矿池（矿池APP下载）

编者按：区块链涉及的技术很多，从互联网底层到不为人知的密码学，但往往关注币价的人多，研究技术的人少。 牛市期间，大家会努力学习炒币。 熊市期间，反正也没什么事可做，我觉得还是好好学习吧。 作为一名文科生，我当然有很多理科生似乎认为很白痴的问题。 作为一名记者，我不难找到懂这个行业的人用人性化的语言给我解释，而且他们面对面时常不嫌弃我。

这是小明学习笔记的第六期。 如果您还有其他有趣的问题，请投稿和提问。

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回首往事，小明的学习笔记从每周变成了每月，而这一次可以说是比上一次每季度更替一次。 由于我现在的工作主要是编辑，平时都是带记者出去采访写稿子，很少自己写稿子，所以学习笔记的更新估计没完没了。

本期我想分享的是矿池。 首先要感谢xDAG的核心开发者谢锐。 他也是xDAG官方挖矿软件的设计者。 几年前他给了我很多这方面的知识。

第一次了解这个行业是在2017年采访ViaBTC的时候。当时杨海坡总结说，矿池就像一个矿工联盟，把大家聚集在一起挖矿。 这确实是对矿池非常重要和流行的解释。

我们都知道，比特币天生的PoW共识机制，其挖矿过程的本质就是随机数碰撞，谁猜中随机数，谁就能获得记账权，成为本轮的出块人。 因为是随机猜测，所以单位时间内猜测的次数越多，猜对的概率就越大。

随着专业矿机等设备的出现，比特币、莱特币等币种在全网的算力提升。 大部分矿工自己单挖很难挖到币，矿池应运而生。 矿池就像一个联盟，把这些分散的矿工甚至矿场聚集在一起挖矿，按照算力的比例给矿工收益，既可以增加挖到币的概率，又可以稳定收益。矿工。 矿池提供的技术也有利于降低挖矿效率。

矿池赋予矿工什么任务？

神鱼也得出结论，矿池其实就是在给大家分配任务。 但是，我想知道更多细节，即矿工们在做什么？ 矿池如何分配任务？

《浅谈矿池与矿场（Mining Pools）》一文举了一个例子来说明挖矿的过程：“矿池把区块的难度分成很多难度较小的任务，分发给矿工计算。提交任务后的结果给矿池，称为提交份额，假设全网难度要求n的值为100，即前100位为0，则矿池可以分配一个任务交给矿工，要求前30位为0，然后从所有提交的任务中，寻找前100位随机为0的目标值。”

谢锐告诉我，理论上，矿池给矿工分配任务有两种方式：

第一种，矿池只是一个节点btc 矿池，打包交易的是矿工。 矿池会将任务的完整信息交给矿工，矿工将交易打包并广播出去。 矿工知道完整的信息，但是要填写的东西很多，签名也是矿工签名的。

第二种矿池节点直接打包，给矿工的是结果的中间状态，或者说是不完整的信息，矿工填自己想填的。 区块的最终组合由矿池完成。 矿工向矿池发送nounce，签名为矿池。

“唯一不会改变的是你接入这个矿池的数据同步方式。”

看完以上两种方式，很明显大部分商业矿池都会选择第二种方式，挖矿收益的分配是基于签名的。 如果我既是矿工又是矿池主，两者没有区别，所以我可以选择第一个。

看到上面提到的nounce值，你可能会有点疑惑。 这其实就是我们常说的在PoW过程中会发生碰撞的随机数，下面会进行说明。

根据《精通比特币》一书，挖矿的目标是找到一个随机数，使得区块头哈希值小于难度目标。 前提是选择的交易已经确认。 说到这里，我们需要了解一下比特币的区块头结构。

掌握比特币的表格

在区块头中，挖矿节点基本上可以更改两件事：交易和声明。 由于挖矿的目标是让区块头的哈希值小于目标，所以整个步骤基本上就是：确定你要打包的交易并形成对应的merkle树根——猜一个nounce——把nounce放在block header to hash 一段时间后——你就会知道是否有小于目标哈希值，也就是大于目标的难度。

所以，基本上你选择的交易和nounce并不能帮你“预测”最终hash值的大小（nounce值越大，block header hash不一定会变大或变小），你只能猜测。 别人可能一次就猜对了，但你已经猜了好几万次了，还是没中。 你唯一能做的就是同时比其他人猜更多次。 这就是矿机在做的事情——把自己所有的精力都集中在做一件事上。

说说矿机的抗AISC属性

说到矿机，请问真的有抗ASIC的算法吗？ 谢睿普遍认为，本质上没有反ASIC，只是不同的算法会让ASIC矿机的制造成本更高。

任何PoW币种都会有一套挖矿算法/软件，而ASIC芯片就是把这套软件烧成电路。 最早的芯片都是专用的。 例如，无线电芯片只能用于收音机。 FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程阵列。 当电压施加到硅芯片时，与门可以变成非门。 这类芯片的应用范围更广，首先，上层成本高于ASIC； 而且为了更通用，还是有冗余，效率不如ASIC。 所以现在大家会在电脑上设计，在FPGA上设计，然后烧成ASIC。 以此类推，GPU甚至CPU能做的计算种类更多。 如果你想知道为什么 FPGA 比 CPU 和 GPU 更高效btc 矿池，你可以参考这篇文章。

