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虚拟货币的生产(挖矿):迭代、监管与法律风险
【作者】 常俊峰;胡嘉卿【合作机构】 北京市金杜律师事务所
【主题分类】 区块链【发布时间】 2018.03.22
【全文】法宝引证码CLI.A.225740    
  挖矿迭代
  1. 第一块比特币及挖矿规则
  2009年1月3日,Satoshi Nakamoto(中本聪-化名)基于无国界的对等网络,利用共识主动性开源软件首次创建比特币。
  同时,他设立了比特币发行的三条基本规则:
  第一,比特币总量为2100万枚;
  第二,比特币网络每10分钟左右产生一个区块,经过穷举计算获得打包区块权利者被奖励一定数量的比特币,初始奖励值为50比特币;
  第三,每产生21万个区块将减半报酬一次。[1]2012年11月28日,比特币第一次减半,报酬变为25比特币;2016年7月10日,比特币第二次减半,报酬变为12.5个比特币。[2]
  这一经过穷举计算获得打包区块权利并取得比特币的过程即为我们所称的“挖矿”,是增加比特币的市场供应的唯一途径。当前挖矿工作已不限于比特币,以太坊、莱特币等都需借助挖矿产生。
  2. 挖矿的不断迭代升级
  挖矿的本质是穷举一个随机数使其所在数列的哈希值(Hash)符合某一特定标准。哈希值是由64个数字和大小写字母构成的字符串,每一位都有62种可能性(即从26个大写字母、26个小写字母、10个数字中任意选取一个)。[3]因此获取正确的哈希值需借助计算机完成。
  随着比特币在市场上价格持续走高,越来越多的人加入到挖矿的群体,越快计算得出哈希值的主体便能越早得到比特币奖励,由此拉响了一场关于算力的战役。
  (1)技术不断升级
  截止到目前,挖矿技术的更新经历了四个阶段,分别为CPU挖矿、GPU挖矿、FPGA挖矿、ASIC挖矿。
  CPU挖矿:早期挖矿主要是个人利用其普通电脑CPU完成,世界上第一个区块即由中本聪用其电脑CPU挖出。[4]但是,CPU基于其性能并不擅长多线并行运算,故在计算哈希值这类独立并发的整数计算模式下不具有较大优势,算力仅为20MHash/s。
  GPU挖矿:伴随挖矿队伍日益壮大,CPU挖矿已收益寥寥。显卡被逐渐应用于挖矿,此即GPU。GPU基于其数量众多的独立计算单元和超长流水线,与独立并发的整数计算模式具有天然适应性,算力可达到400MHash/s。2010年一经被用于挖矿,便受到市场巨大追捧。“高端显卡一经面世即被抢购一空”的新闻不绝于耳。[5]
  FPGA挖矿:2013年以后,作为可编程芯片的FPGA也被用于挖矿,其在数位操作方面相比GPU更具效率,算力提升至25GHash/s,同时耗电量较少。但FPGA在用于挖矿时的计算频率远超FPGA为普通消费者设定的频率,稳定性不足,且生产难度较高,不足半年便逐渐被市场淘汰。
  ASIC挖矿:目前挖矿市场为ASIC所主导,ASIC作为一种专用集成电路目前主要被应用于挖矿。相比于前述挖矿技术,ASIC具有耗能低、体积小、稳定性高、保密性强、成本低等优点,最重要的在于其算力突破3.5THash/s,因而广受好评。
  (2)规模不断扩大
  早期挖矿借助个人普通电脑即可完成,但普通电脑显然无法满足不断膨胀挖矿需求,挖矿由此进入专业矿机时代。
  前述GPU、FPGA、ASIC技术都被应用于矿机制作,无论是性能抑或效率都有巨大飞跃。然而,面对急遽增长的挖矿大众,单一性能配置再高的专业矿机也力有不逮,矿场和矿池应运而生。
  矿场是指将矿机集中管理,协同作业用以挖矿的场所。矿池则是指将分布在世界各地的矿工甚至矿场的算力进行连接一起挖矿的操作模式。由于矿池集合众多矿工算力,矿池算力占比大,挖到比特币的概率也高。
  据了解,目前全球算力较大的矿池有鱼池(F2Pool)、蚁池(AntPool)、币网(BW Pool)、国池(BTCC Pool)、BitFury。除了BitFury,其余都来自中国。[6]
  (3)矿工们的奖励
  比特币的一大神奇之处在于其自激励机制,即成功获得打包区块的权利者即可获得一定数量比特币的奖励,当前为12.5比特币奖励。
  随着单一矿机或者单一矿工在巨大竞争压力之下成功挖矿的可能性越来越低,挖矿的主体更多变成矿场或者矿池。由此便产生了如何分配奖励比特币的问题。
  目前大概有以下几种挖矿收益分配方式。
  第一种是PPLNS(Pay Per Last N Shares)。此种分配方式系基于各个矿池主体就开设矿池所贡献的股份数量占比分配区块中的比特币,该分配方式的收益部分取决于运气,收益稳定度较低。
