矿池

　　由于比特币全网的运算水准在不断的呈指数级别上涨，单个设备或少量的算力都无法在比特币网络上获取到比特币网络提供的区块奖励。在全网算力提升到了一定程度后，过低的获取奖励的概率。促使一些“bitcointalk”上的极客开发出一种可以将少量算力合并联合运作的方法，使用这种方式建立的网站便被称作“矿池”(Mining Pool)。

　　在此机制中，不论个人矿工所能使用的运算力多寡，只要是透过加入矿池来参与挖矿活动，无论是否有成功挖掘出有效资料块，皆可经由对矿池的贡献来获得少量比特币奖励，亦即多人合作挖矿，获得的比特币奖励也由多人依照贡献度分享。

　　截止2017年11月，全球算力排名前五的比特币矿池有：AntPool、BTC.com 、BTC.TOP、ViaBTC、F2Pool，目前全球约70%的算力在中国矿工手中。

　　产生背景

　　在中本聪论文描述的比特币世界中，全网平均每10分钟产出一个区块，每区块包含50(现在是12.5，比特币每四年左右减半一次)个比特币，而一个区块只可能被某个幸运儿挖走，直接拥有里面的50(现在是12.5，比特币每四年左右减半一次）特币，其他人则颗粒无收，挖到的概率与矿工投入的设备算力大小成正比。这就注定了如果比特币挖矿参与人数庞大且分散到一定程度后，挖到比特币的概率将无限接近于零，跟中彩票差不多。或许投入一台矿机挖矿，按照概率，要5~10年才能开采到一个区块，这使比特币挖矿陷入尴尬境地，让普通人几乎没有参与的可能。1

　　运作原理

　　假设100万人参与比特币挖矿，全网400P算力，其中90%的矿工为1P(1000T)以下的算力，如果投入一台1T矿机，将占全网算力的40万分之1，理论上平均每40万个10分钟能挖到一个区块，也就是7.6年才能挖到一个区块然后一次性拿到50个比特币。那么，假如我再找9个拥有1T算力矿机的矿工，达成协定，我们总共10个人，其中任何一个人挖到区块，都按照每人的算力占比来进行平分，那么我们就是一个整体，总共10T算力，那么平均0.76年即可挖到一个区块，然后算下来到我们手上的就是0.76年开采到5个比特币，如果组织100人、1000人、1万人甚至10万人呢？如果是10万人，那么平均100分钟就能挖到1个区块，作为团队的一份子，我的收入将会趋于稳定。这就是矿池的基本原理，即大家组队进行比特币开采，可以参考彩票中的合买。

　　当然，以上只是对矿池的基本原理和性质进行简单的描述，实际情况会非常复杂。矿池是一个全自动的开采平台，即矿机接入矿池——提供算力——获得收益。1

　　分配模式

　　目前矿池的分配方式主要有：“PPLNS、PPS、PROP”三种。

　　PPLNS模式：(最纯正的组队挖矿)全称Pay Per Last N Shares，意思是说“根据过去的N个股份来支付收益”，这意味着，所有的矿工一旦发现了一个区块，大家将根据每个人自己贡献的股份数量占比来分配区块中的货币。

　　在PPLNS模式下，运气成份非常重要，如果矿池一天能够发现很多个区块，那么大家的分红时间会非常快，如果矿池一天下来都没有能够发现区块，那么大家当天也就没有任何收益，收益要等到你参加的区块被完全挖掘出来才能得到分配。同时，由于PPLNS下，具有一定的滞后惯性，你的挖矿收益会有一定的延迟，比如说，你加入到一个新的PPLNS矿池，这个时候你会发现前面几个小时的收益比较低，那是因为别人在这个矿池里已经贡献了很多个share了，你是新来的，你的贡献还很少，所以分红时你的收益都是比较低的。随着时间的推移，该结算的也结算了，大家又开始进行了新一轮的运算时，你就回到和别人一样的水平了。同样道理，若你离开了PPLNS矿池不再挖矿，你贡献的share还在，在此后的一段时间里，你依然会得到分红收益，直到你的share被结算完毕。

