以太坊挖坑演算法

『壹』 以太坊如何挖礦

以太坊ETH是一個開源的有智能合約功能的公共區塊鏈平台，通過其專用加密貨幣ETH提供去中心化的以太虛擬機來處理點對點合約。目前ETH的挖礦主要是通過顯卡礦機，所謂顯卡礦機，其實就是類似家用台式機，只不過每台機器裡面有6-10張顯卡，並且沒有顯示器（如圖）。

圖：顯卡礦機

之所以以太坊沒有發展出類似於BTC一樣的ASIC礦機，主要是由於ETH的特殊挖礦機制決定的。



在ETH挖礦過程中，會產生一個DAG文件，該文件需要一直被調用，因此必須有專門的存儲空間放置。這個對於存儲空間的硬性需求會導致即使生產出來了ASIC晶元，也並不能大幅度降低單位算力的成本。簡單來說，就是性價比很差。以太坊的DAG大小自2016年6月份引入Dagger-Hashimoto 演算法時的1GB開始，以每年約520MB的速度增大到了現在的 3.7G，預計2020年底以太坊的DAG大小將增加至4G。

屆時，顯存小於4G的顯卡都將被陸續淘汰。

還需要介紹一點的是，由於顯卡礦機的體積通常是比特幣礦機的2-4倍，而消耗的電力卻只有比特幣礦機的1/2甚至更低，這就導致一般人不願意修建專門的顯卡礦機礦場（因為礦場主要賺取的是電費差價，同樣面積的場地，可以放置的顯卡數量少，消耗的電量更少）。即使有少量的顯卡礦場，收取的電費成本通常也比比特幣礦機礦場的高。

現在流行雲算力挖礦是不需要購買礦機的，運算力就是把礦機中的算力拆分來出售給客戶，門檻會比較第一點操作簡單靈活，直接在APP上面就可以買到礦機中的算力，算力就是用來挖比特幣的挖到的比特幣是直接可以提幣到交易所交易

『貳』 比特幣和以太坊挖礦有什麼區別

比特幣採用的是SHA-256加密演算法發，在挖礦的時候，比拼的是算力。為了提高算力，比特幣經歷了CPU挖礦、GPU挖礦、FPGA挖礦和現在的ASIC礦機挖礦四個階段，專業化程度越來越高。

以太坊採用的是Ethash加密演算法，在挖礦的過程中，需要讀取內存並存儲DAG文件。由於每一次讀取內存的帶寬都是有限的，而現有的計算機技術又很難在這個問題上有質的突破，所以無論如何提高計算機的運算效率，內存讀取效率仍然不會有很大的改觀。因此從某種意義上來說，以太坊的Ethash加密演算法具有「抗ASIC性」.

加密演算法的不同，導致了比特幣和以太坊的挖礦設備、算力規模差異很大。

目前，比特幣挖礦的、設備主要是專業化程度非常高的ASIC礦機，單台礦機的算力最高達到了110T/s,全網算力的規模在120EH/s以上。

以太坊的挖礦設備主要是顯卡礦機，專業化的ASIC礦機非常少，一方面是因為以太坊挖礦演算法的「抗ASIC性」提高了研發ASIC礦機的門檻，另一方面是因為以太坊升級到2.0之後共識機制會轉型為PoS，礦機無法繼續挖礦。

和ASIC礦機相比，顯卡礦機在啊算力上相差了2個量級。目前，主流的顯卡礦機（8卡）算力約為420MH/s，以太坊全網算力約為230TH/s.

從過去兩年的時間維度上看，比特幣的全網算力增長迅速，以太坊的全網算力增長相對緩慢。

比特幣的ASIC礦機被幾大礦機廠商所壟斷，礦工只能從市場上購買；以太坊的顯卡礦機，雖然也有專門的礦機廠商生產製造，礦工還可以根據自己的需求DIY，從市場上購買配件然後自己組裝。

『叄』 以太坊是如何挖礦的

以太坊的代幣是通過采礦過程中產生的，每塊采礦率為 5 個以太幣。以太坊的采礦過程幾乎與比特幣相同，對於每一筆交易，礦工都可以使用計算機通過散列函數運行該塊的唯一標題元數據，反復，快速地猜出答案，直到其中一人獲勝。

許多新用戶認為，采礦的唯一目的是以不需要中央發行人的方式生成醚（參見我們的指南「 什麼是以太？ 」）。這是真的。以太坊的代幣是通過采礦過程中產生的，每塊采礦率為 5 個以太幣。但是，采礦還有至少同樣重要的作用。通常，銀行負責保持交易的准確記錄。他們確保資金不是憑空創造的，用戶不會多次欺騙和花錢。不過，區塊鏈引入了一種全新的記錄保存方式，整個網路而不是中介，驗證交易並將其添加到公共分類賬。

Ethereum Mining

盡管「無信任」或「信任最小化」貨幣體系是目標，但仍有人需要確保財務記錄的安全，確保沒有人作弊。采礦是使分散記錄成為可能的創新之一。礦工們在防止欺詐行為（特別是醚的雙重支出）方面達成了關於交易歷史的共識 – 這是一個有趣的問題，在分散化的貨幣未在工作區塊鏈之前解決。雖然以太坊正在研究其他方法來就交易的有效性達成共識，但采礦目前將平台保持在一起。

挖礦如何工作
今天，以太坊的采礦過程幾乎與比特幣相同。對於每一筆交易，礦工都可以使用計算機反復，快速地猜出答案，直到其中一人獲勝。更具體地說，礦工將通過散列函數（它將返回一個固定長度，亂序的數字和字母串，它看起來是隨機的）運行該塊的唯一標題元數據（包括時間戳和軟體版本），只改變』nonce 值』 ，這會影響結果散列值。

如果礦工發現與當前目標相匹配的散列，礦工將被授予乙醚並在整個網路上廣播該塊，以便每個節點驗證並添加到他們自己的分類賬副本中。如果礦工 B 找到散列，礦工 A 將停止對當前塊的工作，並為下一個塊重復該過程。礦工很難在這場比賽中作弊。沒有辦法偽造這項工作，並拿出正確的謎題答案。這就是為什麼解謎方法被稱為「工作證明」。

另一方面，其他人幾乎沒有時間驗證散列值是否正確，這正是每個節點所做的。大約每 12-15 秒，一名礦工發現一塊石塊。如果礦工開始比這更快或更慢地解決謎題，演算法會自動重新調整問題的難度，以便礦工回彈到大約 12 秒鍾的解決時間。

礦工們隨機賺取這些乙醚，他們的盈利能力取決於運氣和他們投入的計算能力。以太坊使用的具體工作量驗證演算法被稱為』ethash』，旨在需要更多的內存，使得使用昂貴的 ASIC 難以開采 – 特殊的采礦晶元，現在是唯一可以盈利的比特幣開采方式。

從某種意義上講，ethash 可能已經成功實現了這一目的，因為專用 ASIC 不可用於以太坊（至少目前還沒有）。此外，由於以太坊旨在從工作證明挖掘轉變為「股權證明」（我們將在下面討論），購買 ASIC 可能不是一個明智的選擇，因為它可能無法長久證明有用。

轉移到股權證明
不過，以太坊可能永遠不需要礦工。開發人員計劃放棄工作證明，即網路當前使用的演算法來確定哪些交易是有效的，並保護其免受篡改，以支持股權證明，網路由代幣所有者擔保。如果並且當該演算法推出時，股權證明可以成為實現分布式共識的一種手段，而該共識使用更少的資源。