12000美元大关，详解比特币产业链商业模式

分析师：黄乐平

比特币最初被设计为基于密码学的去中心化网络。 相互独立的矿工通过进行工作量证明计算形成共识，以维持网络的运行并获得收益。 然而，币价上涨带来的收益增加，带动了比特币生产过程中专用挖矿设备（矿机）、联合挖矿服务（矿池）等商业模式的出现。

在交易过程中，由于比特币网络交易速度慢等问题，出现了第三方信任交易所、托管银行等提供类似于当前金融业功能的机构，整个网络不断演进走向集中化。 在本报告中，我们介绍了这些行业的商业模式和技术细节。

▌比特币产业链逐步向中心化演进

2008年，“中本聪”提出比特币是一个基于密码学的去中心化网络。 独立矿工使用家中PC通过工作量证明形成共识，维护网络运行比特币的运行模式，获取收益。 用户通过钱包实现点对点支付，整个交易不需要银行等可信赖的第三方机构支持。

随着比特币网络规模的扩大和币价上涨带来的收入增加，比特币网络遇到了矿工收入逐渐减少、交易处理速度缓慢等问题。 为了解决这些问题，新的商业模式如（1）专用挖矿芯片； （二）矿池； (3) 矿场； (4)交流已经出现。 整个网络正在向中心化方向发展。

矿机是专门用于挖矿（工作量证明计算）的计算机。 该矿机的特点是采用大量专用矿机芯片进行并行计算，实现了远超CPU/GPU等传统通用芯片的能耗比和性能。 计算设备硬件的性价比。

通过参与竞争性记账，比特币矿工获得比特币网络的奖励和交易发起者支付的交易费用。 目前矿工一般都是加入某个矿池，参与联合挖矿。 矿工在一定时间内可以获得的收益，与矿机成本、电费、网络算力、自贡献算力、币价等因素有关。

矿池的主要功能是通过专门的挖矿协议，协调大量矿工一起挖矿。 挖矿成功的奖励先支付给矿池，矿池再根据每个矿工的贡献进行收益分配。 矿池从中收取一定比例的费用。 通过加入矿池，比特币用户一方面可以避免运行全节点； 另一方面，它也可以减少挖矿收益的方差。 据BTC.com统计，前6大矿池目前垄断了72.9%的算力，不参与任何矿池的独立算力不到总算力的3%。

矿场是专门为矿机提供托管服务的数据中心。 矿场的作用是物理上将矿机集中在电价低的地区，利用低电费获取更大的收益。 从中国的角度来看比特币的运行模式，一般会选择电力资源丰富、电价便宜的地方，比如内蒙古、四川、云贵高原、新疆等。 据blockchain.info统计，2018年中国矿场约占全球的58%。

交易所：提供加密资产的链下交易平台。 由于比特币区块链区块大小设计的限制，每秒只能处理7笔交易，无法支撑快速上升的交易需求，因此交易所应运而生。 交易所主要提供：1）法币与加密资产的兑换服务； 2）不同加密资产之间的兑换服务； 3）杠杆交易等融资服务。

▌产业链主要环节介绍

矿机：从CPU/GPU挖矿到ASIC挖矿

比特币、以太坊等主流加密资产采用哈希运算等工作量证明的形式进行竞争记账。 作为记账成功的奖励，参与记账的节点（矿工）得到 1）交易发起方支付的交易手续费； 2）比特币网络新产生的区块奖励（比特币）。 矿工的主要成本包括 1）哈希运算的电费； 2）矿机的初始成本和折旧。

比特币矿机是专门用于挖矿（工作量证明计算）的计算机。 该矿机的特点是采用大量专用矿机芯片进行并行计算，实现了远超CPU/GPU等传统通用芯片的能耗。 比和计算设备性价比高。

最新的Intel CPU挖矿性能为20MHash/s，Nvidia的GPU性能约为400MHash/s。 2012年第一款矿机专用芯片烤猫BE100年初达到850GH/s，最新一代蚂蚁S15达到28TH/s（1T=1024G）。 在性能方面，已经下降到GPU的1/10000。 使用专用芯片以外的方法进行挖矿在经济上不再可行。

以太坊等部分加密资产认为ASIC挖矿有损加密资产社区的公平性，因此调整算法限制ASIC挖矿的性能。 这些加密资产的挖矿目前以 GPU 方式为主。

由于能耗比是矿机芯片的主要性能参数，因此矿机芯片一般采用最先进的半导体制造工艺生产。 从台积电一季度业绩披露可以看出，矿机芯片、苹果手机芯片、英伟达等GPU芯片成为台积电7nm等最先进工艺的主要用户。 除了采用最先进的半导体生产工艺，矿机厂商还通过采用自有低功耗IP等方式降低整体功耗。