　　PPS模式：Pay-Per-Share方式---该方式为立即为每一个share支付报酬。该支出来源于矿池现有的比特币资金，因此可以立即取现，而不用等待区块生成完毕或者确认。这样可以避免矿池运营者幕后操纵。这种方法减少了矿工的风险，但将风险转移给了矿池的运营者。运营者可以收取手续费来弥补这些风险可能造成的损失。为了解决PPLNS那种有时候收益很高，有时候没有收益的情况，PPS采用了新的算法。PPS根据你的算力在矿池中的占比，并估算了矿池每天可以获得的矿产，给你每天基本固定的收益。

　　PROP模式：比特币区块的产生是：由矿池发现区块后向全网络广播，经过120次确认后，才会产生区块。PPS模式是：矿工每贡献一点速度，矿池就向矿工支付相应的比特币，矿池的币还是要来自真正的区块产生，只不过在真正的区块产生之前，矿池就提前支付给了矿工。PROP模式是：矿池经过120次确认产生真正区块后，会把比特币按每个矿工的贡献分配给矿工，这种模式更符合比特币区块的产生。在PROP模式，即使暂时没有产生真正的区块，以后产生出来了真正的区块，还是会根据挖这个区块的贡献，分配给每个矿工。矿工挖矿至少都是挖几个月，甚至几年，所以从长远来看，这两种模式挖出币的数量是一样。2

　　手续费

　　比特币矿工会对大部分交易收取少量费用，其主要目的是防止有人大量发送无聊的小额交易，浪费网络资源。当前每笔交易的手续费大部分是฿ 0.0001/KB(0.0001btc/KB)，实际上0.9.0以后的版本将默认手续费降为฿ 0.00001/KB(0.00001 btc/KB)。因为大部分交易占用的数据量都小于1千字节，所以一般情况下฿ 0.00001(0.00001 btc/KB)的手续费就足够了。同时，在将来比特币区块奖励较少时，手续费将成为矿工收入的主要来源，比特币的手续费会与该交易占用的字节数相关。

　　目前比特币系统中手续费的计算标准并非强制性的，因此使用者也可以在交易进行时不给予任何手续费，但大多数矿工在组建资料块时通常会优先考虑带有较高手续费的交易，以便在挖矿成功时能获得较高的报酬，因此无附带任何手续费的交易，可能会需要等待较长的时间才能被处理并纳入区块链中。

　　此外，现在因为区块容量上限1MB以及近期比特币交易量大增的因素，手续费大幅上涨，而且等待交易被确认的时间也变长了许多。2

　　利弊分析

　　矿池的存在降低了比特币等虚拟数字货币开采的难度，降低了开采门槛，真正实现了人人皆可参与的比特币挖矿理念。但其弊端也非常明显，因为算力接入矿池，作为矿池来说，将掌握极其庞大的算力资源，在比特币世界中，算力代表着记账权，算力即是一切，如果单家矿池算力达到50%以上，将可以轻易对比特币等类似的虚拟数字货币发动51%攻击，其后果是非常可怕的：

　　1、垄断开采权，可使掌握剩余49%算力的矿池颗粒无收，瞬间退出竞争并倒闭破产，矿池算力超过50%以上，如果发动51%攻击，将能轻易占据全网全部有效算力。

　　2、垄断记账权，可通过51%攻击进行双重支付等行为，可将1笔钱多次使用，这将直接摧毁比特币等的信用体系，使之信用灰飞烟灭。

　　3、垄断分配权，由于单家(也可能是多家矿池联盟)矿池通过51%攻击占据全网算力，可快速排挤剩下矿池使其倒闭，由于没有竞争，矿池便可自行进行收益分配，对矿工收取高额手续费等苛捐杂税。2

　　本词条内容贡献者为:

　　王海侠 - 副教授 - 南京理工大学