礦池 Mining Pool

比特幣的取得採用工作量證明 POW，Proof of Work，需要以電腦或設備的計算能力，尋找特定的數學條件爭取記帳權，以獲得區塊獎勵中的比特幣。

而隨著全球算力的整體提升，以單人挖礦 Solo Mining 面臨的競爭巨大，可能得到收益的概率極低。

市場中出現礦池 Mining Pool 的服務，是集結了眾人算力的一種合作機制，共同爭取記帳權，若礦池獲得了區塊獎勵，礦池再依照算力貢獻度比例，依照機制分配比特幣。

礦池 基本概念

• 算力集合 將多個礦工的算力集合，統一納入礦池伺服器

• 工作分配 礦池將工作量拆分，讓每個礦工在不同的條件範圍內各自進行計算，以提高整體效率。

• 貢獻度分配 若礦池成功取得記帳權，被稱為出塊，提交的工作量比例，依照不同礦池機制，分配取得區塊獎勵。

• 手續服務費 礦池本質上是一個中介協作的服務平台，通常以營利為目的，以及技術維護成本，會從分配獎勵中抽取部分費用，約為 1~5%。

礦池 運作方式

• 算力集合 礦池通常透過 Stratum 協議，將大量礦工連接至同一套挖礦協作系統，使所有參與者根據同一個區塊模板Block Template 共同搜尋候選區塊的有效解。

  各個礦工是在本地端進行 SHA-256 雜湊運算，但所有結果依照礦池再進行統計與調配管理。本質上是一種算力分配的協調機制，而非集中式計算系統。

• 工作驗證分配 礦池會建立區塊模板 Block Template，將計算任務分配給各個礦工，為避免計算重複內容，會依照不同的工作參數，讓礦工進行不同的搜尋空間工作

  • ExtraNonce 分配
  • Coinbase Transaction 差異化
  • Job ID 管理
  • Timestamp 更新 各個礦工不需要找到符合比特幣網路難度要求的區塊解，只要找到符合礦池 Share 難度要求的雜湊值時，便可向礦池提交一筆工作證明，稱為 Share。 Share 並不代表成功挖出區塊，而是代表礦工完成了符合礦池分配的計算工作。

• 營運管理 礦池除了算力協調以及收益分配，還有提供其他的技術以提升整體效率

  • 礦工連線管理
  • 節點架設運作
  • 區塊模板建立
  • 工作驗證
  • 收益結算
  • 安全性防護

• 獎勵機制 礦池成功收到區塊獎勵後，會依據貢獻度進行收益分配，而不同的礦池有著不同的分配機制

  • PPS（Pay Per Share） 不論是否出塊，依照提交的 Share 數量直接支付獎勵。
  • FPPS（Full Pay Per Share） 在 PPS 基礎上，再將區塊交易手續費一併納入計算。
  • PPLNS（Pay Per Last N Shares） 依照最近一段時間內提交的 Share 數量進行分配。只有在礦池成功出塊後才會產生收益，因此波動較大，但長期通常較接近實際挖礦產出。
  • PROP（Proportional） 依照單次出塊週期內各礦工提交的 Share 比例分配獎勵，僅在礦池成功出塊後進行收益分配。