▌币价、在线算力、矿机销量的关系

我们注意到比特币价格和网络计算能力之间存在动态平衡。 线上算力直接影响矿机销量。

比特币价格处于上升通道时：市场相对火爆时，预计挖矿收益增加，回本期缩短，带动矿机价格和销量上涨，新计算能力将继续增加； 直到某个节点，新的矿机预计如果回本周期不吸引，部分矿机退出，达到动态平衡状态。

比特币价格处于下行阶段时：市场不景气时，预期挖矿收益下降，回本周期延长，矿机价格和销量下调，算力增速下降，部分矿工将继续退出； 直到某个节点，单台矿机的经济效益达到向上拐点，吸引矿工再次加入，达到动态均衡状态。

▌矿工：比特币网络的维护者和受益者

通过参与竞争性记账，比特币矿工获得比特币网络的奖励和交易发起者支付的交易费用。 目前矿工一般都是加入某个矿池，参与联合挖矿。 矿工在一定时间内可以获得的收益，与矿机成本、电费、网络算力、自贡献算力、币价等因素有关。 一个简化的收益公式如下。

► 矿机成本：矿工可以通过选择不同的矿机来控制矿机成本，但这也会影响矿机的算力。 一般新一代矿机的成本都比较高，但是算力的贡献也很大。

► 电费：矿工可以选择在电费低的地方挖矿，或者通过加入电费低的矿场来降低电费。

► 网络总算力：矿工无法控制。 长期来看，还要看币价走势。 币价上涨会导致总算力增加，最终达到均衡。

► 自贡献算力：取决于矿机算力。 但由于全网算力庞大，单台矿机很难获得收益，所以几乎所有的矿工都选择加入矿池来增加节点的算力和挖到比特币的概率，进而获得通过矿池共享模式获得相应的收益。

► 币价：矿工无法控制，要看比特币行情。

▌矿池：算力逐渐集中

矿池的主要功能是通过专门的挖矿协议，协调大量矿工一起挖矿。 接入矿池的矿机在挖矿过程中与矿池服务器保持连接，与其他矿机同步工作。

矿池中的矿工共享奖励。 成功挖矿的奖励支付给矿池的比特币地址，而不是个人矿工。 一旦奖励达到一定阈值，矿池服务器将奖励支付给矿工的比特币地址。 通常，矿池服务器会为提供矿池服务收取一定比例的费用。

对于矿工来说，与个人挖矿相比，加入矿池有两个好处。 一方面，它可以避免运行比特币全节点所需的存储和带宽成本； 另一方面，它可以通过与其他矿工分享收益来提高挖矿收益的稳定性。 2018年12月3日全网算力约为38.88EH/s，一台蚂蚁S9算力为13.5TH/s，理论上一天可以挖出0.063%的比特币。

据BTC.com统计，前6大矿池目前垄断了72.9%的算力，不参与任何矿池的独立算力不到总算力的3%。 在过去的一年里，95% 的比特币都是由矿池开采的。

▌矿池商业模式与收益

挖币成功的关键是在全网率先找到有难度的随机数。 当矿池收到下一个区块的难度后，会把该区块的难度分成许多难度较小的任务，发送给矿工进行计算。 矿工完成任务后，将结果提交给矿池。 这个过程算作矿工提交份额。 假设全网难度要求n的值为100，即前100位为0，矿池可能会给矿工分配一个任务，要求前30位为0，然后从所有提交的任务，寻找任何巧合的前 100 位目标值为 0。

不同矿机的算力不同，矿池会根据算力分配不同难度的任务。 例如A矿机额定算力为5T，B矿机额定算力为10T，则矿池给A矿机分配任务要求前5位哈希难度为0，且B矿机的任务可能是哈希难度的前10位为0。

找前10位为0比找前5位为0难得多，而且前10位为0成为合格目标值的概率也大于第一个为0的概率5位为0。因此，从概率上来说，B矿机贡献正确答案的概率要大于A矿机。

▌Mine：挖矿的数据中心

矿场是为矿机提供托管（Hosting）服务的数据中心。 矿场的作用是物理上将矿机集中在电价低的地区，利用低电费获取更大的收益。 从中国的角度来看，一般会选择电力资源丰富、电价便宜的地方，比如内蒙古、四川、云贵高原、新疆等。

据blockchain.info统计，2017年全球比特币用电量达227亿千瓦时，其中中国矿场约占全球70%。 2017年9月4日，央行限制比特币交易所在中国的运营； 11月，互联网金融监管办公室召开会议，讨论引导矿场退出问题。 央行要求地方政府从供电入手，逐步缩小比特币矿场规模。 在政策不利的情况下，不少矿山开始向海外转移。

