观点丨比特币网络的安全不是算力决定的？

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需要巨大的算力（Hashrate）来保证，也就是说，恶意攻击者不可能通过>50%的攻击方式对其进行攻击。

然而，关于比特币的 PoW 系统还有很多需要学习的地方。 由于比特币每 4 年减半一次，如果价格继续上涨，未来可能只能维持目前的安全水平。 此外，人们不愿过度消耗能源。 在本报告中，我们将深入探讨哈希率、矿工、奖励和挖矿设备。

网络计算能力

比特币网络的安全性由比特币网络的挖矿能力或算力组成。 算力的大小和比特币网络的安全实际上取决于矿工的利润。

事实上，一个矿工的盈亏其实是由很多因素决定的：

相对较高的比特币流动性对矿工的利润有积极影响。 总算力，即应该分配多少矿工的总收益。 单位时间内可开采的比特币数量。 现在是每 10 分钟 6.25 BTC。 采矿设备的计算能力。 算力越高，找到区块的概率越大，回报率也越高。 矿工必须支付的费用。 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，哈希/能源成本比率越高，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，这意味着必须收回成本才能再次更换设备，因此第4、5、6点的相关数据是固定的。 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算力。

我们可以观察到价格和哈希率之间的联系，如果比特币的价格上涨，哈希率将相应增加。 因为越来越多的矿工看到了挖比特币的可行性。 相反，如果比特币价格下跌，计算能力就会下降。 因为矿工不会亏本挖矿。 在每个价格水平上比特币算力，哈希率（矿工数量）和价格之间都会有一个稳定点。 但实际上，它始终保持着动态平衡，因为随着挖矿设备越来越好，新的矿工将能够挖到更多的利润。

此外，计算能力的发展总是落后于上涨行情中的价格。 毕竟，购买和安装采矿设备需要时间。 但是关闭挖矿设备可以在很短的时间内完成比特币算力，所以我们看到价格（大幅）下降也直接导致总算力下降。

图1

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。 作为最大供应商之一的比特大陆无法应对涌入的订单，导致交货时间长达六个月。 在当时的情况下，这个交付周期成为常态，这也是为什么用了 6-8 个月才达到算力顶峰的原因。 比特币价格一路下跌。 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 5 月，我们看到了另一条价格上升趋势线，随后是计算能力的上升趋势线。 2019 年 7 月再次达到价格顶部，而哈希率直到 9 月底才达到峰值。

2019 年 11 月之后，我们看到价格逐渐趋于稳定，但未来哈希率将继续增长，这是由于即将进入市场的挖矿设备效率不断提高，我们将在下文中看到。

益处

为了考察挖矿设备的效率，我们把过去和现在市场上出现的所有设备都放在一个表格中进行比较。 这些是 Asic SHA256 矿工。 效率用达到 1 Terahash/s 的计算能力需要多少功率（W）来表示。

我们可以看到，2014 年的矿机需要超过 750W 的功率才能支持 1 Terahash/s 的网络活动。 最新的设备只需要大约 30W 的功率就可以达到 1 Terahash/s。 除2017年之前的矿机外，这些矿机的效率数据在下图中均以点云的形式表现出来，使视图更具可观察性，避免出现一些极值。

图 2

此外，还添加了指数趋势线，因此我们可以对未来做出一些预测。 根据图示，到2021年1月，如果挖矿技术的发展继续保持同样的速度，矿机的平均效率将低于30W/Th/s。

通过以上数据，我们可以了解挖矿设备的装机功率和相关能耗。 需要注意的是，并非所有矿工都在使用最新的设备，因为设备在购买后当然会使用一段时间，以控制折旧成本。 本次计算是假设矿机设备折旧年限为2年，所以整个矿场的设备平均使用年限为1年。 这意味着已经对矿山的每日总装机容量做出了可靠的估计。 这些值也显示在价格背景图中。

图 3

我们从图3可以看出，近几个月来，矿机的增长速度并没有图1算力那么快，稳定在6~7GW左右。 我们发现算力在上升的同时，算力在趋于稳定，这是由于挖矿设备效率的提升。

能源消耗和成本

从上图3也很容易得到比特币的能耗。 以7GW矿机功率计算，比特币年能耗为61TWh。 这些数额与基于其他推理（例如 Digiconomist 的计算）的其他研究大致相同。

将其与每年提供 6000 兆瓦时的 3 兆瓦现代大型风力涡轮机进行比较。 这意味着需要大约 10,000 台风力涡轮机来维持比特币的运行。 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的1%

如果我们看挖矿成本，能源成本是最重要的因素，其次是折旧成本、运营和托管成本。

当然，成本不能超过收益，因为矿工是为了目的而挖矿的。 挖矿一天的收益是144个区块奖励，也就是6,25BTC=900个比特币。 以目前约 12,000 美元的价格计算，它的价值约为 1,100 万美元。 一天的挖矿使用 24h×7GW=168GWh 的能源。 所以，如果我们假设能源成本占整个挖矿成本的 80% 以及所需的挖矿利润，我们可以计算出只有当能源成本大致低于 $0.05/kWh 时，挖矿才有利润。

综上所述

从上面的介绍中，我们看到能源消耗与比特币的价格走势类似，而不是算力。 事实上，我们不应将网络安全与算力挂钩，而应将其与挖矿的能源成本挂钩。 毕竟，能源成本决定了计算能力的高低。

换句话说，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。

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