比特币的挖矿是依托工作量证明共识机制开展算力竞争,完成交易记账、维护区块链安全并获取区块奖励的网络运行机制,是比特币实现去中心化发行与账本不可篡改的核心底层支撑。很多新手会把挖矿理解为实体采掘,实际上整个过程是密码学运算的博弈,不存在实物开采,所有竞争行为都发生在分布式节点网络当中,矿工依靠专用硬件反复进行SHA-256哈希运算,争夺新区块的打包记账权,只有率先算出符合条件哈希值的参与者,才能拿到区块对应的比特币奖励与交易手续费,其余算力投入都会变成无效竞争成本。

挖矿的整套运行规则已经被写入比特币底层代码,拥有极强的稳定性。矿工首先收集全网未确认的转账交易,整理生成候选区块,区块内包含上一区块哈希值、交易摘要、时间戳以及可变动随机数。全网矿工不断修改随机数重复计算哈希,直到输出字符串拥有对应数量的前置零字符。为保证出块节奏稳定,网络每挖出2016个区块就自动调整一次挖矿难度,严格把平均出块时间锁定在10分钟,即便全网算力出现大幅暴涨或暴跌,出块速度也不会长期偏离目标。从硬件迭代来看,挖矿已经从早期CPU挖矿逐步升级到GPU集群,如今全网算力几乎全部由ASIC专业矿机构成,单台设备的运算效率提升了上万倍,行业也从个人散户挖矿转向大规模集群矿场联合挖矿。

区块奖励是支撑矿工持续投入算力的核心收益来源,这套发行规则同样被协议固定。2009年比特币网络诞生之初,每挖出一个区块可以获得50枚比特币,协议约定每产出21万个区块,区块奖励自动减半,大致每四年触发一次减半周期。迄今为止网络已经完成四次减半,当前单个区块原生奖励为3.125枚比特币,再叠加区块内所有交易的手续费,共同构成矿工总收入。按照这套递减模型推算,比特币总供应量将永久封顶在2100万枚,到2140年区块原生奖励将归零,届时矿工收益会完全依靠交易手续费维持,整个货币发行流程就此结束。当前全球全网哈希算力长期维持在950EH/s至1070EH/s区间,大量算力集中在电价低廉的区域,水电、风电等清洁能源在挖矿用电中的占比持续走高,已经超过半数。

挖矿同时承担着比特币网络安全防护的关键作用。分布式矿工节点遍布全球各个国家与地区,不存在单一中心机构管控网络,算力越分散,整个区块链账本的抗攻击能力就越强。不过算力集中也带来了新的行业变量,大型矿池整合大量散户算力瓜分区块收益,中小矿工单打独斗挖到区块的概率无限趋近于零,抱团加入矿池已经成为个人参与挖矿的唯一可行方式。除此之外,电价波动、矿机迭代周期、监管政策都会直接改变挖矿的盈亏平衡线,这也是币圈矿工长期需要重点跟踪的基本面信息。
