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矿池的行业现状与痛点

1.1矿池的行业背景

市场上的挖矿可以分为两种方式，一种是 Solo（个人） 挖矿，一种是矿池挖矿。

下文以比特币为例对矿池进行解析：

Solo模式的特点是矿工节点运行着一个独立的比特币网络节点，所以，矿工节点具备两个基础功能：网络路由（维护可信节点IP列表）和本地全链数据备份。这带来两个问题：

1）硬盘和带宽要求大

数据本地存储需要的硬盘空间也越来越大，已经百G左右。

2）挖矿成功概率极低

比特币是基于POW共识机制的，随着全网算力的指数级提升，个体的算力所占的比例越来越低，也就意味着获得记账权的概率越来越低，挖矿成功率越来越低，2018年7月6日全网算力约35.74Eh/s，一台蚂蚁大陆S9i算力有13.5T，则出块概率约260万分之一，每天还有电费、网费、管理费的投入。面临着挖矿数月不能出块的风险。

于是为追求更持续稳定的收益，矿池模式出现了。矿池的出现，极大降低了矿工的技术门槛，只需与矿池连接，给矿池提供有效算力计算出的share提交即可，而不必去关心矿池用哪些软件、哪些技术、怎么选择交易打包、如何构造打包区块以及打包成功之后如何尽快发布到比特网络等问题。

从此，数以千计的Solo矿工们聚集在一起，共享自己的算力，并分享其中某个矿工获得的奖励，“挖矿”行为因此从Solo挖矿进阶为“矿池”协作挖矿。

1.2矿池的市场格局

截至7月3号中午11:00，按照最近三个月的矿池份额，排名前六的矿池占据矿池79.2%的份额，分别是btc.com（占比25.5%）、蚂蚁矿池（14.5%）、SlushPool（11.0%）、ViaBTC(10.0%)、BTC.TOP（9.2%）、F2Pool（9.0%）其中5家来自中国，BTC.com、蚂蚁矿池、ViaBTC与比特大陆有直接关系；前10名的矿池只有两家来自国外，分别是来自捷克的SlushPool和创立于俄罗斯的BitFury。

近3个月BTC矿池份额图

截止时间：20180723

数据来源：BTC.com

1.3矿池行业面临的痛点

1）DDoS攻击

一旦矿池遭遇拒绝服务攻击，将与矿机断开连接，所有矿工的算力将浪费。

2）资金安全

比特币挖矿行业涉及到资金保管与支付，安全问题是重中之重。

3）传播网络

建立高速的传播网络是降低孤块率的要求，同时也应该减少报块数据延迟。

4）网络稳定性

考虑到全球网络的互通问题以及国内网络的特殊情况，应确保网络连接的稳定性。

5）数据结构复杂性

矿池涉及到数据库的读写，如何降低矿池数据结构的复杂度，以提高效率和稳定性维护系统重点。

6）算力支持

由于部分矿池的代码开源，商业模式可复制；算力越多，出块概率越大，矿池的现金流越稳定，所以矿池行业最大的痛点是是否有足够的算力。

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矿池经营模式介绍

2.1矿池协议与角色

1）矿池协议：

“矿池”通过一种专有的协议，来协调成百上千个矿工。矿工在建立矿池账号后，设置他们的矿机连接到矿池服务器。矿机在线上运行挖矿时，需要保持和矿池服务器的连接，和其他矿工同步工作。

常用协议包括：Stratum（STM协议）& getBlockTemplate（GBT协议）和已经过时了GetWork（GWK协议）。

2）角色：

“矿池”中的角色包括：

矿工：按照算力贡献份额来赚取相对稳定的奖励；

矿池管理员：收取一定比例的手续费，矿池管理员也可以作为Solo矿工参与算力贡献。

2.2 矿池准入条件与奖励分配机制概述

1）矿池对任何矿工开放。矿池中的某一个矿工成功挖矿之后，出块奖励支付到矿池的固定比特币钱包地址。奖励不属于挖到矿的矿工，而属于整个矿池。

2）矿池会设置一个奖励分配的“阈值”，这个阈值是针对每次计算的TargetHash值的难度目标，通常比比特币网络难度低1000倍以上。比如，全网的挖矿难度为开头连续10个0的Hash值，矿池设置的难度阈值为开头连续7个0的Hash难度；矿池中的某一个矿工成功挖到矿后，那些成功进行Hash计算，并且达标矿池难度阈值的矿工可以分享到奖励。