  第二种是PPS(Pay Per Share)。该种分配方式系基于个体算力在矿池中的占比,并估算矿池每天收益的基础上,给予个体基本固定的收益。该种分配方式虽然确保稳定收益,但由于矿池经营者承担主要经营风险,矿池管理费也相对较高。
  第三种是P2Pool,通过算法把各个矿工的运算量组织起来进行挖矿,其中99%的奖励会平分给各个矿工,剩余部分会奖励给生成区块的主体。[7]此种方式有助于避免前述两种分配方式的劣势,近年来应用逐渐普遍化。
  国内挖矿及监管
  当一座座矿机、矿场拔地而起不断轰鸣以攫取比特币、以太坊、莱特币等新型财富时,随之而来的是超高电能消耗。矿机的启动和冷却都需要大量电能维持。
  大致推算,以比特大陆的S9 矿机为例,功率为1450w,电费为0.6元/千瓦时[8],日产币0.002左右[9],以此为准,则每产出1单位比特币即需消耗大约17400千瓦时,电费大约为10440元。随着算力提升导致的量产下降,单位比特币的电费成本越来越高。
  出于节省成本以及用电便利性等方面的考虑,国内矿场由起初的驻扎城市逐渐转移至偏远山区。在四川省马边彝族自治县,上万台矿机深藏山区的数家水电站,昼夜开工;天嘉网络最大矿场坐落在大渡河支流旁的芭蕉溪水水电站;新疆、宁夏和内蒙的火电站

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【注释】 [1] 中本聪:《比特币白皮书》,第5页。 [2] “比特币宣布第二次产量减半 业界认为影响不大”:http://finance.sina.com.cn/roll/2016-07-10/doc-ifxtwitr1869597.shtml最后访问时间2018年3月13日 [3] 中本聪:《比特币白皮书》,第3页、第7页。 [4] 中本聪:《比特币白皮书》,第8页。 [5] “高端GPU在京东卖疯了,万元显卡为何分分钟抢光?http://cj.sina.com.cn/article/detail/6105753431/169578?column=china&ch=9,最后访问时间2018年3月13日。 [6] “矿池怎么挖矿?” https://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1520929431&ver=751&signature=66yFx9fJWk1kG6km2KeqWyRtI7kQ*Bzvw3j*f71Axw7ctafGqFD-blhmeDKBBi385456Gz9ycG6wcSiMQ-R9GconCP2L3OY-7q*EH7-1Dvwp9PYe1gywe6ykGtalg7Wt&new=1 最后访问时间2018年3月13日。 [7] “矿池运营模式详解”:https://mp.weixin.qq.com/s?src=3×tamp=1520930539&ver=1&signature=xMsdBHidZL4unOJWWkpHhVXIJZi5*wI06p7VVPnFLp5xGfpPuhcwfQ0JJ-8SjspjJtA3hwdmJuhEK3hRdomXdrr01sPCKf5da3XNT0blIfdjQjl7QE58pyzZKLnIppgTeBkEmL78xRMpmBpaXuc-KXRoXQ1p*6UFFnxIfJLvaBs= , 最后访问时间2018年3月13日。 [8] 腾讯科技:“比特币全球均价46891元 已跌破挖矿成本”http://tech.qq.com/a/20180206/000048.htm,最后访问时间2018年3月13日。 [9] 知乎:“使用蚂蚁矿机是怎样的体验?”https://www.zhihu.com/question/63591103,最后访问时间2018年3月13日。 [10] 新华网:“大批比特币‘矿场’藏四川深山 这里电便宜”http://www.xinhuanet.com/fortune/2017-02/22/c_1120506393.htm, 最后访问时间2018年3月13日。 [11] 第一财经:“国内比特币挖矿企业国外寻路”,http://www.yicai.com/news/5397547.html,最后访问时间2018年3月13日。 [12] 参见陈兴良:《虚拟财产的刑法属性及其保护路径》,《中国法学》2017年第2期。
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