三个因素告诉你为什么比特币需要转型

比特币网络的安全性、比特币的价格和能源消耗是决定比特币转型的三大因素。

前言

****

我们常说比特币网络的安全性是所有加密货币中最完善的。 它的安全性主要依赖于工作量证明（PoW）和比特币挖矿所需的巨大挖矿能力（算力），也就是说，51%的攻击不一定能成功。

区块链最著名的攻击方式是“51%攻击双花”。 即恶意行为者或团体试图夺取超过50%的交易批准权（挖矿权），允许他们重复发行比特币（一次确认），而其他矿工对此无能为力，甚至可能根本察觉不到到达。

_ _

但比特币的 PoW 系统值得探索。 比特币目前的安全水平可能只有在未来比特币价格大幅上涨，人们不愿意消耗太多能量的情况下才能维持。 因此，本文将深入探讨比特币的总算力、矿工、奖励、挖矿设备等。

网络计算能力

****

比特币网络的安全性包括比特币网络上的挖矿能力（算力）。 计算能力的大小和比特币网络的安全取决于矿工的盈利能力。

矿工的盈利能力和成本取决于许多因素：

1、比特币的价值，比特币的高价会给矿工带来利润。

2.总算力，即蛋糕可以分给多少矿工。

3、单位时间内可开采的比特币数量。 现在每 10 分钟可以开采 12.5 BTC。 但到2020年5月，比特币区块奖励将调整为每10分钟6.25个，这意味着同样的价格，矿工的收益会更低。

4、挖矿设备的算力。 算力越高，挖出区块的几率越大，收益也越高。

5、矿工需要支付的费用。 挖矿成本包括能源成本、托管成本和设备折旧成本。 这个成本与前三点有关。 更高的挖矿能力通常意味着更高的能源成本、托管成本和设备折旧成本。

6.采矿设备的效率。 挖矿设备越先进，其哈希/能源成本比率就越高，这意味着挖矿设备的利润就越高。

矿工一旦投入挖矿设备，必须收回成本才能再次更换设备，所以第4、5、6点其实是固定数据。 第 3 点也是固定的，因为减半每 4 年发生一次。

这意味着矿工的利润在很大程度上取决于比特币的价格和总算力。 换句话说，它与价格和计算能力直接相关。 如果比特币的价格上涨，那么算力就会增加。 反之，如果价格下跌，算力也会下降。 在每个价格水平上，矿工数量和价格之间都会有一个稳定点。 但是一直在变，因为现在的矿机越来越先进，新的矿机可以给矿工带来更多的收益，所以变化在所难免。

而且，在上涨的市场中，算力的发展总是滞后于价格的变化。 毕竟，购买和安装挖矿设备需要时间。 关闭挖矿设备只是一瞬间，因此，比特币价格的下跌总会导致算力的直接下降。

图1

我们可以看到，在2017年12月价格见顶之后，越来越多的矿工加入了挖矿的行列。 作为矿机供应商之一的比特大陆，一时间无法应对大量涌入的订单，6个月的交货期也很正常，这也是算力在8个月后达到峰值的原因。 截至目前，比特币的价格一直在下跌，从 2018 年 12 月的 8000 美元暴跌至 4000 美元，这对算力产生了直接影响。 2019年4-5月，比特币价格再次上涨，随后算力也随之上涨。 2019年7月，比特币价格再次见顶，而算力直到9月底才见顶。 除了价格上涨之外，不断增长的算力也得益于新型挖矿设备带来的高效率，下文将对此进行详细说明。

效率

为了比较每台矿机的效率，下表列出了所有已经上市和目前上市的矿机。 这些是 Asic SHA256 矿工。 虽然最后两个还不可用，但我还是把它们包括在内了。 下图中的效率表示为达到1Terahash/s的算力需要多少瓦的功率。

可以看出，要实现1Terahash/s（TH/s）的网络算力，2014年的矿机需要近800瓦的功率。 目前这一代的矿机只需要大约 40 瓦的功率。 这些采矿设备的效率数据在下图中显示为蓝点。

图 2

这张图还加了一条指数趋势线，让我们对未来的走势有个大概的了解。 根据图表，到 2021 年 1 月，如果挖矿技术继续以目前的速度发展，挖矿效率将达到 1TH/s，功率仅为 30 瓦。

