比特币网络的安全性不是由计算能力决定的吗？

作者：AAT de Kwasteniet

简介；

人们常说比特币网络的安全性是所有加密货币中**的。此安全性基于比特币需要大量哈希率这一事实，这意味着恶意攻击者不可能通过大于50%的攻击模式对其进行攻击。然而，关于比特币的动力系统还有很多需要学习的地方。由于比特币每四年减半，目前的安全水平可能只有在未来物价持续上涨的情况下才能维持。此外，人们不愿意消耗太多的能源。在本报告中，我们将深入探讨算力、矿工、激励机制和挖矿设备。比特币网络安全算力由比特币网络算力组成。比特币网络的算力和安全性实际上取决于矿工的利润。事实上，一个矿工的盈亏是由许多因素决定的；

比特币 的价值，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，即应该由多少矿工来分配总利润。

单位时间内可以挖到的 比特币 数量。现在是每10分钟6.25个BTC。

挖矿设备的算力。算力越高找到区块的几率越大，从而收益率越高。

矿工所要付出的成本。成本包括能源成本、托管成本、运营成本和折旧。

挖矿设备的效率。挖矿设备越现代化，哈希/能源成本比率越高，挖矿设备的盈利能力就越强。

我们可以假设，一旦矿工开始投资挖矿设备，这意味着在更换设备之前必须收回成本，因此第4、5和6点的数据是固定的。事实上，除了每四年减半外，其他三个因素的数据也是固定的。这意味着矿工的利润高度依赖比特币的价格和算力。我们可以观察到价格和算力之间的关系。如果比特币的价格上涨，算力将相应增加。因为越来越多的矿工看到了挖矿比特币的可行性。相反，如果比特币的价格较低，算力就会降低。因为矿工不会亏本挖矿。在每一个价格水平上，电力（矿工数量）和价格之间都有一个稳定点。但事实上，它始终保持着一个动态平衡，这是因为随着挖矿机械设备的不断完善，新矿工将能够获得更多的利润。另外，在一个不断上升的市场中，算力的发展总是滞后于价格。毕竟，购买和安装挖矿设备需要时间。但是关闭挖矿设备可以在很短的时间内完成，所以我们可以看到价格的（实质性）下降也会直接导致最终算力的下降。

图1；

我们可以看到，在2017年12月的价格高点之后，越来越多的矿工开始挖矿。作为**的供应商之一，bitmain无法应对大量订单涌入，导致交货时间长达6个月。那时，交付周期变得正常，这就是为什么要花6-8个月才能达到算力的顶峰。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5月，我们可以看到，价格又有一个上升趋势，随后是计算力的上升线。该价格在2019年7月再次见顶，而算力直到9月底才达到峰值。2019年11月之后，我们看到价格逐渐稳定，但未来算力将继续增长，这是由于挖矿设备进入市场的效率不断提高，我们将在下文中看到。

好处；

为了调查挖矿设备的效率，我们在一个表格中比较了过去和现在市场上的所有设备。这些都是ASIC sha256挖矿机。效率表示为达到1 terabash/s的算力所需的功率（W）；

我们可以看到，2014年的挖矿机需要750W以上的功率来支持1Terahash/s的网络活动。**的设备可以达到1Terahash/s，而功率只有30W左右。除2017年以前的挖矿机械外，这些挖矿设备的效率数据在下图中以点云的形式呈现，使视野更具可观察性，避免了一些极端值。

图2；

此外，还增加了一条指数趋势线，以便我们对未来做出一些预测。从图中可以看出，2021年1月，如果挖矿技术继续保持同样的发展速度，采煤机的平均效率将低于30W/Th/s，通过以上数据，我们可以知道挖矿设备的装机功率和相关的能耗。需要注意的是，并不是所有的矿工都在使用**的设备，因为设备购买后一定会使用一段时间来控制折旧成本。本次计算假定矿场设备折旧年限为2年，故全矿设备平均使用年限为1年。这意味着对矿井每天的总装机容量进行了可靠的估计。这些值也显示在价格背景图中。

图3；

从图3可以看出，近几个月来，矿机的增长速度没有图1快，大约是6-7gw。我们发现，当挖矿机的功率趋于稳定时，算力在增加。这是因为挖矿设备的效率得到了提高。

能源消耗和成本

从上图3可以很容易地得到比特币的能耗。比特币GW挖矿机年耗电量按TW617GW计算。这些数量与其他基于其他推理的研究结果类似，比如数字经济学者的计算。

与3MW现代大风力涡轮机相比，其年发电量为6000 MWh。这意味着需要大约10000台风力涡轮机来维持比特币的运转。从社会和环境的角度来看，这基本上是一个巨大的数字。有人说这还不算太糟，因为它只占世界总能耗的1%。从挖矿成本来看，能源成本是最重要的因素，其次是折旧成本、运营成本和保管成本。当然，成本不能超过收益，因为矿工们的目标是挖矿。挖矿日利润为144块块奖励，即6,25btc=900 比特币。

以目前约1.2万美元的价格计算，价值约1100万美元。日能耗1687gw。因此，如果我们假设能源成本占挖矿总成本的80%和所需的挖矿利润，我们可以计算出只有当能源成本大约低于0.05美元/千瓦时，挖矿才能盈利。从以上介绍可以看出，能耗与比特币的价格发展相似，而非计算功率。事实上，我们不应该把网络安全与算力联系起来，而应该与挖矿的能源成本挂钩。毕竟，能源成本决定了算力的高低。换言之，因为挖矿的能源成本与挖矿收入成正比，挖矿收入由区块奖励和价格的乘积构成。