由于矿场选址的两个条件：1）电价低； 2）低温，加拿大、俄罗斯、冰岛等地区逐渐成为挖矿的首选地区。 中国最大的两家矿场雷比特和微比特分别在加拿大、冰岛和美国设立了分支机构。

矿场运营的另一个压力来自比特币价格的下跌。 2018年12月4日，比特币价格为3859美元，较年初最高点下跌70%。 会因成本压力而选择退出市场。

主要交易所：Coinbase、Circle、火币、币安

兑换交易包括货币对货币的交易以及法定货币与加密资产之间的交易。 盈利方式主要有两种：交易手续费和上币手续费。 1）交易手续费：概念类比证券交易所，根据交易的实际情况，收取千分之一到千分之四不等的交易手续费； 2）上币费：数字资产想要登陆交易所，需要缴纳申请费，从一百万到一千万人民币不等。

我们认为交易所可以分为两类。 一类交易所注重合规，只支持法币和加密资产的兑换，如Coinbase、Circle； 另一类侧重于增加交易量和增加交易所的活跃度，例如Binance，Huobi等。我们认为合规是未来的大方向，交易所将争取获得更多国家牌照以扩大业务。

Coinbase：估值最高的交易所，向合规方向发展

Coinbase是美国知名的加密资产交易平台。 成立于2012年，总部位于美国旧金山，目前拥有来自33个国家的2500万注册用户，月活跃用户60万。 Coinbase自成立以来已完成7轮融资，融资总额5.25亿美元，最新估值80亿美元。 投资方包括著名基金TigerGlobal Management、Union Square Ventures、Andreesen Horowitz、IDG Ventures等。此外还有纽约证券交易所NYSE、美国著名金融机构USAA、东京银行等知名传统金融机构、日本和三菱金融集团 MUFG。

Coinbase是合规的典型代表，拥有美国乃至全球几乎所有的合规牌照。

依托合规牌照，Coinbase在全球发展加密资产全生态链和全球化布局：

Circle：致力于打造加密资产生态圈

Circle成立于2013年，是一家提供加密资产交易平台和加密资产存储的初创公司。 创始人是 Macromedia 前技术总监 JeremyAllaire 和 Sean Neville。 目前其业务包括CircleTrade场外交易服务、Poloniex交易平台、CircleInvest和CirclePay等。

Circle的主要投资方包括高盛、IDG资本、Pantera、中金公司、光大控股、百度等。2018年5月，Circle完成1.1亿美元E轮融资，投后估值30亿美元。

与 Coinbase 一样，Circle 的优势在于其完整的合规许可。

▌托管银行：加密资产市场的资产安全保障

传统资产管理市场主要包括三大金融机构：财富管理、基金管理人和券商。

► 财富管理：资金提供方，主要包括家庭资产、养老基金、私人银行、保险公司等；

► 基金经理：负责基金的管理工作，主要包括公募基金、私募基金、VC/PE、HedgeFund等；

► 经纪人：提供资产标的和资产流动性。 传统金融业务托管银行负责为资产管理市场的各类参与者提供第三方资产托管服务。

目前加密资产托管服务主要分为四种：

► 个人离线托管：用户通过不联网的离线硬件“钱包”保管；

► 个人在线保管：用户通过在线“钱包”平台保管加密资产；

► 交易所托管：用户通过交易所进行加密资产交易时，交易所为用户提供加密资产托管服务；

► 第三方托管：用户通过委托第三方托管机构管理加密资产。

随着投资者逐渐加大对加密资产的投入，希望资产的安全能够得到保障，因此第三方托管机构变得更加重要。

与传统资产管理市场中的托管银行类似，加密资产第三方托管机构的主要作用是作为可信赖的第三方负责资产托管。 此外，托管银行还可以完成收付款、资金监管、抵押资产托管、股份登记、风控合规、交易监管、估值核算等功能。

加密资产托管银行主要通过多重签名来保证托管资产的安全。 具体业务模式主要有两种：全托管解决方案和协同管理解决方案。

全托管方案将为托管资产准备5把私钥，5把私钥均归托管银行所有，分别存放在5个不同的位置。 只有 5 个私钥中有 3 个正确时，才能授权托管资产的操作。

协同管理方案也会为托管资产准备5把私钥，但其中一把私钥归客户所有，另外4把私钥全部归托管银行所有。 托管银行会将私钥存储在 5 个不同的位置。 只有 5 个私钥中有 3 个正确时，才能授权托管资产的操作。