通过观察以上数据，挖矿设备的装机量及相关能耗一目了然。 不过需要说明的是，设备先进的矿机不会一直运行，因为为了控制折旧成本，这些设备在购买后只会使用一段时间。 计算时假设矿机设备按2年折旧，所以整个矿场内的设备平均使用1年。 这样，我们就可以大致估算出整个矿场每天的装机量。 功率值如下图所示。

图 3

从上图可以看出，近几个月算力的增长速度并没有图1中算力的增长速度快，这是由于挖矿设备的效率逐渐提高所致。 我们还可以看到上图的最后一个月处于较低水平。 这可能是由于比特币价格始终处于压力之下并呈负面趋势。

能源消耗和成本

****

从图 3 中，我们也可以清楚地看到比特币的能源消耗。 目前比特币的装机容量为70亿瓦，每天消耗168吉瓦时，每年消耗61320吉瓦时。 这些数字与其他研究数据大致一致，例如由领先的数字经济学家计算的数据。

相比之下，一台 3 兆瓦的现代大型风力涡轮机每年消耗 6,000 兆瓦时的电力。 这意味着为了维持比特币区块链的运行，必须同时运行大约 10,000 台风力涡轮机。 从社会和环境的角度来看，这是荒谬的。

谈到挖矿成本，能源成本是最重要的因素，其次是折旧成本和托管成本。

成本不能超过收益，因为挖矿是为了盈利。 每日挖矿收益为 144 个区块 * 12.5 BTC/区块 = 1800 BTC。 以目前 8,000 美元的价格计算，总价值为 1,440 万美元。 此外，一天的挖矿能耗为168吉瓦时。 如果按照0.1美元/千瓦时计算，那么每天挖矿的电费就是1680万美元，最终损失240万美元，其他的成本我们还没有算进去。 换句话说，如果你想通过挖比特币获利，你只能去电价远低于每千瓦时0.1美元的地方。 例如在中国和加拿大（每千瓦时 0.05 美元）。 盈亏平衡点约为每千瓦时 0.055 美元。

1 BTC 的价格为 7333 美元。

现在大家都知道1笔交易的交易成本了。 现在一个区块最多可以处理 3000 笔交易，挖一个区块的成本是 91666 美元。 每笔交易的成本刚刚超过 30 美元。

这个成本实在是太高了，所以比特币急需改变。

奖励减半

****

如果比特币奖励在 2020 年 5 月减半，情况会好转吗？ 原则上，很多设备老旧的矿工会主动退出。 理论上，算力也会减半。 实际上，下降会更少，因为最高效的矿工会留下来。 此外，由于市场上可开采的比特币供应量将减少，比特币价格可能会有小幅上涨。 最终，负面趋势将再次被正面趋势推动。 当然，人们都知道减半即将到来，这是可以预见的。 换句话说，这都是对未来的预测。 这是一种相互依存的复杂关系。

事实上，我们不应该将网络安全与算力联系起来，而应该与挖矿能源成本联系起来。 毕竟，决定计算能力的是能耗成本。

简单来说，由于挖矿能耗成本与挖矿收益成正比，因此挖矿收益就是区块奖励与价格的乘积。

因此比特币价格为什么一直在变动，我们可以推导出如下定理：

比特币网络的安全性由区块奖励和价格决定。

****

假设挖矿发生在边缘。 总会有一些小案例，特别是对于设备较老的矿工来说比特币价格为什么一直在变动，挖矿会亏本。 这就是比特币网络的难点。 假设比特币价格暴跌，从目前的 8000 美元到 3000 美元不等。 然后很多矿工会关闭设备。 这在市场上造成了过剩的挖矿设备，恶意行为者可以以非常便宜的价格购买或租用这些设备，以尝试执行 51% 攻击。 也许这种猜测有点牵强，但墨菲定律在这里也适用。

结语

****

比特币消耗大量能源。

我们迫切需要做些事情来大幅减少我们的生态足迹。 除了 PoW，我们还需要其他不会消耗大量能量的系统来保证网络安全。 此外，为了降低比特币交易费用，每秒的交易数量也需要大幅增加。