用电脑…挖矿？

所谓挖矿就是让电脑执行特定程序，迭代找出某个值nonce代入符合HashFunction（TXs+nonce）< TargetDifficulty的解来给自己「挖出」一些加密货币。Bitcoin用的函数是两次的SHA256，而Ethereum则是使用自己发明的Ethash算法。

挖矿的本质就像买乐透，尽管内存块奖励是先抢先赢，算力强的矿工也只是「较有机会」挖到矿，小矿工理论上仍能取得成比例的报酬。但随着全世界的人不断不断的投入资源、建置更多的挖矿设备，现在以个人之力挖到矿的机率已经非常非常小。

以Ethereum为例，一张中高阶显卡每秒可以做三千万次Hash，但挖到矿平均需要一千两百兆次的尝试（2017/7/16），算起来平均要1.26年才会挖到一次，普通矿工根本没办法承受如此不稳定的收入。

凭个人之力挖矿太看天吃饭，矿工们合起来建造了矿池。

基本上，矿池要解决的是矿工收入不稳定的问题，它把散落的运算资源整合起来一起挖矿，挖到之后再按照每个矿工的贡献比例分钱下去，概念上就像集资包牌买乐透，用众人之力把收入的机率分布摊平。此外，矿池负责维护节点运作，矿工可以专心在运算上，也降低了挖矿的成本，矿池则收取少量手续费。

理想的矿池和矿工之间的分工大致是这样：矿池藉由连接内存块链网络的节点接收交易信息，产生待打包的内存块广播给矿工，并分配每个矿工负责寻找nonce的范围。通常矿池会设定一个比较低的门坎，可能是实际target difficulty的1/1000000，矿工找到符合的nonce就回报给矿池，矿池验算后就记录为一个share，再用每个矿工提交的share估算贡献比例。因为矿工已经筛选出一些不错的nonce，矿池可以很容易的从中找出够小的值去符合真正挖矿的标准，层层过滤的过程和淘金矿倒有几分相似。

就像跟人包牌买乐透怕被独吞一样，难道矿池不担心矿工把可以挖到矿的nonce私藏，只把挖不到但符合share标准的nonce交出来混钱吗？答案是否定的，因为在开始挖矿之前，我们要先决定好的那个TXs交易纪录内存块里面，就会标示这个块的miner是谁，所以当矿工对着矿池给好的数据做运算，找出来的valid share就具有专一性，即使矿工真的找到某个符合Hash（“TX”+nonce）<TargetDifficulty的值想要自己私藏拿去领赏，最后仍是矿池会收到钱，这个矿工还会少一个share，理论上没有动机这么做。

矿池不担心矿工卷款潜逃，但要如何公平地分配收益仍是个困难的问题。目前比较常见的分润模式有：PPS（Pay Per Share），PPLNS（Pay Per Last N Share），RBPPS（Round Base Pay Per Share）三种，各有优缺点和不同的风险承担角色。

采PPS模式的矿池会在矿工每次提交share的时候立刻认列，是最简单好懂的模式。每个share的价格是预先决定并动态调整的，相当于矿池「买」了这个share，矿工的收入稳定，而实际挖到的块多寡则由矿池概括承受，所以通常会抽取较高的手续费。

相较之下，PPLNS模式只会在矿池确定有收入的时候才发钱。每次挖到矿会参照矿工前一段时间的share数分配收益，波动由矿工和矿池共同承担，通常会用随时间递减的权重计算，收入较为平滑，但实作上会比较复杂一点。

至于RBPPS则完全由矿工承担风险，它像PPS一样实时认列，但不直接发钱，而是登记为一个share，每次挖到块称为一个round，再依照这个round期间你占的share比例分润，矿工收益完全看矿池出块是否稳定。

因为实作起来简单，RBPPS是目前许多开源矿池采用的模式，但也存在着一些问题，对总算力低的矿池而言出块间隔长短并不稳定，随着矿工们的share持续累积，继续挖矿的收益期望值会随着分母上升而递减，矿工有经济诱因在很久没出块时切到其他矿池挖矿，等本来的矿池出块后再切回来，但如果每个矿工都这么做，矿池就停摆了。

import random

selfshare = 0.0
totalshare = 0.0
x=0.9
y=0.09
z=0.01
selfreward=0.0
poolreward=0.0

for i in range(10000):
	if totalshare <=1:
		selfshare+=z
		totalshare+=(y+z)
		if random.random()<0.1:
			selfreward+=5*0.1
			poolreward+=5*0.9
			selfshare=0
			totalshare=0
	else:
		totalshare+=y
		if random.random()<0.09:
			selfreward+=5*selfshare/totalshare
			poolreward+=5*(1-selfshare/totalshare)
			selfshare=0
			totalshare=0
		else:
			selfreward+=5*z/(z+x)

print(selfreward)
print(poolreward)

此外，也有矿池采用类似线上游戏的DKP制度，矿工每次挖到块会累积credit，当有块挖出来的时候就由当时credit最高的矿工全拿，并把他的credit归零。但这种模式显然对小矿工不利，期望值算起来大矿工会拿到不符比例多的额外收益。

总的来说，不同的分润模式都是在追求矿工收入稳定、公平、低矿池风险之间的权衡。大矿池有足够的资源请工程师优化系统，也较能提供矿工稳定的收入，小矿池则有灵活的优势，可以经营名气尚小的潜质币种。

营运矿池的各种经济考察

通常矿工在意的不外乎是矿池的手续费高低、收入波动、服务器稳定度三项重点。矿池收取的手续费除了要付维护系统跟电费的开支，还要在给矿工发薪水的时候承担链上（on-chain）交易的手续费，所以一般会在累积到一大笔钱的时候再一次性支付。当矿池规模渐渐扩大的时候，光支付就会产生庞大的交易流量，常常处理不完造成堵车。

最近有Ethereum矿池尝试用智能合约实现类似Bitcoin单笔交易包含多地址支付的功能，但似乎会让交易所钱包辨识失败，猜测原因是因为底层节点geth的监听功能filter只会对交易的第一组地址有反应，导致后续的交易没被听见，以致于无法触发交易所入账的事件。满期待交易所能改一下构架，否则都不能用智能合约支付，对许多Ethereum应用来说也挺困扰的。

目前已经可以在GitHub上找到几组开源的矿池程序，稍有经验的人都能轻易的架起矿池。但尽管架池简单，经营倒挺困难，要找到足够的矿工和算力加入才能确保收入稳定。比起矿工是单纯的设备成本收入考察，经营矿池有时候更像在经营社群，需要培养一定的群众，提供不错的周边服务，才能让矿工愿意在收益变化的时候不至于军心溃散，肯留下来跟着矿池一起打拼。

原文链接：https://medium.com/taipei-ethereum-meetup/%E5%8A%A0%E5%AF%86%E8%B2%A8%E5%B9%A3%E8%88%87%E4%BB%96%E5%80%91%E7%9A%84%E7%94%A2%E5%9C%B0-21a52c51427f

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