區(qū)塊鏈基礎(chǔ)知識—什么是挖礦（ASIC挖礦）？
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比特元比特元6星評價
2020-05-04 15:09:26
當(dāng)你第一次聽說加密貨幣開采的時候，你可能會想象代幣真的是從地下挖出來的嗎。加密貨幣不是實物的，它們是數(shù)字資產(chǎn)。那么，我們?yōu)槭裁窗阉Q為挖礦呢？
也許，這是因為他們或多或少與金礦相似。協(xié)議設(shè)計（就像地下的黃金出口）中存在著加密貨幣，它們必須被開采”，并被帶到光明中（就像需要挖出黃金一樣）。例如，比特幣協(xié)議規(guī)定，比特幣大約有2100萬個，而礦工”正在逐漸發(fā)現(xiàn)比特幣，并將其帶到真實世界中（一次只發(fā)現(xiàn)幾個比特幣）。
要完全理解加密貨幣挖礦的概念，對底層技術(shù)的了解是至關(guān)重要的。每個加密貨幣都建立在區(qū)塊鏈之上 ——應(yīng)該簡單地理解為一個公共分類賬。
我們來解釋一下：
每個加密貨幣的事務(wù)都是加密的。這意味著它不能被篡改，它是高度安全的。當(dāng)這些事務(wù)發(fā)生時，它們形成一個單元（塊）。每個塊都有特定數(shù)量的事務(wù)來完成它。
一旦發(fā)生這種情況（該塊已經(jīng)完成），不同的塊被添加到一起，形成一個鏈，即區(qū)塊鏈，它可供公眾使用。那么如何將這些塊添加到公共分類帳中呢？這就是挖礦業(yè)的用武之地。
區(qū)塊鏈交易是一種復(fù)雜的數(shù)學(xué)謎題。它們遵循一個被稱為哈希算法的確定的序列。每個加密貨幣都有自己獨特的哈希算法。例如，比特幣使用SHA-256算法，Monero使用密碼算法，Ethereum使用Ethash算法等等。
解決哈希算法
要找到滿足它們的特定值，你必須不斷地猜測。如果一個人的價值得到了想要的結(jié)果，他/她就會得到一枚代幣或一部分的獎勵。據(jù)說這樣的人就已經(jīng)開采了那枚特殊的代幣了。
但是，對于人類的大腦來說，找到這個價值的過程實在是太復(fù)雜了。因此，這個過程留給了能夠處理復(fù)雜性的設(shè)備。這包括個人電腦和特種挖礦設(shè)備，如ASIC。
當(dāng)你在解決哈希算法的過程中涉及到你的個人電腦或挖礦設(shè)備時，你的獎勵（代幣的數(shù)量）將取決于你的硬件在尋找答案時所做的貢獻(xiàn)。
ASIC礦業(yè)
值得注意的是，盡管個人電腦過去曾被用于挖礦，但隨著更多的代幣被發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈的漸進(jìn)復(fù)雜性已經(jīng)逐漸消除了它們的實用性。
隨著時間的推移，這些謎題變得更加復(fù)雜，處理能力也越來越強，而且需要存儲空間。這意味著，由于存儲空間有限，電力有限，個人電腦在挖礦過程中會變得過時。
后來發(fā)明了一種叫做ASIC（特定于應(yīng)用程序的集成電路）的專用設(shè)備，以提高加密貨幣挖礦行業(yè)的效率。ASIC是一個簡單的集成電路，用于執(zhí)行單個功能;它快速且高效。
如果你是一個技術(shù)愛好者，也許你已經(jīng)知道asic已經(jīng)被應(yīng)用到大量的電子設(shè)備中;它們在音頻處理、自定義圖像渲染、電話呼叫管理等方面都很方便。
但今天，我們將把重點放在那些明確為挖礦加密貨幣而建立的asic上，或者如果你喜歡那些有能力在加密的加密貨幣交易中解決復(fù)雜難題的asic。
例如，一個用于挖礦比特幣的ASIC，是基于SHA-256算法進(jìn)行加密計算的。通過這樣做，它找到了在比特幣的哈希算法中提供所需解決方案的值，從而產(chǎn)生了新的比特幣。
這個過程或多或少類似于大多數(shù)的山寨幣。然而，ASIC的礦商應(yīng)該與它打算開采的特定代幣所使用的哈希算法保持同步。
為什么是ASIC？
好吧，如果我們不首先探索過去幾年加密貨幣開采領(lǐng)域的進(jìn)展，這個問題的答案將是不完整的。
早在2009年，一個標(biāo)準(zhǔn)的個人電腦就是你所需要開采比特幣的設(shè)備。隨著時間的推移，人們發(fā)現(xiàn)游戲圖形處理單元（gpu）要好得多，因為它們的哈希率要好得多——超過10倍!
