：
• 通過預設確保在任何給定的信息上進行哈希運算將始終產生完全相同的運算結果
• 可以快速計算任何給定信息的哈希值
• 哈希運算不可逆，僅能通過不斷嘗試獲得所要求的信息
• 對信息進行的任何細小的修改都會得到一個完全不同的運算結果
• 不同的信息不會產生相同的運算結果
【關於礦機】
在早期，礦工主要依靠CPU和GPU挖礦。隨著加密貨幣行業的拓展和利潤的增大，專用集成電路（ASIC）等專業礦機也逐漸投入使用，使得挖礦效率比傳統硬件高出一個數量級。 這些專用設備不僅比GPU更強大，而且消耗更少的電力，從而降低了挖礦成本並最終提高了利潤率。
目前，兩種主要的挖礦設備是GPU和ASIC，每種設備都能夠挖掘不同的加密貨幣。
最初，哈希算法只是作為工作量證明而存在，但隨著加密貨幣的普及，硬件的升級以及更多專業礦機的問世。大量的其他加密貨幣對哈希運算進行了修改，並引入了自己的哈希算法以提高對ASIC的抗性，從而提高整個網絡的公平性，部分哈希算法甚至開始考慮如何防範量子計算機帶來的威脅。
【現有的主要哈希算法如下:】(非專業人士可以跳過）
（SHA-256）是比特幣使用的原始哈希算法。它最初由美國國家安全局設計，並採用單向壓縮功能的Merkle-Damgard結構構建。 ASIC首先被開發用於這種哈希運算，這促使其他加密貨幣開發他們自己的抗ASIC算法。
（Scrypt）是一種簡化的算法，因為它更容易在現有的CPU上進行計算，並且比SHA-256消耗的能量更少，因此比SHA-256更受青睞。它的交易週轉時間很快，但通常認為它更容易受到安全問題的影響。 ASIC也被開發用於該算法。
（X11）是一種較為安全的哈希算法，GPU和CPU都可以被用於計算。由於處理能力要求較低，它也能夠降低GPU的30％的溫度並且不易過熱。這也會降低開採加密貨幣所產生的電力成本。它目前被幾種加密貨幣使用，包括Dash。
(Ethash)是以太坊所使用的算法，基於Keccak構建，後者是一個最終按照SHA-3標準化的哈希函數。 Ethash的獨特之處在於它被設計為抗ASIC，同時仍然易於驗證。
[礦機市場概述]
全球性加密貨幣產業
截止2017年，加密貨幣挖礦產業累計盈利達20億。僅在2017年，部分礦池的投資回報率甚至高達1000%，高額的回報率和超前的理念正吸引越來越多的人踏足這一領域。
加密貨幣礦業分工
加密貨幣礦業有5種主要活動和角色：
1. 礦工——指使用自己的採礦設備處理交易並獲得採礦獎勵和交易費用的個人和組織
2. 礦池——通過結合多個礦工的算力來增加爆塊的可能性和頻率。 採礦獎勵根據貢獻的算力資源的比例分配給所有參與者。
3. 礦機硬件製造——組織設計和建造專門的採礦設備
4. 雲採礦服務——擁有大量計算資源並向客戶出租算力的組織
5. 遠程託管服務——託管和維護客戶擁有的採礦設備的組織
*雲採礦服務與遠程託管服務的主要區別在於採礦設備的所有權
對於所有加密貨幣來說，採礦過程至關重要，礦工處理未經確認的交易並確保整個區塊鏈的安全性。 此外，礦工還通過投票流程確定加密貨幣的潛在發展方向，大礦主一定程度上能影響協議的開發。
【礦機行業現有問題】
區塊鏈本身所具有的技術特點將許多人拒之門外。在搭建礦機之前，礦工需要了解礦機性能、熟悉搭建步驟、掌握區塊鏈技術特點甚至需要分析市場行情，過於複雜冗長的過程將花費投資者大量的時間和精力。另外，礦機的添置同樣是一筆不小的開銷，一臺ASIC礦機的價格在一萬人民幣以上，要有效地獲取挖礦收益至少需要數臺礦機並行計算。而一般人難以承擔如此高昂的成本。
基於工作量證明的共識機制在算法上很難抵消集成算力所帶來的優勢——比特幣算力正逐漸中心化。大礦池正逐步增大自己的規模和影響，普通礦工難與之抗衡。
如果徵稅會怎樣？
礦業利潤徵稅將直接影響礦工的利潤率，並顯著降低其收益。 目前，礦工的利潤率主要來自區塊獎勵減去運行採礦設備的運營成本，通常包括電力成本、人力成本、土地成本和維護成本。
如果政府全面禁止挖礦會怎樣？
政府全面禁止加密貨幣或採礦將導致所購買的採礦設備喪失其價值，特別是ASIC。 相對來說，GPU仍然可以出售或用於其它用途，而ASIC除了挖掘和處理加密貨幣之外，沒有其它內在價值。
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