挖矿是生产虚拟币比特币的唯一途径，也是所有比特币的根本来源。比特币网络通过“挖矿”来生成新的比特币。任何人都可以通过运行一段特定的计算机程序来得到比特币。我们把这个动作称为“挖矿”。所谓“挖矿”实质上是用计算机解决一项复杂的数学问题，来产生一个新的区块。一个新的区块将被用来保存10分钟内所有比特币的交易记录。多个区块会组成了一个区块链。区块链被永久的保存在每个用户的计算机上，并且不断通过网络来同步区块链中的信息。随后比特币网络会产生一定量的比特币作为赏金，奖励制造新区块的人。按照比特币的规则，每隔四年奖励的比特币数目减半。在2009-2012年期间，比特币网络会奖励50个比特币给制造新区块的人。在2013-2016年期间，比特币网络会奖励25个比特币给制造区块的人。依次类推。

　　如果数学问题的难度保持不变，我们的“挖矿”能力不断加强，即算力不断提高，那么我们制造一个新区块的时间便会缩短。为了避免这种情况的发生，比特币网络会根据当前的“挖矿”能力，不断调整数学问题的难度，以此来确保每隔10分钟才能制造出一个新的区块。

　　“挖矿”实质上是用计算机解决一项复杂的数学问题，那么这个数学问题到底是什么?让计算机任意猜一个随机数，大小和长度都没有限制。把这个随机数和区块链上最后一个区块的内容一同输入到一个SHA256散列函数中，计算出一个长度为256的二进制数。然后把这个二进制数提交给比特币网络。比特币网络会自动判断这个二进制数是否符合条件。当符合条件时，比特币网络便会奖励你一定的比特币，随后比特币网络会通过广播告诉全网的节点，有一个新的区块产生了。每个区块记录着当前区块的编号，前一个区块的引用，交易数量，区块大小，交易列表。

　　挖矿历史

　　在比特币的早期，人们通过CPU来挖矿，后来大家逐渐选择GPU和FPGA，目前人们会选择ASIC挖矿。因为选择ASIC的挖矿速度快多了。CPU 很智能，它擅长做很多不同的逻辑计算和复杂运算，GPU 很傻的，擅长做简单的数值计算。CPU 就像公司里的高级工程师，能干很多复杂任务和简单任务，但他精力有限，单位时间内干的很少;GPU是流水线上的工人，只会干简单的事情，但是效率特别高。“挖矿”只需做一些简单的数值计算即可。自从比特币诞生以来，BTC挖矿总共经历了以下的5个阶段：CPU挖矿,GPU挖矿,FPGA挖矿,ASIC挖矿和大规模集群挖矿阶段。

　　CPU挖矿

　　2009年1月3日，比特币的创始人中本聪用他的电脑CPU挖出了第一个创世区块，此后大约一年多的时间，BTC网络依靠CPU挖矿来维持正常运行。一个典型的Intel CPU挖掘速度为20u-20MHash/s。由于CPU为了处理通用复杂指令而设计(CISC)，对于挖矿这种SHA256算法的计算速度并不理想。

　　GPU挖矿

　　2009年9月18日，第一个GPU挖矿软件发布，挖矿进入CPU挖矿时代。一个常用的AMD GPU挖矿速度约为300u-400MHash/s，一台安装了6块GPU的计算机功耗达到了800W。

　　FPGA挖矿

　　2011年年末，基于FPGA芯片的挖矿设备出现。一颗FPGA芯片的挖矿速度约为200MHash/s，功耗降低为GPU的四分之一。现场可编程门阵列，亮点在于它的可编程性，这个给设计实现带来了很大的方便。也为降低设计成本提供了可行方案，但是速度较之相同工艺的asic要慢。它作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现，方案在FPGA模拟成功以后即意味着可以进入后端设计并去芯片厂商生产晶圆制作专用的ASIC芯片。

上图是单片机

典型芯片 XILINX生产的XC6SLX150 FPGA芯片

售价：约500元

速度：190M

功耗：10W

成品例子：南瓜2代，西瓜机。 国内最主要的玩家： ①.南瓜张的南瓜2代：集成2颗XC6SLX150，挖矿速度380M，价格约2500元，比同期的显卡贵，胜在功耗低，约20W。

