比特币“挖矿”原理介绍比特币的主要原理及其背后的区块链技术如下(图1):

建立一个全球分布式账本，参与账户验证和打包的每一个节点都可以查询到自创建以来所有存储的交易明细，保证任何账户的一笔钱都不会被二次花掉。

每10分钟发生的交易被分组为“块”，使用加密签名技术，后一个块用前一个块的签名信息给自己签名，形成一个签名“链”。这样的“区块链”可以保证账户和交易信息不会被篡改。(图1红圈)

每时每刻，未经确认的交易都会被广播到全网，然后每隔10分钟，所有愿意参与验证交易的节点(比特币矿工)都会选择一些未经确认的交易进行验证，打包成一个“块”，对抗历史区块链。但是，比特币矿工包装的区块并不都是有效区块，接下来，他们需要参加一场难度越来越大的算术比赛，让获胜者的成绩得到全网的认可和奖励(新发行的比特币)(图1中的绿色圆圈)。

同时，当多人获胜时，需要通过投票机制保留仅一名矿工产生的结果，并使其他人的确认无效。

图1中的蓝色圆圈更详细地解释了块的组成和生成:最后确认的块的数字签名放在头部，以确保形成“链”，中间的数据部分保存由矿工选择和验证的事务，尾号和该块的数字签名在尾部。

区块链主要依赖于hashtable(一种字符串变换操作)计算的一个性质:用Hashtable的已知输出很难计算出Hashtable输入的原文——“单向”。所谓“挖掘”的本质是对块中的交易信息计算一个哈希值作为签名，但并不是所有的哈希值都有效，人为规定结果串的头由几个连续的零组成。

为了得到这样一个特殊哈希值，“挖掘者”只能在交易信息中添加一个随机尾数，然后计算该哈希值，试图得到一个符合要求的值，如果结果不满意，只能改变尾数进行重新计算。

“挖掘”的本质是反复计算随机串的哈希值，检查结果串是否满足头中有足够多零的要求。为了保证每个块的生成时间有足够的间隔，“挖矿”所需的零人头数会周期性自动增加，人为增加了随机数“试运气”的计算难度。

采矿设备基本盈利能力分析在矿山购买比特币矿机的根本目的是通过消耗电力获得比特币，然后将比特币变现以支付资金投入的摊销、电力和少量人工工资，最终获取利润。所以，要分析比特币挖矿设备和矿机行业能否盈利，首先需要了解比特币矿运营。

挖矿的本质可以简单理解为世界上所有的挖矿设备通过计算随机数的哈希值一起抽签，抽签的中奖概率就是设备的计算力/整个世界的总力；中标后，四年内比特币收益基本保持稳定，但大约四年后会跳涨一半一次。

但是，对于单个钻头机器采矿设备来说，一旦制造出来，它的收入就在不断减少，因为世界上的计算能力在不断提高。

提高矿机计算力有几个因素:

当最新技术的采矿机械设备投放市场时，计算能力将成倍增长。

当比特币的价格相对稳定，矿用机械设备的生产率相对稳定时，计算能力的增长速度趋于减缓到线性增长，增长速度主要受矿用机械设备生产率的制约。

当比特币价格开始下跌时，这个阶段的投资和挖矿可能会出现亏损，下游投资需求放缓，导致计算能力增长缓慢。

由于单台矿机的胜率是装备计算力/全局总力，而全局总力不断增加，单台矿机的收益会不断减少，逐渐趋于零。然而，单个采矿机的电力消耗(主要运营成本)几乎是恒定的。所以当启动矿机获得的比特币兑换成现金后，还不够交电费。除非未来比特币涨价，否则矿机本质上就报废了，不应该再开了。

矿山矿机报废的主要原因是新一代矿用硬件(主要依靠提升设备制造技术水平)提高了运算速度，降低了能耗。

因此，从本质上来说，矿山存在着“军备竞赛”的需求。当其他矿山大规模采用先进技术制造的设备时，自己的矿机将面临被淘汰的风险，采用先进技术的ASIC应适时跟进。

我们可以得出第一个结论:在比特币价格不变的情况下，矿商需要不断更新更先进的挖矿设备。

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比特币价格与矿机行业订单关系分析图2中的分析假设比特币的价格不变，但比特币的价格自诞生以来一直处于大幅波动之中。

本节将分析比特币价格的长期变化，其对矿机盈利能力和矿机运营商需求的影响。

图3中，绿色曲线显示，当比特币对美元/人民币等法定货币的价格上涨并保持一定水平时，同一矿机的法定货币收益率曲线明显高于黑色曲线。

紫色区域表示同一台矿机可能的超额利润。从图中可以看出，紫色区域的面积并不小，这意味着比特币价格的暴涨暴跌对矿机的盈利能力影响很大。

当比特币价格快速上涨时，投资者和投机者可能对矿机运营的投资回报有更高的预期，从而刺激矿山的新建和扩建，增加上游矿用硬件厂商的订单；

比特币价格长期低迷，挖矿就会无利可图，矿会减缓矿机的扩张和升级。这时候上游矿用五金厂商的订单就会锐减。

第二个结论:上游矿用硬件厂商的订单与业绩和比特币价格高度正相关。

采矿作业背后的经济分析

比特币矿场运营是一项高风险的商业活动，主要是因为:

矿主无法预测矿投产后一段时间内比特币的价格。如果比特币价格过低，矿机可能会因为产量无法覆盖电费而无法收回矿机的资本支出，提前报废，造成亏损。

矿主无法预测矿井投产后一段时间内全网计算能力的提升。即使比特币价格基本稳定，全网计算能力大幅提升(通常是新一代矿机投产导致)，仍可能导致矿机提前报废，投入矿机的资本支出无法收回。而全网计算能力的增长，主要取决于吸引多少资本进入矿机行业，以及下一代矿机的性能，很难预测。

虽然矿主无法预测影响未来盈利能力的两大变量:比特币价格P和网络计算能力C，但考虑到理性经纪人的假设，投资矿山的人会根据现状做出投资决策。

在假设当前币价不变，全网计算能力按一定规律随时间增长的情况下，如果新矿机可能造成两种损失，我们可以认为投资新比特币矿机的冲动会受到抑制:

如果比特币价格波动导致最先进的矿机产量无法覆盖电费，导致经营亏损，那么最先进的矿机应该立即关停，这意味着更不可能再购买同样的矿机。

我们认为，这个价格和全网的计算能力结合起来，可以看作是矿用机械设备供需的一个“强拐点”，即矿用机械设备的需求会因比特币价格低而长期低迷。

虽然目前币价启动矿机的运营利润不高，但全球计算能力仍在快速增长。在可预见的未来，如果货币价格不大幅上涨，新增矿机将无法收回固定资本支出，理性矿商的投资冲动将会下降。

我们认为这种货币价格和网络计算能力的结合可以看作是矿山机械设备供求关系的“弱平衡点”，即除非更先进的矿山机械设备投放市场，否则理性的矿山投资者会减少资本支出。分析师:刘雪枫张张(广发证券)

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