为什么会有冗余？ 举个假设的例子（不准确但有助于理解），比如5+5，FPGA可能没有5的概念，会变成1+1+1+1+1，而ASIC可以直接计算5+5。 这让我想起王家平在接受Odaily星球日报采访时说的一句话：在计算机领域，灵活性/通用性和效率往往是矛盾的。

“ASIC最强的地方是并行计算，FPGA稍微差一点。其实本质上没有反ASIC，只能让逆推的每一步都更加困难，比如要求把东西存入内存用于计算，比如需要计算方差，每一个数据都放入内存，从GPU到FPGA再到ASIC，（ASIC）可能需要比GPU多100倍的显存芯片。（是否开发AISIC矿机用于某种货币）只取决于成本和收益。” 通俗的讲可以理解为开发挖以太坊的ASIC矿机比开发比特币ASIC矿机更难，同时开发的芯片与普通CPU/GPU相比也没有明显的提升，比特币可能几万倍，以太坊可能几倍到几十倍，效果不划算。

公开资料中也可以看到类似的分析，比如耳财经的这段话：

》以太坊采用Ethash算法，前身为Dagger算法（由Vitailk发明），其目的是抵抗ASIC矿机。如何抵抗ASIC矿机？通过捆绑挖矿和内存带宽，即降低算力优势其他硬件，从而实现平等挖矿设备的概念。

Ethash算法并没有阻止ASIC矿机的出现，只是延缓了它的出现。

绑定内存带宽是指可以通过提高内存带宽速度来提升算力，或者在相同的内存带宽速度下可以降低功耗，但是目前内存带宽价格太高，ETH价格太低。 考虑到成本，ASIC 矿机与 GPU 相比不值这个钱。

莱特币使用密码学家兼程序员Colin Percival在2009年发表的论文Stronger Key Derivation via Sequential Memory-hard Functions中发明的scrypt算法，其原理与Ethash类似，增加了挖矿时的内存使用成本，延迟了出现时间ASIC矿机。

2014年，宙斯矿机研发了专门针对scrypt算法的ASIC矿机。 这也说明，通过绑定某种硬件（比如内存）来增加挖矿成本，是没有办法完全淘汰ASIC矿机的。 “

现在大部分号称抗ASIC的挖矿算法都结合了内存和计算。

以太坊中文网还整理了不同PoW算法部署ASIC后挖矿效率的乘数：

SHA256约1000次

Scrypt 和 NeoScrypt 大约 1000 次

X11和X16R约1000次

Equihash 大约 100 次

布谷鸟循环约 100 次

CryptoNight 约 50 次

Ethash 大约 2 倍

矿池收益分配模型

最后简单提一下矿池的收益分配模型。 其实这个在很多文章中都有解释。 矿池中有两种分配模式：

首先是实际的区块分配：在时间段内，矿池挖出多少个区块，按照算力比例分配挖矿收益。

该方法的时间段一般以区块被挖出的时间为准，即区块被挖出的两次内的算力分配来分配收益； 也可以每天结算。 如果你的矿池爆了好几个区块，那一天的收益是非常高的。 如果矿池一天不挖块，那么今天大家就没有收入了。 这称为 PPLNS（按最后 N 股支付）。

二是按照理论值分币：在一个时间段内（一般是一天），矿池理论上能拿到多少利润，按算力比例分钱给矿工，比前一个。

借用这篇文章的例子：假设你在某10分钟内为某个矿池提供了1T的算力。 10分钟出块，出块奖励12.5 BTC。 矿池占全网总算力的十分之一。 矿池预期收益为1.25 BTC。 您的算力占矿池算力的百分之一。 ，无论矿池是否挖出区块，你的收益都是1.25 BTC的理论收益。 这称为 PPS（按股支付）。 由于PPS模式，矿池承担风险，所以手续费比例会更高。

至此，矿池基础知识普及完毕。 突然想起来最近（几年前面试过。。。）看文章看到以太坊的空块率增加了很多。 我问矿池为什么挖空块，得到的回答很省时：“挖空块的好处是不用同步数据，不用下载，上传速度更快，但是太多了块（在短时间内）会增加难度。”

如果想了解更多细节，可以参考《科普入门|什么是空块？ 矿工为什么要挖空块？ “本文：

“空块技术的唯一优势在于，由于空块中只有一条消息，空块矿工节省了‘打包’大量信息的时间。这使得空块矿工可以挖出区块并直接开始下一个区块挖矿。

如果是大型矿场甚至矿池级别的硬件，这个操作只节省了几秒钟，但是大型矿池几秒钟的算力一点都不为过。 什么。