從gpu上，加密貨幣挖礦領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）處理器。FPGA處理器可以連接到普通的PC上，并且可以很好地完成工作。事實上，比游戲的gpu要好。
但后來有了asic。今天，你不能在不提及加密貨幣的情況下談?wù)摷用茇泿?。它們幾乎是唯一的貿(mào)易工具，原因如下：
首先，普通ASIC礦商的哈希率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高端個人電腦或GPU。哈希率越高，對于特定的礦工來說，解決難題的速度就越快，最終也能獲得相當(dāng)一部分的代幣。
其次,還有效率。請記住，ASIC的礦工完全致力于解決高級數(shù)學(xué)難題，這保證了所有人的代幣所得值。整個架構(gòu)都是為了這個目的而設(shè)計的。與之相比，這種超聚焦的效果要好得多，比如說，一臺專門用于同時運行不同進(jìn)程的PC。
不過，好處是有代價的。
ASIC的不利之處
使用特定于應(yīng)用程序的集成電路的一個主要缺點是伴隨它們而來的電力成本。挖礦設(shè)備消耗了大量的電能，這可能會嚴(yán)重降低利潤率。
考慮到他們必須不停地跑，如果你是一個小型的礦工，生活在一個電力成本高于平均水平的國家，你就會看到這些錢。
但ASIC礦工的未來又如何呢？
隨著區(qū)塊鏈的復(fù)雜性不斷增加，礦業(yè)正變得越來越有競爭力。因此，需要更多的處理能力來獲得下一枚代幣。
因此，毫無疑問，在這場游戲中，需要更先進(jìn)的ASIC礦工。如果我們按照目前的電力消耗，對小公司來說可能是無利可乘的。
總結(jié)
毫無疑問，ASIC已經(jīng)徹底改變了加密貨幣挖礦領(lǐng)域。它們的處理能力和效率使它們在相同的目的上比以前的硬件更有優(yōu)勢。對于任何想要涉足加密貨幣開采的人來說，ASIC是一個重要的開采工具。
如果你對挖礦有興趣的話，去弄一個ASIC。但是記住要控制你的電費，以免它擦去你的利潤。
莫問btc1星評價
2020-05-04 15:10:37
ASIC 的全稱是 Application-Specific Integrated Circuit 指的是專門設(shè)計來完成特定計算任務(wù)的集成電路。在區(qū)塊鏈領(lǐng)域用 ASIC 來進(jìn)行挖礦是非常常見的，本文來分析一下 ASIC 挖礦的原理以及為何要反 ASIC 。
ASIC 的基本原理
先來聊聊 ASIC 的基本原理，看看為何用 ASIC 挖礦能有大幅度的效率提升。
挖礦過程的本質(zhì)是很多機器去競賽誰可以先算出一道復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的答案。對于比特幣來說，解決這個數(shù)學(xué)問題就是看誰可以在單位時間內(nèi)完成更多次的 SHA256 運算。所以說優(yōu)化 SHA256 的計算時間，就可以提升挖礦效率。