②.桂林的西瓜机：西瓜大胆提高核心集成数量，一个PCB主板集成8颗FPGA芯片，挖矿速度1.6G，当年售价接近1.2万。

      比起同期的GPU，性能价格差不多，唯一的优点是功耗比较低。FPGA的矿机在2012大约火了半年左右，受限于芯片购买困难，产量有限，价格和显卡差不多，而硬件残值没有显卡高，因此没有普及开，属于圈内少数玩家。在这其间，手工制作这些FPGA挖矿板，边做边挖边卖成了硬件达人的一种生活乐趣，通过这种方式他们完成了早期的BTC积累。2012年下半年开始在FPGA基础上量产的专用ASIC芯片开始试制，如南瓜张，深圳烤猫等，中国人第一次在挖矿硬件的竞争中走在了国际先例。

　　ASIC挖矿和大规模集群挖矿

　　ASIC(专用集成电路)拥有更高速度，更低能耗。ASIC将是这场游戏的终极装备，将终结显卡在Biction挖矿界的主导地位。

      专用集成电路，亮点在于专用，量身定制所以执行速度较快，比同等工艺的FPGA来说即比FPGA快，而且可以节省在FPGA中的一些没有使用的逻辑实现，大规模生产的话成本也会比FPGA低，你可以理解为FPGA提供一个实现设计的平台，而ASIC是将这个平台上你的设计中没有使用的功能去掉后的一个你的专门定制的设计逻辑。如CPU，显卡(GPU)都是ASIC的一种。

      典型例子：

①.南瓜张2012年下半年开始募资研制基于110nm工艺的第一代阿瓦隆芯片。单芯片速度0.282G/S，量产以后单颗芯片价格只有几十元人民币。功耗6.6W。

②.深圳烤猫2012年下半年通过发行虚拟股票众筹模式研制基于130nm工艺的烤猫刀片，芯片速度性能和阿瓦隆大同小异。

2014年最新基于28NM的A1芯片：单芯片速度20-40G/S，量产以后单颗芯片价格只有几十元人民币，功耗约20W。

      大家可以看出随着工艺的提升，挖矿进入了恐怖的军备竞赛中，2013年上半年一台阿瓦隆整机使用了240个芯片，速度才66G，而现在2快指甲大的28NM芯片就有约60G的速度。

      我不知道这算不算打开了潘多拉魔盒，比起显卡专业的矿机非常方便部署和管理，同时大批量部署的电力更加便宜，比特币挖矿日渐趋于中心化，在前几天举行的北京火币网周年庆上，国内的矿业巨头，如南瓜张，蚂蚁矿机等等汇聚一堂，有人笑称这些人联合在一起既可发动51%攻击。

      反正挖矿这事以后没大众的事了，交给专业的人去干吧。随着这些设备的投入，挖矿难度越来越高，挖矿越来越难以回本，国内几大寡头等纷纷推出挖矿算力交易平台将挖矿更趋于中心化。拥有巨额算力的矿业垄断寡头绝对不会甘心接入三方矿池被他们赚走挖矿手续费，在近期这些巨头绝对会建立自己的矿池，未来，矿池也将趋于中心化，本文书写的时候，某寡头发布了2字母域名的矿池，从几百万级别的域名投入可见寡头们的决心。算力越大，出快几率越高，矿池才能保证自己的收益，我们可以预料到没有自己的矿机算力支持的矿池在以后都将遭到淘汰。

      这一路走过来，2013年上半年LTC(莱特币)，以一种用scrypt算法抵抗专业的ASIC矿机的姿势引爆了市场，使得一批从事于挖掘比特币而被ASIC矿机淘汰的显卡又有了新的用武之地，更多的显卡加入稳步的提高LTC的算力难度，还是那个原因，部署维护麻烦，电容量要求较高，大规模的显卡矿场分布的非常广泛，这一度成为LTC抵扣BTC的一种优势。但是事实是scrypt算法并不能抵扣ASIC，只是因为scrypt算法需要大内存的配合，而内存价格比较昂贵，在LTC币价不足以支撑硬件投入的情况下，只有业内少数的硬件高手利用XC6SLX150芯片(没错，还是这颗FPGA)仿真出来自己玩玩，性能可以说比较差，只有几十K，比起同价位的GPU显卡几百K的速度，无疑是鸡肋。然好景不长。2013年年底LTC单价被拉高突破了380元，于是加入内存设计的ASIC芯片也问世了，莱特币的发明，其口号之一就是要终结比特币矿机的不公平，而矿机的出现，这足以证明其在公平方向的努力是失败的，莱特币直到现在还没有应用的支持，也许作为比特币是金，莱特币是银的一种观点存在是它在未来的出路吧，毕竟整个矿机产业的投入，挖矿的成本投入，市场深度也足够支持它目前的价格。

