比特币算力分析

比特币是近年来兴起的一种新型虚拟货币。 其突出特点之一是去中心化，即没有一个或多个固定的核心作为交易枢纽。 交易只存在于买卖双方之间。

以国内流行的矿场模式为例，整个比特币生产过程可以分为以下几个环节：

一、概念的提出

去中心化和竞争机制最早存在于中本聪（比特币的传奇创始人和开发者）的大脑中，是他思想积累的产物。 在他看来，货币作为载体更能实现去中心化的思想。 而这也涉及到中本聪后续具体工作的一些思考和规划。

这个环节不涉及算力，所有的操作都在大脑这个有机体中进行，却堪称比特币这个大项目的火种。

2. 交易系统逻辑

比特币作为一种虚拟货币，前期不需要实体铸币厂或ATM机的参与。 但货币本质上是一种支付手段，也就是说，它必须是可交易的。 这就涉及到另外一个关键，两个核心。 一键是指公众认可的合法证书； 两核是指对交易有效性的确认和交易双方身份的确认，即对证书合法性或来源合法性的确认。

解决上述问题，需要具备一些密码学和计算机科学的先验知识来考虑可行性，这必然需要对实物货币交易有一定的了解。 但最重要的是，这个环节是上一个环节的输出，是比特币概念的实现。

在这个环节中，难免会用到一些计算能力，比如电脑、手机，或者搜索引擎，或者Word等文本编辑工具。

三、交易系统的实现

交易系统的本质是实现货币流通和记账。 事实上，比特币系统只保留了这两个功能。 交易系统的核心工作是保证公平性，即防止虚假账本和虚假账本信息。

货币的流通使用了一种称为区块链的技术，其核心功能是记录和加密账本的流通历史（区块）。 简而言之，使用多重哈希来防止非法篡改。 散列的原理有点类似于二战时期德国人的Enigma加密机（也叫迷机），就是一种无序对应。 在算法上，它比Engma先进两点。 一种是用运算代替字母表来实现映射关系，另一种是从单点映射变为多点映射，即定义域大于（一般远大于）范围，所以反向操作是不可能的。 但是对应关系在多概率的情况下还是正确的。

因此，hash算法的特点是输入敏感，改变一位就会导致结果的巨大差异； 第二，反向操作（暴力攻击）的计算量远高于正向操作。

在区块链技术中，计算量其实更大，因为需要求解一个联立哈希方程。 而这个账本的合法性是可以被大家验证的100T算力变成比特币流程，只需要再解一遍账本的方程就可以了。

如果有人想篡改历史数据，他们需要改变方程式。 如果改一个，后面的所有方程都需要重新计算，这样计算量就会翻倍，也就是攻击者要将诚实交易者的数量翻倍。 计算。

这个环节需要使用大量的软硬件计算能力，如高性能PC或工作站、集成开发环境（IDE）或独立工具链、软件管理工具、测试工具等。

4、矿机研发制造

交易系统中需要的一个虚拟对象是账本。 所谓挖矿，其实就是获得账本注册信息的权利。 要获得此许可，必须尽快解决一个计算问题，最快的人将获得几个比特币的奖励。 因此，解题速度越快，获得比特币的概率就越大。

这个难题就是SHA256算法，涉及六种位逻辑运算。 经过循环、补零、翻转等步骤，得到一个哈希值。 这种并行逻辑运算结构非常适合用GPU或FPGA进行计算。 这也催生了专门用来计算SHA256的设备——比特币矿机。

矿机的设计和制造涉及电子、机械结构等诸多环节。 电子设计过程中需要CAD工具的参与，包括原理图-PCB制版工具，GPU开发需要专用工具链，FPGA实现离不开布局布线、优化仿真工具； 在机械设计过程中，需要 2D - 3D 绘图或建模工具，甚至可能是有限元分析。 在制造过程中，所有现代加工设备都不需要计算能力的参与，如加工机床、工业影像检测设备等。

5.中心化挖矿

挖矿是直接产生比特币的一种方式，也是本次讨论的最后一个环节。 矿场相当于铸币厂和中央银行的角色。

挖矿这个环节的算力输出是巨大的。 国内某厂商流行的比特币矿机算力为6.3TH/s，即每秒可计算6.3x10^12个哈希。 甚至有单台矿机每秒可以计算1P次，即10^15个哈希值。 相比之下，Intel Xeon E5-2670处理器（8核16线程64bits，主频2.3GHz），假设每个线程每个时钟计算一次hash，加起来只有36.8GH/s，大约是国内最畅销的 0.6% 的矿机。 假设一台服务器配备两颗CPU，一台矿机可以抵得上86台E5核的服务器。 以国内某矿场为例，其算力约为100PH/s（1P=1,000,000G），超过了约1​​3,587台双U E5服务器的挖矿速度总和。

在矿场的环节中，输出的算力是整个链条中最高的，甚至超过了前面几个环节的总和。

总结

我们来做一个总结分析：

第一个环节，调用力几乎为零，概念的输出完全来自中本聪自己的思考。 这是整个比特币交易系统的源头，是一个纯粹的输出过程。

第二个环节，为了实现思维概念的细化，对业务逻辑进行了处理，期间考察了一定的材料，进行了可行性评估。 这个环节依赖于前面的环节，有外部算力的参与。 但它仍然可以看作是一个纯粹的算力输出过程。

第三个环节的主要工作是实现交易逻辑的软件实现，利用各种环境、平台和工具，这也是外部算力的体现。 这个环节也高度依赖于上面的环节和外部的算力，不过是通过源码量来估算的，是算力的输出过程。

第四个环节的输出就是矿机，它的输出产品包含着大量的算力。 这个环节调用了大量的外部算力资源，也依赖于前面的环节，但设计输出（图纸文档等）和最终产品实现了大量算力资源的转化。

第五环节既有海量的算力输入，也有海量的算力输出100T算力变成比特币流程，但这些输出对前面的环节有很强的依赖性。

综上所述，可以用算力的输出和依赖来衡量各个环节的贡献；

取决于

矿山靠软件，硬件实现靠方案，逻辑靠出处（idea概念）

外部算力转换（算力增益）

来源（idea概念）>方案逻辑>软硬件实现>矿场

算力输出

矿场>软硬件实现>方案逻辑>源码（idea概念）

参考：

, 哈希算法的描述。

，区块链的原理，肖肖的回答。

,英格玛机原理

、比特币交易原理

一、SHA256算法原理

,intel系列cpu比特币挖矿算力

比特币矿

, 英特尔至强 E5-2670