PPLNS礦池：加密貨幣挖礦中的高級支付結構

理解加密貨幣挖礦基礎

挖礦是保護工作量證明區塊鏈網路的基石。通過計算具有特定屬性的哈希值，礦工們共同保護加密貨幣網路，而無需集中治理。

比特幣在2009年推出時，由於挖礦難度和網路哈希率較低，標準個人計算機能夠有效地競爭區塊獎勵。任何計算機用戶都可以參與計算下一個區塊的哈希，並可能使用普通設備將新塊添加到區塊鏈中。

自然地，能夠每秒執行更多哈希計算的設備發現了更多的區塊。這一現實引發了挖礦生態系統的重大演變，參與者不斷升級他們的計算資源以獲得競爭優勢。

在嘗試了各種硬件類型(CPU、GPU、FPGA)之後，比特幣礦工最終聚焦於ASIC(應用特定集成電路)。這些專用設備專門用於挖礦操作，而不是一般計算任務。ASIC執行單一的專門功能——哈希計算，效率極高，使其他設備選項在嚴肅的比特幣挖礦操作中基本上變得過時。

挖礦池基礎知識

優質的挖礦設備僅代表成功的加密貨幣挖礦方程式的一部分。即使擁有多個高性能的ASIC，單個礦工在全球比特幣礦工的龐大網路中仍然是小參與者。盡管在硬件和電力上進行了大量投資，獨立成功挖礦一個區塊的概率在統計上仍然微乎其微。

區塊發現的不可預測性使得單獨挖礦在經濟上不確定——您無法確切確定何時或是否會獲得區塊獎勵。對於尋求穩定收入來源的礦工來說，加入挖礦池是最實用的方法。

考慮以下情況：你和其他九個礦工各自控制着網路總算力的0.1%。這使你有1:1000的平均概率發現一個區塊。每天大約生成144個區塊，你可能在統計上每週發現一個區塊。根據你的財務狀況、硬件投資和運營成本，這種獨立挖礦的方法可能是可接受的。

然而，當挖礦收入難以抵消運營開支時，資源共享變得有利。通過與其他九個礦工結合算力，您的集體團隊將控制網路算力的1%——從統計上看每百次找到一個區塊，相當於每天1-2個區塊。區塊獎勵根據所有礦池參與者貢獻的算力按比例分配。

這種協作模型定義了挖礦池的核心功能，挖礦池通過爲參與者提供更可預測的收入來源，已在行業中佔據主導地位。

挖礦池運營結構

大多數挖礦池指定一名協調員負責組織挖礦操作。該協調員確保礦工使用不同的隨機數值，以避免在嘗試創建區塊時出現計算冗餘。此外，他們還管理獎勵分配和參與者付款。各種計算方法確定獎勵如何基於每個礦工對池的貢獻進行分配。

按股支付 (PPS) 挖礦池模型

在挖礦池中，一種常見的支付方案是按分享支付(PPS)。在這一模式下，參與者會爲每個提交的“分享”獲得固定的支付，無論池是否成功挖掘出一個區塊。

一個股份代表一個哈希計算，展示了礦工的工作貢獻。雖然不一定滿足網路的難度要求以發現實際區塊，這些股份驗證了礦工對礦池的積極參與和計算貢獻。每個股份的支付看起來微不足道，但隨着時間的推移會積累出重要的意義。

PPS模型提供可預測的收入，與區塊發現無關，礦池運營商承擔與挖礦波動相關的財務風險。爲了彌補這一風險，運營商通常會收取額外費用——要麼直接向用戶收取，要麼作爲區塊獎勵的百分比。

按最後 N 股支付 (PPLNS) 挖礦池模型

按最後 N 股支付的模型 (PPLNS) 代表另一種復雜的獎勵分配系統。與 PPS 不同，PPLNS 結構僅在礦池成功挖掘一個區塊時獎勵礦工。在區塊發現後，系統分析最後 N 個提交的股份 (，其中 N 根據礦池配置而變化 )。

