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比特币矿池

浏览次数:    时间:2017-07-03 16:28:04


产生背景

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在中本聪论文描述的比特币世界中,全网平均每10分钟产出一个区块,每区块包含50(现在是12.5,比特币每四年左右减半一次)个比特币,而一个区块只可能被某个幸运儿挖走,直接拥有里面的50(现在是12.5,比特币每四年左右减半一次)特币,其他人则颗粒无收,挖到的概率与矿工投入的设备算力大小成正比。这就注定了如果比特币挖矿参与人数庞大且分散到一定程度后,挖到比特币的概率将无限接近于零,跟中彩票差不多。或许投入一台矿机挖矿,按照概率,要5~10年才能开采到一个区块,这使比特币挖矿陷入尴尬境地,让普通人几乎没有参与的可能。

运作原理

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假设100万人参与比特币挖矿,全网400P算力,其中90%的矿工为1P(1000T)以下的算力,如果投入一台1T矿机,将占全网算力的40万分之1,理论上平均每40万个10分钟能挖到一个区块,也就是7.6年才能挖到一个区块然后一次性拿到50个比特币。那么,假如我再找9个拥有1T算力矿机的矿工,达成协定,我们总共10个人,其中任何一个人挖到区块,都按照每人的算力占比来进行平分,那么我们就是一个整体,总共10T算力,那么平均0.76年即可挖到一个区块,然后算下来到我们手上的就是0.76年开采到5个比特币,如果组织100人、1000人、1万人甚至10万人呢?如果是10万人,那么平均100分钟就能挖到1个区块,作为团队的一份子,我的收入将会趋于稳定。这就是矿池的基本原理,即大家组队进行比特币开采,可以参考彩票中的合买。
当然,以上只是对矿池的基本原理和性质进行简单的描述,实际情况会非常复杂。矿池是一个全自动的开采平台,即矿机接入矿池——提供算力——获得收益。

分配模式

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目前矿池的分配方式主要有:“PPLNS、PPS、PROP”三种。
PPLNS模式:(最纯正的组队挖矿)全称Pay Per Last N Shares,意思是说“根据过去的N个股份来支付收益”,这意味着,所有的矿工一旦发现了一个区块,大家将根据每个人自己贡献的股份数量占比来分配区块中的货币。
(share就是股份的意思)举个例子:假设,张三、李四、王五,这三个人在同一个PPLNS矿池中挖矿,在过去的一段时间里,张三贡献了10个股份,李四贡献3个,王五贡献12个,加起来是25个股份,这时矿池发现了一个区块,区块中含有25个比特币,那么,张三就会分到10/25个区块的奖励,也就是10个比特币,而李四获得3个,王五获得12个。
在PPLNS模式下,运气成份非常重要,如果矿池一天能够发现很多个区块,那么大家的分红时间会非常快,如果矿池一天下来都没有能够发现区块,那么大家当天也就没有任何收益,收益要等到你参加的区块被完全挖掘出来才能得到分配。
同时,由于PPLNS下,具有一定的滞后惯性,你的挖矿收益会有一定的延迟,比如说,你加入到一个新的PPLNS矿池,这个时候你会发现前面几个小时的收益比较低,那是因为别人在这个矿池里已经贡献了很多个share了,你是新来的,你的贡献还很少,所以分红时你的收益都是比较低的。随着时间的推移,该结算的也结算了,大家又开始进行了新一轮的运算时,你就回到和别人一样的水平了。同样道理,若你离开了PPLNS矿池不再挖矿,你贡献的share还在,在此后的一段时间里,你依然会得到分红收益,直到你的share被结算完毕。
PPS模式:Pay-Per-Share方式---该方式为立即为每一个share支付报酬。该支出来源于矿池现有的比特币资金,因此可以立即取现,而不用等待区块生成完毕或者确认。这样可以避免矿池运营者幕后操纵。这种方法减少了矿工的风险,但将风险转移给了矿池的运营者。运营者可以收取手续费来弥补这些风险可能造成的损失。为了解决PPLNS那种有时候收益很高,有时候没有收益的情况,PPS采用了新的算法。PPS根据你的算力在矿池中的占比,并估算了矿池每天可以获得的矿产,给你每天基本固定的收益。
这么举例就很好理解:假设你的算力是100M,而整个矿池的算力是10000M,那么你就占据了矿池算力的1%,然后,假设矿池根据当前的难度和全球总算力,估算出矿池一天大约能够挖到4个区块,假定数量为100个,那么,矿池会为你每天支付全矿池1%,也就是1个币的报酬,这样,即使矿池今天只挖到了1个区块,你也是获得1个币(矿池亏本),如果矿池超额发挥,挖到了10个区块,你还是只有1个比特币的收益(矿池大赚)。
PROP模式:比特币区块的产生是:由矿池发现区块后向全网络广播,经过120次确认后,才会产生区块。PPS模式是:矿工每贡献一点速度,矿池就向矿工支付相应的比特币,矿池的币还是要来自真正的区块产生,只不过在真正的区块产生之前,矿池就提前支付给了矿工。PROP模式是:矿池经过120次确认产生真正区块后,会把比特币按每个矿工的贡献分配给矿工,这种模式更符合比特币区块的产生。
为什么矿工在PROP模式的矿池每天挖出的比特币数量不一样?PPS模式是由矿池提前支付的,所以只要矿工的速度稳定,每天得到的比特币数量就稳定。PROP模式是要经过120次确认,矿池才向矿工支付,由于矿池产生真正区块是由概率决定的,所以矿工每天得到的比特币数量会不一样。矿工挖矿不是只挖一天两天,所以讨论这两种模式每天挖出的比特币数量是没有意义的。
在PROP模式,即使暂时没有产生真正的区块,以后产生出来了真正的区块,还是会根据挖这个区块的贡献,分配给每个矿工。矿工挖矿至少都是挖几个月,甚至几年,所以从长远来看,这两种模式挖出币的数量是一样。

利弊分析

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矿池的存在降低了比特币等虚拟数字货币开采的难度,降低了开采门槛,真正实现了人人皆可参与的比特币挖矿理念。但其弊端也非常明显,因为算力接入矿池,作为矿池来说,将掌握极其庞大的算力资源,在比特币世界中,算力代表着记账权,算力即是一切,如果单家矿池算力达到50%以上,将可以轻易对比特币等类似的虚拟数字货币发动51%攻击,其后果是非常可怕的:
1、垄断开采权,可使掌握剩余49%算力的矿池颗粒无收,瞬间退出竞争并倒闭破产,矿池算力超过50%以上,如果发动51%攻击,将能轻易占据全网全部有效算力。
2、垄断记账权,可通过51%攻击进行双重支付等行为,可将1笔钱多次使用,这将直接摧毁比特币等的信用体系,使之信用灰飞烟灭。
3、垄断分配权,由于单家(也可能是多家矿池联盟)矿池通过51%攻击占据全网算力,可快速排挤剩下矿池使其倒闭,由于没有竞争,矿池便可自行进行收益分配,对矿工收取高额手续费等苛捐杂税。

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