3）奖励的分配，并不是挖到一个矿之后，立即分配的，而是当挖矿奖励累积到矿池设定的一定量之后，进行一次奖励的分配，或者按照固定时间如每天进行一次结算。

2.3 矿池的分类

市场上主要有托管矿池和P2P矿池，由于P2P矿池的效率低，所以这种模式渐渐淡出市场。

1）托管矿池

即一个公司或者个人经营矿池服务器，矿池服务器的所有者作为矿池管理员，他从矿工的收入中收取一定比例的管理费。

矿池服务器连接到比特币节点，并保存维护一个完整的区块链完整副本；所以，矿池服务器可以替代矿池中的矿工进行交易的验证。矿池协议服务器在整个矿池网络中，属于一个中心化的节点。而中心化的节点就会出现两个方面的问题：节点作恶(管理者可以使用矿池进行双重攻击或者使区块无效)或者节点故障（断联导致的矿池矿工集体瘫痪）。

2）P2P矿池

P2Pool是一个点对点的挖矿矿池，没有中心管理人，通过将矿池服务器的功能去中心化，实现一个并行的类似区块链的系统。

该系统是一个难度低于比特币网络即时难度系数的区块链系统。份额链允许矿工在一个去中心化的池中合作，以每30秒的间隔出块，并获得份额。份额块标记着每个矿工的算力贡献。当某一个份额块的难度系数符合比特币网络时，他将被广播并被后链至比特币主链上。

P2Pool中的矿工需要是专业的矿机，需要充足的内存和硬盘空间以及带宽，每一个矿工本地不仅仅需要维护一个完整的比特币区块链副本，还需要维护一个份额链全量副本以及还要运行一个专业的P2Pool软件。奖励分配的方式与托管矿池相似。

2.4 矿池收益结算模式

市场上存在多种收益结算模式，主流挖矿模式包括：PPS、PPLNS、PPS+和SOLO模式，矿池在挖矿过程中也有联合挖矿的模式，这种方式既解决了算力浪费，同时又可以帮助一些币种，例如DOGE等抵御51%攻击。Proportional等挖矿模式则只在矿池的历史上短暂存在过，或者只是提出过概念而未实施。除联合挖矿模式外，尽管不同的结算模式计算公式不同，但是因为挖矿的奖励来自于区块奖励和手续费，来源是固定的，所以各种结算方式的收益拉长时间线后，均值都是相同的。

挖矿模式一览：

PPS：即根据解决问题所做的贡献决定金额。用户可以立即提取自己赚到的奖励。奖励是由矿池中的现有余额支付的。PPS全称为Pay Per Share。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。

PPLNS：和PPS很类似，全称Pay Per Last N Shares，“根据过去的N个股份来支付收益”，每过一段时间交易费也会被加入到区块奖励中，然后分摊给矿工。这意味着，所有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，如果矿池单位时间内能发现很多区块，那么分红会非常多，如果矿池一天下来都没有能够发现区块，那么大家也就没有任何收益。同时，由于PPLNS下，具有一定的滞后惯性，挖矿收益会有一定的延迟。

PPS+：可以理解为PPS+PPLNS结算的组合，PPS+模式在矿工中接受程度最高。每个区块的挖矿收益=爆块奖励（12.5个BTC）+本区块交易手续费（约为爆块奖励的1.9%），爆块奖励使用PPS方式结算保证基本收益，交易费用将根据PPLNS计算方法支付，提供激励。

SOLO：矿机爆块才有收益，如果矿机爆块可获得该块扣除手续费的所有收益，如果矿机不爆块则没有收益

Proportional：在每一轮奖励分发的过程中，矿工按照他们提交的份额获得区块的。份额收益取决于矿工在每一轮已经提交的份额，因此，hoppers将获得超额收益，而稳定的矿商却获得更少的收益。这是最糟糕的奖励制度，不能被使用。

Slush’s method：每一份额都会标记一个分数，分数这取决于提交的时间（时间的指数函数），而块的奖励是按照他们的分数来分配的。从历史上看，这是第一个专门用来对抗跳跃的方法，尽管它是不完整的，一些跳跃仍然是可能的。这种方法完全可以被间歇的矿工使用，他们的长期平均回报不会受到影响。不过，间歇性矿工的差异将尤其严重。

Geometric method：这是一种更精确地实现Slush’s method。随着更多份额的提交，份额的回报会呈指数级下降。经营者收取可变费用以维持稳定的历史。该方法的总方差很高，但其在经营者和矿工之间的分布是可调的。PPS是这种方法的一种特殊情况。

SMPPS：奖励的发放与PPS类似，但是上限不超过矿池内的总额。

ESMPPS：在这种规则下，所有的矿商收到相同份额的奖励。

Double geometric method：这是一种混合了geometric method 和 PPLNS，包括前者和后者的指数版本作为特殊情况。随着未来份额的数量和被发现的区块数量增加，份额会呈指数级衰减。成熟度、方差和操作风险是可调的。

联合挖矿：联合挖矿是指在挖一种币的同时，会赠送另外一种币。

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矿池行业市场格局

3.1 矿池领军企业一览

根据近三个月的统计数据，国际排名前六的矿池有三家与比特大陆有直接关系，其中BTC.COM是比特大陆技术团队打造，AntPool是比特大陆直属品牌，ViaBTC是比特大陆A轮领投的企业。

主流矿池信息对比图