PPLNS獎勵計算遵循一個簡單的公式：您的支付等於您提交的股份除以N，再乘以區塊獎勵(減去運營商費用)。例如，區塊獎勵爲12.5 BTC且運營商費用爲20%，參與者總共獲得10 BTC。如果N等於1,000,000，而您貢獻了50,000股份，您將獲得礦工獎勵的5%(0.5 BTC)。

雖然這些支付方案在不同的挖礦池中存在各種修改，但PPS和PPLNS仍然是行業標準。盡管我們的討論主要集中在比特幣上，但大多數流行的工作量證明加密貨幣——包括Zcash、Monero、Grin和Ravencoin——都使用類似的挖礦池支付結構。

PPLNS與其他支付方式的技術比較

PPLNS模型相較於其他支付方案具有明顯優勢。與PPS不同，PPLNS根據礦工在特定時間範圍內或分享數量的近期貢獻來獎勵礦工。這創造了一個系統，使得在礦池連續找到多個區塊的“幸運”時期，穩定的礦工能夠受益。

技術上的區別在於股份的計算方式。PPLNS 僅考慮區塊發現之前最近的 N 個股份，創建了一個有效工作貢獻的“窗口”。這獎勵了那些保持持續哈希算力貢獻給礦池的忠誠礦工，同時可能對間歇性礦工造成不利，因爲如果他們在區塊被發現時沒有積極挖礦，可能會錯過獎勵機會。

對於評估不同礦池支付結構的礦工來說，PPLNS 通常提供更高的潛在獎勵，但伴隨更大的波動性，這使得它適合那些能夠容忍每日收益波動的用戶，以換取可能的更高平均回報。

挖礦池與網路去中心化

在審視礦池結構時，一個關鍵問題浮現：礦池中哈希算力的集中是否威脅到比特幣的基本力量——其去中心化的特性？如果單個實體控制了網路哈希算力的大部分，會產生什麼潛在風險？

這些擔憂是合理的。如果任何實體積累了網路哈希率的51%，他們理論上可以執行51%攻擊——可能會審查交易或甚至撤銷最近的付款。這種攻擊可能會嚴重損害加密貨幣生態系統的完整性和價值。

挖礦池是否固有地增加了此類攻擊的風險？雖然技術上是可能的，但實際考慮使得這種情況不太可能。即使前四大挖礦池理論上可以合作控制網路，這種行爲在經濟上也會自我毀滅。任何成功的攻擊都可能導致加密貨幣價格的大幅下跌，從而貶值攻擊者自己的持有資產。

此外，礦池不一定擁有他們協調的挖礦設備。如果礦工觀察到濃度出現令人擔憂的情況，他們可以迅速將自己的算力重新指向其他礦池。礦工和礦池運營商都有經濟激勵來維持一個去中心化的生態系統，因爲他們的財務回報取決於網路的持續安全和價值。

歷史事件中，當礦池的規模增長到可能令人擔憂的程度時，通常會導致礦池運營商和參與者自願減少哈希算力的努力。這種自我監管的行爲展示了有助於維護網路安全的利益一致性。

挖礦池經濟的演變

挖礦池自成立以來，從根本上改變了加密貨幣挖礦的經濟學。它們爲尋求可預測收入來源的礦工提供了必要的基礎設施，具有不同的支付方案，以適應不同的風險偏好和運營策略。

盡管絕對去中心化仍然是比特幣挖礦的理論理想，但當前的生態系統更準確地被描述爲“足夠去中心化”，以維持安全性。哈希算力的集中帶來了潛在風險，但經濟激勵自然會阻止破壞系統完整性的行爲。

比特幣的最終治理超越了礦工，還包括更廣泛的用戶、節點運營商和市場參與者生態系統。這種多方利益相關者模型提供了超越純挖礦分配的額外安全層，幫助確保網路在挖礦經濟學演變的情況下，仍能按照其創始原則繼續運作。