探索加密貨幣挖礦算法：從bitcoin到dogecoin的「數位淘金熱」密碼

Original Article Title: "Demystifying Cryptocurrency Mining Algorithms: The 'Digital Gold Rush' Code from Bitcoin to Dogecoin"

Original Source: Dr. Chai's Crypto

今天，我們將深入探討挖礦的「核心引擎」——挖礦演算法。什麼是挖礦演算法？為什麼bitcoin、dogecoin和litecoin的挖礦方式差異如此之大？新手該如何選擇合適的挖礦演算法？本文將用通俗易懂的語言，為你揭開這場「數位淘金熱」的密碼，帶你從零進入演算法的世界！

01 什麼是挖礦演算法？區塊鏈的「數學謎題」

挖礦演算法是加密貨幣網路的核心規則，是一組複雜的數學指令，指導礦工驗證交易、生成新區塊並維護區塊鏈安全。簡單來說，它就像是一道「超級數學題」，需要運算能力來解答。成功解開謎題的礦工會獲得加密貨幣獎勵（如bitcoin、dogecoin）。

>  生活類比

可以把挖礦演算法想像成一把鎖，而礦工的硬體就是鑰匙。bitcoin的鎖（SHA-256加密雜湊演算法）需要超強專用鑰匙（ASIC礦機）。不同的演算法決定你需要什麼工具、投入多少成本，以及能挖到多少「黃金」。

>  演算法的核心用途

· 交易驗證：確保每一筆交易有效，防止雙重支付。

· 區塊生成：將交易打包進區塊，並寫入區塊鏈帳本。

· 獎勵機制：成功解題的礦工可獲得新幣及交易手續費。

· 網路安全：演算法的複雜性讓攻擊網路的成本極高，確保去中心化。

02 為什麼會有不同的挖礦演算法？

自2009年bitcoin誕生以來，加密貨幣行業迅速發展，衍生出各種挖礦演算法。為什麼會有這麼多演算法？主要原因有三：

· 硬體相容性： 不同演算法對硬體要求不同。例如SHA-256適合ASIC礦機，而Scrypt和Ethash更適合GPU或CPU，降低一般人參與門檻。

· 去中心化與安全性： 演算法設計影響算力集中度。抗ASIC演算法（如Scrypt）鼓勵更多人參與，防止少數大型礦池壟斷網路。

· 項目差異化： 新演算法有助於項目突顯特色。例如dogecoin和litecoin採用的Scrypt演算法，通過合併挖礦提升網路安全，吸引更多礦工。

03 主流挖礦演算法解析：bitcoin、dogecoin等

目前，加密貨幣採用多種挖礦演算法，各自對硬體有不同要求，挖礦體驗也各異。以下介紹四種常見演算法，重點解析bitcoin的SHA-256、dogecoin/litecoin的Scrypt，並簡述其他演算法。

1 SHA-256：bitcoin的「超級難題」

>  簡介

SHA-256（Secure Hash Algorithm 256-bit）是bitcoin採用的工作量證明（PoW）演算法，由美國國家安全局（NSA）設計。它要求礦工計算一個256位元的雜湊值，找到符合難度要求（前綴多個零）的結果。

>  特點

· 高算力需求：到2025年，網路總算力約為859.01 EH/s（85.9百萬億億次雜湊/秒）。

· 專用硬體：需使用ASIC礦機（專為SHA-256設計的設備）。

· 區塊時間：約10分鐘

>  支援幣種

· bitcoin (BTC)

· bitcoin cash (BCH)

>  優缺點

· 優點：安全性極高，攻擊成本巨大；bitcoin市值認可度高，長期價值較穩定。

· 缺點：ASIC礦機昂貴，耗電量高

>  適合對象

大型專業礦工或擁有廉價電力的大型礦場。

2 Scrypt：dogecoin和litecoin的「新手友善」演算法

>  簡介

Scrypt是一種記憶體密集型演算法，最初設計為抗ASIC。它需要大量記憶體來進行雜湊運算，降低對純算力的依賴。

>  特點

· 高記憶體需求：相較SHA-256，Scrypt更依賴記憶體而非純算力。

· 區塊時間快：litecoin約2.5分鐘，dogecoin約1分鐘。

· 合併挖礦：dogecoin可與litecoin同時挖礦，提高收益。

>  支援幣種

· litecoin (LTC)

