矿池详解

挖矿是工作量证明型区块链安全保障措施的重要组成。无需中央机构的介入，参与者计算特定属性的哈希值，即可保障加密货币网络的安全。

2009年，比特币首次问世时，所有人都可以使用普通计算机和矿工竞争，推算下一个区块的有效哈希值。当时的挖矿难度较低，网络中的哈希率也不高，不需要专业硬件便可将新区块加入区块链。

因此每秒计算出最高哈希的计算机能够挖出更多的区块，而这导致了生态系统的重大转变。矿工开始想尽一切办法，争先恐后地抢夺竞争优势。

遍历CPU、GPU、FPGA等各种硬件后，比特币矿工最终选择了专用集成电路(ASIC)。在这些挖矿设备上，您不能浏览币安学院，也不能登录Twitter发布猫咪照。

顾名思义，专用集成电路(ASIC)只能执行单一任务：计算哈希值。这些设备专为特殊用途打造，性能极其强大，逐渐取代了其他类型的比特币挖矿硬件。

什么是矿池？

但硬件性能再出色，也无法解决一切问题。即便运行多部高性能的专用集成电路(ASIC)，也不过是比特币挖矿大军中的“沧海一粟”。即使重金打造硬件设备，耗费巨大电力，挖出新区块的概率依然非常渺茫，

也无法保证何时获得区块奖励，或许根本就是颗粒无收。如果您想要的是持续获得收入，那么进入矿池或许运气会更好一些。

假设您和其他9位参与者分别拥有全网0.1%的哈希算力，这意味着您有望从平均每1000个区块中挖出1个区块。据估计，每天挖出的区块为144个，那么您大约一个星期就能挖出1个区块。根据自身的资金能力，以及在硬件和电力上的投资，这种“独立挖矿”的方式或许是可行策略。

然而，如果收入不足以盈利呢？那么您可以和上面说的9位矿工通力合作。所有人的哈希算力相加，就拥有了全网1%的哈希率。如此一来，机会提升到“百里挑一”，每天就能挖出1到2个新区块。然后，合作矿工平分所得奖励。

简而言之，我们刚才描述的就是一种“矿池”。矿池为矿工带来相对稳定的收入，目前已得到广泛应用。

矿池的运行机制

矿池一般通过协调员组织矿工挖矿。协调员监督矿工使用不同的数值寻找随机数，确保其不会将哈希算力空耗在创建相同的区块上。协调员还负责为参与的矿工分发奖励并支付费用。目前，有多种不同方式可以计算每位矿工的工作量及相应的奖励。

Pay-Per-Share (PPS)矿池

Pay-Per-Share (PPS)是最常见的奖励分配机制。在这种机制中，矿工提交的每个“份额”(share)都对应固定金额的奖励。

“份额”用于记录矿工贡献的哈希算力。每个“份额”对应的报酬相对较低，但会随时间推移而逐渐增加。请注意，这里的“份额”并不是网络中的有效哈希值，而只是符合矿池所设置匹配条件的哈希值。

在PPS机制中，无论矿池是否产出区块，矿工都能获得奖励。然而，矿池运营者需要承担风险，因此会收取一定费用。这笔费用可以提前向矿工收取，也可从后续的区块奖励中扣除。

Pay-Per-Last-N-Shares (PPLNS)矿池

Pay-Per-Last-N-Shares (PPLNS)是另一种热门的分配机制。与PPS不同，PPLNS只在矿池挖到新区块时才奖励矿工。矿池挖出新区块后，该机制将核实此前所提交“份额”的N值（N值根据矿池情况而有所不同）。矿工提交的“份额”除以N，再乘以区块奖励，最后扣除矿池运营者的分成，即得到矿工的报酬。

我们举例说明：如果当前区块奖励是12.5枚比特币（假设没有交易费用），运营者收取20%的服务费，矿工最终获得10枚比特币的奖励。如果N为100万，而矿工贡献了5万“份额”，则矿工的报酬为区块奖励的5%（也就是0.5枚比特币）。

虽然市场中类似的机制层出不穷，但最常见的还是以上两种。请注意，虽然我们一直在讨论比特币，但最热门的Pow型加密货币都有矿池，典型示例包括：Zcash、门罗币、古灵币(Grin)和渡鸦币(Ravencoin)等。

矿池是否会对去中心化造成威胁？

读到这篇文章，读者脑中也许会敲响警钟。比特币之所以强大，难道不是因为单一实体无法轻易掌控区块链吗？假设有人控制了绝大多数的哈希算力，情况又会如何？

这些问题值得探究。如果单一实体掌控了网络中51%的哈希算力，就能发起51%攻击。得逞后，攻击者会删除交易并撤销已完成的交易。这种攻击会让加密货币生态系统变得满目疮痍。

矿池是否会增加51%攻击的风险？答案是：可能会，但概率很低。

从理论来说，排名前四的矿池有可能串通一气，劫持网络。然而，这项操作并没有多大意义。假设攻击成功，比特币的价格会因系统遭到破坏而一落千丈。最终结果就是矿池挖出的代币贬值。

此外，矿池不一定配备挖矿设备。实体会将设备指向协调员的服务器，但服务器可自由迁移到其他矿池。对于矿工和矿池运营者而言，保持生态系统的去中心化才是重中之重。只有挖矿持续盈利，众人才能分得一杯羹。

在某些情况下，矿池的增长规模的确令人担忧。矿池（及参与的矿工）一般会采取措施降低哈希率。

总结

随着第一个矿池的引入，加密货币挖矿市场的格局就已经彻底颠覆。希望获得长期稳定收入的矿工成为受益者。随着各种新机制不断问世，每个人都将找到最适合自己的方式。

在理想情况下，比特币挖矿的去中心化程度会不断加深。以目前程度来看，只能称之为“充分去中心化”。在任何情况下，没有任何人能够长期从单一矿池中获得绝大多数的哈希率。参与者应该会预防这种威胁，毕竟比特币是由用户运营的，而非矿工。