在上一期的《矿机学堂：读懂阿瓦隆矿机之-何为ASIC矿机》中，我们通过阿瓦隆矿机A841这款产品为例为大家讲解了何为ASIC专业矿机。在上一期的栏目当中，我们提到了对于一款矿机而言，最核心的两个指标为算力和功耗。
如果说算力代表的是一款矿机的生产力指标，那么功耗则代表则一款矿机的硬成本指标，只有当算力于功耗比达到一定的比值，那么挖矿作业才有可能出现盈利。在今天的《矿机学堂》中，我们将同样以阿瓦隆矿机A841这款产品为例，为大家讲解专业矿机的算力之谜。
何为算力，比特币网络究竟在算什么？
如果谈到什么是算力的问题，那么就要从比特币的发明者中本聪的论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》谈起，这篇论文描述了一种被他称为“比特币”的电子货币及其算法。2009年他发布了首个比特币软件，并正式启动了比特币，这是目前公认的比特币源头。
中本聪论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》（图片引自网络）
如果把这篇论文通篇的搬上来，恐怕你完全没有阅读下去的耐心。但是你应该听说过区块链的一个最核心的本质就是去中心化和分布式记账，而比特币网络的所有计算其实都是基于此。我们通过支付宝来和卖家进行交易，那么支付宝就是一个中心。而在比特币网络，你和卖家的交易将会广播至全世界且不被篡改（很难被篡改），但交易并不是永远局限于你和唯一的卖家，而是环环相扣，这就产生了大量计算的需求。
在这个过程中就需要算力，算力是为了保证区块的信息不可更改。怎么实现的呢？工作量证明基于随机散列，然后形成链条。这个链条有个特点，你想开头的话，就需要求解。只要你先求出这个解，你就获得比特币奖励。如果你想修改已经出现的区块，那就得选择最长的链条进行重新计算，这需要巨额的算力，这让矿工们得不偿失，不如去计算新的链条，这就确保了比特币网络的最长链条极不容易被篡改，确保了安全性。
简单来说，矿工们利用算力还进行比特币挖矿的实质其实是一直在求解，你出力了自然会得到比特币作为回报，只不过在这个网络中的语言是“SHA256算法的HASH值”，也就是说，比特币全网都在进行着求解SHA256算法的HASH值的动作。
算法，理解比特币网络算力的本源
通过前面的介绍，我们知道整个比特币网络都在运行着SHA256算法的HASH值计算这样的工作。谈到HASH值，其实如果你是一个电脑爱好者的话，想必早在几年前就已经接触过。比如想要知道某个软件是否原汁原味，是否被篡改，我们可以查看你下载的文件的MD5数值，而MD5可以说是目前应用最广泛的Hash算法应用了。
百度百科注解：散列函数（或散列算法，又称哈希函数，英语：Hash Function）是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法。散列函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合，重新创建一个叫做散列值（hash values，hash codes，hash sums，或hashes）的指纹。
比特币采用SHA256算法（图片引自网络）
SHA (Secure Hash Algorithm，译作安全散列算法) 是美国国家安全局 (NSA) 设计，美国国家标准与技术研究院 (NIST) 发布的一系列密码散列函数，经历了SHA-0，SHA-1，SHA-2，SHA-3系列发展。比特币采用SHA256算法，该算法属于SHA-2系列，在中本聪发明比特币时（2008）被公认为最安全最先进的算法之一。除了生成地址中有一个环节使用了REPID-160算法，比特币系统中但凡有需要做Hash运算的地方都是用SHA256。
是不是看到这里还是感觉一头雾水，其实这个名词解释起来很难，还会牵扯出更多的生僻名词。如果你不想做技术研究的话，那么你只需要知道比特币网络运行的是SHA256算法的HASH值计算就可以了。也正是因为这样独特的算法需求，构成了比特币网络独有的算力生态系统。
专门挖矿设计的阿瓦隆ASIC芯片
由于算法的专业性很强，这就导致了一个结果。明明运算能力很强的CPU或者GPU显卡在专用的ASIC芯片面前被秒杀的灰飞烟灭，这根本的原因就是专业的比特币矿机的设计用途就是SHA256算法的HASH值计算。反之，用ASIC矿机新品去玩游戏，那是不可能的~
当前算力达到了什么样的水平？
比特币采矿大致分为三个阶段，最初人们采用CPU进行挖矿，后来流行了GPU矿机，直至ASIC矿机被发明出来之后，这种新型的算力巨兽几乎瞬间就攻占了整个比特币矿工市场，因为ASIC矿机的出现，几乎可以说是算力大爆炸的代表作品。在比特币计算的过程中，矿工们只能靠计算机随机的hash碰撞，而一个挖矿机每秒钟能做多少次hash碰撞，就是其“算力”的代表，单位为hash/s，这就是比特币中的工作量证明机制POW。
GPU与CPU结构的区别注定挖矿更具效率
CPU擅长逻辑控制和复杂运算，GPU擅长的是大规模并发计算。举个简单的例子，CPU是个资深的博士，而GPU成千上万个小学生。但是需求就是进行大量重复的1+1=2的运算，那么显然博士拥有再渊博的学识也是算不过那么多的小学生的。如图所示，可以看见GPU的ALU数量要比CPU多很多，这就是为什么GPU挖矿效率更高的原因。
比特币全网算力已经全面进入P算力时代，我们先来科普一下算力的计算单位吧！1P=1024T，1T=1024G，1G=1024M，1M=1024k。此前有人做过测试，目前顶级显卡GTX 1080Ti的算力仅为1.8G左右，而阿瓦隆矿机A841的算力则达到了13T，这两款产品完全属于两个数量级的产物，在考虑功耗因素，两者存在万倍级别效能差距。
结语：矿机算力爆炸 散户出局
随着比特币矿机的出现，全网的算力水平被瞬间拉升到一个前所未有的水平，比特币的数量和挖掘难度也在极度的加强。基本想靠几块显卡来进行挖矿作业的模式，已经绝不存在盈利的可能了。或许我们应该怀念10年前那个比特币刚刚被发明出来的年代，比特币真的是能改写一个人命运的存在。而现在，专业化、规模化的矿工，或许还能存在盈利的可能性。
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