· dogecoin (DOGE)

>  優缺點

· 優點：入門門檻低，GPU可參與；區塊生成快，獎勵頻繁；合併挖礦提升收益。

· 缺點：ASIC逐漸進入Scrypt挖礦，GPU競爭力下降；幣價波動大。

>  適合對象

預算有限的新手，或有興趣嘗試dogecoin/litecoin的玩家。

3 Ethash：Ethereum Classic的「GPU樂園」

>  簡介

Ethash是Ethereum Classic（ETC）採用的PoW演算法，設計為記憶體密集型且抗ASIC，需要對一組動態資料集（DAG，約6GB）進行雜湊。

>  特點

· 記憶體依賴：DAG大小隨時間增長，2025年約6-8GB。

· 硬體：GPU為主流，ASIC效率低。

· 區塊時間：約15秒。

>  支援幣種

Ethereum Classic (ETC)

>  優缺點

· 優點：抗ASIC，適合GPU挖礦；去中心化程度高。

· 缺點：收益較低，需高效能GPU；DAG增長提升硬體門檻。

>  適合對象

擁有高效能顯卡、想嘗試非bitcoin挖礦的玩家。

4 其他演算法簡介

· Equihash（Zcash）：記憶體密集型，抗ASIC，適合GPU挖礦，強調隱私保護。

· RandomX（Monero）：CPU友善，抗ASIC，鼓勵普通電腦參與，維持去中心化。

· X11（Dash）：結合11種不同雜湊函數，節能且安全，支援GPU及專用ASIC。

圖表：主流挖礦演算法對比

註：硬體需求及區塊時間會因網路動態略有變化。litecoin和dash最初可用GPU挖礦，但最終被ASIC取代，GPU競爭力大幅下降。

04 挖礦演算法的未來趨勢

挖礦演算法的演進不僅受限於技術進步，還受能源成本、環保政策及去中心化原則的影響。在全球算力加速分佈、晶片製造技術迭代、區塊鏈生態多元化的背景下，未來挖礦演算法趨勢可能朝以下方向發展：

>  更高效的演算法與硬體適配

隨著晶片製造進入3nm甚至2nm時代，未來挖礦演算法將更注重硬體效能與能源效率的匹配。新演算法可能減少冗餘運算，在不犧牲安全性的前提下提升單瓦算力輸出，延長硬體壽命，減輕設備折舊壓力。

>  抗ASIC設計與算力分佈優化

為防止算力過度集中於大型礦場，更多項目可能採用CPU或GPU友善演算法。例如Monero的RandomX演算法能充分利用通用處理器的快取和指令集，幾乎讓ASIC優勢消失。

未來可能出現動態演算法（如定期調整雜湊函數或記憶體需求），抑制ASIC開發的經濟性，讓個人礦工有更長的參與週期。

>  綠色挖礦與碳中和目標

到2024年，全球bitcoin算力約有54%預計將使用可再生能源（來源：Bitcoin Mining Council），但能源消耗仍持續受到外界批評。

新演算法可能更適配間歇性能源（如風能或太陽能），並結合智慧調度系統。當可再生能源充足時自動提升算力，低谷時降低，從而減少碳足跡並降低電費。

>  PoW與PoS的平衡

2022年9月，Ethereum完成「合併」轉為PoS，年耗能下降超過99.95%，引發多項目對PoS的關注。

但PoW在安全性、無信任性、抗審查性上仍有獨特優勢。因此，未來可能出現混合共識機制（如PoW+PoS或PoW+PoA），以平衡去中心化與能源效率。

如何選擇合適的「數位淘金」演算法

挖礦演算法是加密貨幣世界的「數學密碼」，決定了挖礦門檻、成本與收益。不同演算法對算力、能耗、硬體效能的要求各異，直接影響挖礦利潤。

bitcoin採用的SHA-256演算法，以高安全性與高獎勵吸引專業礦工，但需昂貴ASIC礦機及低電價，對中小型礦工不友善。dogecoin和litecoin的Scrypt演算法，為新手提供低門檻「淘金」機會，可用GPU挖礦。Ethash、RandomX等演算法則設計為抗ASIC，旨在吸引更多參與者，促進去中心化。

無論是挑戰bitcoin的「超級難題」，還是探索dogecoin的「迷因財富」，理解挖礦演算法都是成功的第一步。