      典型的代表：

      银鱼矿机：55纳米设计，625K，功耗7W，大规模量产以后单颗芯片约几十元(需要非常大的产量才能达到这个价格，因此需要LTC币值达到这个量级才会有矿机厂商进入这个市场)，比起同期的显卡，速度相近，功耗从200来W降低到了7W。市面上类似的矿机还有宙斯矿机等，同样基于55nm，但是比起银鱼矿机功耗大一倍，可见芯片设计的功底还是有别。

       但是这下显卡又没得玩了?2014年中，“暗黑币”(Darkcoin)，基于X11算法的一种主打“匿名性”的竞争币又横空出世，而X11算法并不比莱特币要好多少，至于X12,X13，到X100，先天的串联算法设计被ASIC化是迟早的事情，只要币值达到支持矿机硬件的投入。在上个月，一个外国友人扛了一台挖掘暗黑币的FPGA矿机过来，单台机器速度约280M。任何币种只要被FPGA模拟成功，就意味着生产出ASIC芯片是迟早的事情。暗黑币的币值从最高70元跌到了最低15元左右，从这里可以看出，没有实际应用的只有微创新的竞争币，伪概念抄完，币价走上漫漫不归路是业界常态。

　　  于是，试图增加挖矿时内存的占用(如Scrypt，Litecoin，Yacoin，Memorycoin)，试图来增加加密散列函数的复杂性(如Quark等)，试图从Blake算法转换Keccak算法使用11次hashing(如X11)，所有试图来防止ASIC的努力都白费了，因为ASIC矿机能通过增加内存容量和算力来解决。

　　   难道说全球几亿的挖矿显卡设备就这么被淘汰了，世界上有没一种真正的不被专用ASIC化的算法呢?有人说专业矿工们已经是飞机大炮，显卡矿工则迟迟停留在小米加步枪的水平上苦苦挣扎，如果从硬件的设计工艺上讲，显卡才是飞机大炮，只是因为不是单纯的用于某种算法的硬件，导致了显卡用于挖矿的效率低下，但是GPU无疑更适合大众参与，显卡如同WINDOWS系统，ASIC如同LINUX系统，我不能说哪个更合理存在，但是找到一种完全适合显卡，真正抵扣ASIC化的算法是当前挽救显卡的一条出路，而且我相信基于目前的体量，AMD和NVIDIA不会去建中心化的矿池。

　　   通过寻找，HEFTY1算法走入了我的眼界，HEFTY1也属于条件跳转型的一种机制算法，对于常规的ASIC设计，分支条件越多，资源浪费越多。在和芯片设计专家的交流后，在理论上，他们表示制造出这种算法的ASIC，需要投入非常大的成本，这也许是一种在近几年内真正的可以防御ASIC的加密算法。

　　   和quark、X11等算法不同，他们都是简单的将多种HASH算法串联在起，因而其中任何种算法(尤其排在后面的算法)被破解都会危及货币系统的安全性。HEFTY1算法过程如下：

　　1.首先对输入进行次nefty1运算，得结果hashl(256位)

　　2.以hash1为输入，分别进行SHA256、KECCAK512、GROESTL512 BLAKE512四十运算，依次得到hash2、hash3、hash4、hash 5，后三种浓缩为256位。

　　3.依次从hash2、hash3、hash4、hash 5提取前64位，经过混淆后构成最后的输出结果(256位)。

以上的图给我们解释了HEFTY1算法是如何组合四种加密散列函数的结果的，这种组合有很显著的安全优势。因为它不依赖于单一函数的长期安全性能。HEFTY1实际是将四种HASH算法拼联在起，四种算法同时被破解才会危及系统的安全性。

