比特币网络的安全不是由算力决定的？

作者 | AatdeKwaasteniet

简介：

人们常说比特币网络的安全性是所有加密货币中最好的。这种安全性是基于比特币所需的巨大算力（Hashrate）来保证的，这意味着恶意攻击者不可能通过>50%的攻击手段对其进行攻击。然而，关于比特币的 PoW 系统还有很多需要了解的地方。由于比特币每 4 年减半，因此只有在价格继续上涨的情况下，未来才能维持当前的安全水平。此外，人们不愿过度消耗能源。在本报告中，我们将深入探讨算力、矿工、奖励和采矿设备。网络算力 比特币网络的安全性由比特币网络的算力或算力构成。比特币网络的算力大小和安全性实际上取决于矿工的利润。其实一个矿工的盈亏其实是由很多因素决定的：

比特币的价值，比特币相对较高的流动性对矿工的利润有积极的影响。

总算力，即应该由多少矿工分配总收益。

每单位时间可以开采的比特币数量。现在是 6.25 BTC 每 10 分钟。

挖矿设备的计算能力。算力越高，找到区块的概率就越高，因此产量也就越高。

矿工支付的费用。成本包括能源成本、托管成本、运营成本和折旧。

采矿设备的效率。挖矿设备越现代化，算力/能源成本比就越高，挖矿设备的利润就越高。

我们可以假设，一旦矿工开始投资挖矿设备，这意味着必须收回设备成本才能更换，所以4、5、6点的相关数据为固定的。事实上，除了每 4 年减半外，其他三个因素中的数据也是固定的。这意味着矿工的利润高度依赖于比特币价格和计算能力。我们可以观察到价格和算力之间的联系，如果比特币的价格上涨，算力也会随之增加。因为越来越多的矿工看到了挖比特币的可行性。反之，如果比特币的价格下降，计算能力就会下降。因为矿工不会亏本开采。在每个价格水平上，哈希率（矿工数量）和价格之间都有一个稳定点。但实际上它始终保持动态平衡，因为随着挖矿设备越来越好比特币网络算力，新矿工将能够以更多的利润进行挖矿。而且，在一个不断上涨的市场中，算力的发展总是会滞后于价格。毕竟，购买和安装采矿设备需要时间。但是关闭采矿设备可以在很短的时间内完成，因此我们看到价格（急剧）下降是总哈希率下降的直接结果。

图一

我们可以发现，在 2017 年 12 月的价格高峰之后，越来越多的矿工开始挖矿。最大的供应商之一比特大陆无法应对大量涌入的订单，导致交货时间长达六个月。在这种情况下，这个提前期变得正常，这就是为什么需要 6-8 个月才能达到哈希率的顶部。比特币的价格一路下跌。 2018 年 12 月，汇率从 8000 美元跌至 4000 美元，直接影响了算力。从 2019 年 4 月到 2019 年 5 月，我们看到了价格的另一条上升趋势线，随后是哈希率的另一条上升线。价格在 2019 年 7 月再次达到顶峰，而哈希率直到 9 月底才达到峰值。 2019 年 11 月之后，价格逐渐趋于稳定，但由于即将上市的矿机效率越来越高，未来算力将继续增长，我们将在下面看到。

好处

为了检验挖矿设备的效率，我们将过去出现在市场上的所有设备和现在进行比较的设备都放在了一个表格中。这些是 Asic SHA256 矿工。效率表示为实现 1 Terahash/s 的计算能力需要多少功率 (W)。

我们可以看到，2014 年的矿工需要超过 750W 的功率来支持 1 Terahash/s 的网络活动。最新的设备只需要大约 30W 的功率即可达到 1 Terahash/s。除了 2017 年之前的矿工外，这些采矿设备的效率数据在下图中以点云的形式表示，以便更好地观察视图，同时避免一些极端值。

图2

此外，还添加了一条指数趋势线，以便我们可以对未来做出一些预测。根据图表，到 2021 年 1 月，如果挖矿技术继续以同样的速度发展，矿工的平均效率将低于 30W/Th/s。通过以上数据，我们可以对挖矿设备的装机功率以及与之相关的能耗有所了解。需要注意的是，并不是所有的矿工都在使用最新的设备，因为设备当然会在购买后使用一段时间以控制折旧成本。该计算基于采矿设备折旧年限为 2 年的假设，因此整个矿山设备的平均使用年限为 1 年。这意味着已经对矿山每天的总装机容量进行了现实和可靠的估计。这些数值也会显示在价格背景图中。

图 3

从图3可以看出，最近几个月矿机增速没有图表 1中算力很快，大概稳定在6~7GW左右。我们发现，由于采矿设备效率的提高，算力在增加，而矿工功率趋于平稳。能源消耗和成本 从上面的图 3 中也很容易得到比特币的能源消耗。以 7GW 矿机功率计算，比特币每年消耗 61TWh 能源。这些数量与基于其他推理的其他研究大致相同，例如 Digiconomist 的计算。相比之下，3MW 现代大型风力涡轮机每年可提供 6000MWh。这意味着需要大约 10,000 台风力涡轮机来保持比特币的运行。从社会和环境的角度来看，这基本上是一个巨大的数字。有人说还不错，因为它只占世界能源消耗总量

当然，成本不能超过收益，因为矿工是为了挖矿而存在的。一天挖矿的收益是144个区块奖励，也就是6,25BTC=900比特币。以目前约 12,000 美元的价格计算，它的价值约为 1100 万美元。一天挖矿消耗24h×7GW=168GWh的能量。因此，如果我们假设能源成本是总采矿成本和所需采矿利润的 80%，我们可以计算出只有在能源成本大致低于 0.$05/kWh 时，采矿才能盈利。结论从上面的介绍中，我们看到能源消耗或多或少与比特币的价格发展相同，而不是计算能力。事实上，我们不应该将网络安全与算力联系起来比特币网络算力，而应与挖矿的能源成本联系起来。毕竟，能源成本决定了计算能力的高低。也就是说，因为挖矿的能源成本与挖矿收益成正比，挖矿收益由区块奖励和价格的乘积组成。