比特币挖矿原理和矿场运营经济学的简要分析

比特币“挖矿”原理简单介绍比特币的主要原理及其背后的区块链技术是（图1)：

建立一个全球分布式账本，每个参与账户验证和打包的节点都可以查询自创建以来发生的所有交易的存储详情，以确保任何账户中的一笔钱不会被重复使用。

每10分钟发生一次的交易被打包成一个“区块”，采用加密签名技术，后一个区块利用前一个区块的签名信息对自己进行签名，形成一个签名“链”。这样的“区块链”可以确保账户和交易信息不被篡改。 （图1红圈）

未确认的交易时刻向全网广播，然后全部愿意参与 每10分钟，验证交易的节点（比特币矿工）会选择一些未确认的交易，对历史区块链进行验证，并打包成一个“块”，但并不是所有比特币矿工打包的块都是有效块，而是需要参与难度越来越大的算术竞赛，获胜者的结果可以得到全网的认可和奖励（新发行的比特币）（绿色图 1 中的圆圈）。

同时多人中奖时，需要只保留一个矿工通过投票机制产生的结果，其他人的确认无效。

图1中的蓝色圆圈更详细说明了区块的组成和生成：最后一个确认区块的数字签名放在头部，以确保形成一条“链”，中间数据部分持有由矿工选择并验证的交易，结尾是尾数和当前区块的数字签名。

区块链主要依靠哈希表的一个属性（hashtable，一种字符串变换操作）计算：众所周知，哈希表的输出很难逆向计算哈希表的输入原文-》一-方式”。所谓“挖矿”的本质，就是为区块中的交易信息计算一个哈希值作为签名，但并不是任何一个哈希值都是有效的，结果字符串是人为指定的，头部由几个连续的零组成。

为了获得这样一个特殊的哈希值，“矿工”只能在交易信息中附加一个随机尾数，然后计算哈希，试图获得一个符合要求的值。如果结果不满意，只能更改尾数重新计算。

“挖矿”的本质是反复计算随机字符串的hash值，并检查结果字符串是否满足header有足够的0。为了保证每个区块的生成时间有足够的间隔，定期自动增加“挖矿”所需的header zeros个数，人为增加随机数来“碰碰运气”挖矿的难度。

矿机基本盈利分析 在矿场购买比特币矿机的根本目的是通过消耗电力获得比特币，然后将比特币兑现以支付资本投资的摊销、电费以及少量的劳动工资，最终获得利润。因此比特币兑现，有必要分析一下比特币矿机和矿机行业是否能够盈利，首先需要了解比特币矿场的运营情况。

挖矿的本质可以简单理解为世界上所有的挖矿设备通过计算随机数的哈希值来进行抽签比特币兑现，中奖概率就是设备的算力/总算力世界的力量；而中奖后的比特币收益在四年内基本保持稳定，但每四年会跳涨减半。

但是对于单比特机挖矿设备来说，一旦制造出来，它的收益就会不断减少，因为世界上的计算能力是在不断增加的。推广。

矿机算力提升有几个因素：

当最新技术的矿机设备上市后，算力趋于成倍增长；

当比特币价格相对稳定，矿机产能相对稳定时，算力增速趋于放缓至线性增长，制约增速的主要因素是采矿设备；

当比特币价格开始下跌时，由于现阶段挖矿投资可能流失，下游投资需求放缓，导致算力增长缓慢。

由于单个矿机的中奖率是设备算力/全球总算力，而全球总算力不断增长，单台矿机的收益将持续下降并逐渐递减趋于零。单个矿工的功耗（主要运营成本）大致恒定。因此，当启动矿机获得的比特币兑换成现金时，还不足以支付电费。除非未来比特币价格上涨，否则矿机基本上处于报废状态，不应该再次开启。

矿场矿机报废的主要原因往往是新一代矿机（主要依靠提高设备制造技术水平）提高了计算速度，降低了能耗。

因此，对矿场本质上存在“军备竞赛”的需求。当其他矿场大规模采用先进技术制造的设备时，自己的矿机将面临被淘汰的风险。在适当的时候，还应跟进使用先进工艺的 ASIC。

我们可以得出第一个结论：在比特币价格保持不变的情况下，矿场运营商不断需要更新和更先进的采矿设备。

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比特币价格与矿机行业订单关系分析图2中的分析假设比特币价格保持不变，但比特币价格自诞生之日起就一直处于较大波动中。

本节将分析比特币价格长期变化对矿机盈利能力的影响，以及对矿场运营商需求的影响。

在图3中，绿色曲线表示，当比特币兑美元/人民币等法币价格上涨并保持一定水平时，同一台矿机的法币收益率曲线与黑色曲线存在显着差异。起来。

紫色区域代表同一矿工可能的超额利润。从图中可以看出，紫色区域的面积不小，说明比特币价格的大幅涨跌对矿机的盈利能力影响较大。

当比特币价格快速上涨时，投资者和投机者可能对挖矿业务的投资回报有更高的期望，从而刺激矿场的新建和扩建，增加上游矿机厂商的订单；

当比特币价格长期处于低位时，挖矿将变得无利可图，矿场扩容放缓以及矿机更换，上游矿机厂商订单锐减；

第二个结论：上游矿机厂商的订单和业绩以及比特币的价格是高度积极的。相关。

矿山运营背后的经济分析

比特币矿场的运营是一项高风险的商业活动。主要原因是：是的：

矿主无法预测比特币在生产后的一段时间内的价格。如果比特币的价格太低，矿机可能会因为产量无法支付电费而提前报废，矿机的资金也无法收回。费用，造成损失；

矿主无法预测出产后一段时间内全网算力的提升情况。导致），仍可能导致矿机提前报废，投资矿机的资本支出无法收回；而全网算力的增长，主要取决于未来有多少资金进入矿机行业，以及新一代矿机的性能。很难预测。

虽然矿主无法预测影响未来盈利能力的两大变量：比特币价格P和全网算力C，但从理性经纪人的假设来看，投资矿场的人会做出投资决策根据目前的情况。

假设当前币价不变，全网算力按照一定规律随时间增长，如果新的矿机可能造成两种损失，那么我们可以考虑投资购买新的比特币矿工的冲动会被压制：

如果当前最先进的矿机由于比特币价格波动而无法支付电费，导致运营亏损，则应该立即关闭当前最先进的矿机，这意味着更不可能购买相同的矿机新矿工。

我们认为，这个价格和全网算力的结合，可以算是矿机供需的一个“强势拐点”，也就是矿机的需求会低迷由于比特币价格低，很长一段时间。

虽然以当前币价启动矿机的营业利润不高，但全球算力仍在快速增长。在可预见的未来，如果币价没有大幅上涨，新矿机如果无法收回固定的资本支出，理性矿主的投资冲动就会减弱。

我们认为，币价和全网算力的结合可以看作是矿机供需的“薄弱平衡点”，即理性的矿场投资者会减少资本支出除非有更先进的采矿设备 机器设备可用。分析师：刘雪峰 Zhang Zhang（广发证券）

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