　　   业内第一个引入HEFTY1算法的竞争币是heavycoin(简称HVC)，HVC的交易速度非常快，大约2分钟内就可以完成区块确认，但是很遗憾的是到目前为止HVC并没有看到成功的希望，HVC的设计区块产出大小和总量放给了有矿工投票决定，这是一个很糟糕的设计，矿工们的贪欲导致了HVC的大量产出，而HVC仅仅引入一个不被ASIC化的算法，并没有任何应用，在人们还没发现这个算法的优点就被埋没在同期出来的X11算法的混淆视听(X11号称可以抵扣ASIC)里了。

　　   附：某业内硬件大牛的FPGA挖矿比较数据：

　　   Scrypt算法 =20张290显卡

　　   MAX算法 =120张290显卡

　　   G算法 =500张290显卡

　　   x11算法 =300张290显卡

　   　HEFTY1算法 =0.5张290显卡

　　   寻找一个HEFTY1算法的竞争币，它能有效的抵扣ASIC，适合A卡和N卡挖矿，让算力去中心化，盘活全球几亿的显卡市场，它还必须有非常坚实广阔的应用市场，融合POS和POW机制(逐渐的探索出最适合的分成模式)将更符合当前主流。

　　矿机企业与矿机

　　1. ASICMiner

　　ASICMiner是一个比特币行业中虚拟上市的公司。ASICMiner大约生产了200THash/s的设备。大部分设备通过第三方经销。在2013年2月14日拥有了2THash/s的算力，然后逐步增加到了40THash/s。由于全网算力暴涨，ASICMiner所占的比例不断下降，目前约占全网1%左右，当前ASICMiner正在进行第三代芯片的生产，预计在2014年推出。

　　2. Avalon

　　阿瓦隆最初进入市场的目的是防止BFL成为业界唯一的ASIC供应商。在2012年9月，阿瓦隆宣布已经开始生产110nm芯片，单片速度达到了280MHash/s，单机(3模组)速度为60GHash/s的比特币矿机。首批机子在2013年3月3日开始陆续到货。第二批600台Avalonzai 在5月初到6月中旬发货。第三批600台Avalon在7月中下旬发货。展望未来，Avalon基于二代芯片的2U标准服务器正在生产中，这意味着ASIC矿机可以大规模地部署在现有的IDC机房里。此外Avalon正在进行第三代芯片的研发。

　　3. Butterfly Lab(BFL)

　　BFL在2012年6月23日开始ASIC预售。采用65nm工艺，可以拥有更快的速度以及更高的能效比。BFL拖延了10个月才将第一台矿机发到用户手中。

　　4. Bitfury

　　Bitfury采用55nm工艺，单芯片5GHash/s,首次将功耗比降低与1W/GHash。并与2013年9月初开始出货首批55nm的矿机。

　　5. Active Mining

　　Active Mining 是一家公开上市的比特币ASIC矿机设备生产商。制作了28nm的产品线。并于11月出货。

　　6. CoinTerra

　　2013年8月，CoinTerra宣布生产28nm的比特币挖矿芯片，在2013年12月交货。第二批矿机，比初始单位价格折让60%。

　　7. HashFast

　　HashFast与Uniquify合作,在2013年8月宣布了他们的28nm芯片。第一批550个单位产品，估计有220THash/s和300万美元的销售额。

　　8. KNC

　　KNC是第一展示28nm的ASIC芯片制造商。目前KNC已邮寄出约550THash/s的矿机。目前正在研制下一代20nm/16nm产品。

　　9. 格锐科技

　　2013年11月，国内专业从事比特币专用芯片及整机产品研发与销售的格锐科技公司正式签约，落户天津经济技术开发区。该公司利用30万片自主核心芯片，部署全球最大的单一比特币计算机群，控制全球10%-15%的比特币产出。

　　10. 银鱼矿业

　　银鱼矿业成立于2013年12月，是全球第一家专门针对莱特币LTC挖矿的矿机生产商，第一代银鱼矿机预计在2014年第二季度开始销售。

　　挖矿业发展对于BTC的意义

　　对于BTC来说，ASIC研发公司的遍地开花，大量ASIC芯片矿机的上市，难度飞速上涨，推动全网算力提升，规避了51%风险，降低了BTC暴跌的可能性。

　　同时，大量ASIC研发公司的进入将会让矿机的价格竞争日益激烈。旷工投资预期将会大幅度减少。