CPU 去運算一個數(shù)學(xué)問題是通過編程思路來解決的。CPU 面向的是通用的計算任務(wù)，所以硬件層面上只能去完成加法或者乘法這樣的基礎(chǔ)運算。所以要完成一個復(fù)雜運算，例如 A*B + C ，就需要多個運算操作，要耗時多個時鐘周期才能完成。但是如果開發(fā)一種集成電路，使得可以在硬件層面上直接完成 A*B + C 的操作，那么執(zhí)行這個運算就只需要一個計算操作，消耗一個時鐘周期了。這樣的集成電路的特點是不再具有通用型，但是完成特定任務(wù)是效率卻奇高，這就是所謂的 ASIC 了。SHA256 運算比上面的先乘后加操作要復(fù)雜，但是道理是一樣的。
對應(yīng)比特幣來說，挖礦就經(jīng)歷了 CPU ，GPU ，F(xiàn)PGA 和 ASIC 四個階段。GPU 天生的特點是適合并行簡單運算，所以執(zhí)行 SHA256 要比 CPU 高很多。FPGA 是有可編程性的硬件，因為本身還是有一定的通用性的，所以單價會比較貴。ASIC 初期設(shè)計投入大，但是量產(chǎn)后單價就會比較便宜。所以，如果能夠確定市場規(guī)模比較大，使用 ASIC 技術(shù)，經(jīng)濟(jì)上會最為劃算。
這就是 ASIC 的基本原理了。
反 ASIC 的算法
ASIC 由于早期投入太大，所以很容易造成挖礦的中心化問題，于是區(qū)塊鏈領(lǐng)域一直沒有停下對反 ASIC 的挖礦算法的研究。
Bitcoin 的挖礦哈希算法 SHA256 本身其實是對 ASIC 非常友好的。因為 SHA256 屬于傳統(tǒng)的密碼學(xué)原語，主要用來進(jìn)行簽名摘要等傳統(tǒng)運算，并不是為挖礦這個任務(wù)專門來設(shè)計的，也沒有任何對抗 ASIC 的考慮，所以制作 ASIC 礦機非常方便，可以獲得千倍的效率提升。
Zcash 使用的挖礦算法是 Equihash ，ASIC 實現(xiàn)起來就比較難了，但是真的實現(xiàn)后，依然可以提升一百倍的挖礦效率。底層的原理是，挖礦的時候需要存儲150M 的狀態(tài)數(shù)據(jù)，那么即使實現(xiàn) ASIC 芯片之后，也要承受這150M的存儲成本，所以效率提升就沒有那么明顯了，但是百倍還是沒有問題。
門羅幣使用的挖礦算法是 CryptoNight ，ASIC 實現(xiàn)就更困難了。因為算法本身的復(fù)雜度很高，實現(xiàn)到硬件層面上也會依然很復(fù)雜，成本也就相對比較高。同時需要2M的狀態(tài)存儲，這個對于普通 CPU 來說是友好的，因為剛好可以存下，但是實現(xiàn)到 ASIC 上，也部分成本依然存在。所以總的效果是只能有50倍的效率提升。
以太坊使用的 ETHash 是對 ASIC 極端不友好的，所以到目前為止也沒有人有動力去研發(fā)以太坊的礦機。底層原理主要是有巨量的數(shù)據(jù)需要存儲。但是計算方面依然可以通過硬件化來提升效率。總體上，如果實現(xiàn)成 ASIC 來挖礦，效率還是能提升一倍的。
所以總結(jié)起來，反 ASIC 的挖礦算法的實現(xiàn)起來主要有兩種思路：第一，增大數(shù)據(jù)存儲量，因為 ASIC 主要是壓縮計算步驟，對存儲來說依然是要有對應(yīng)的規(guī)模的硬件去存的，優(yōu)化空間不大。第二，增加計算步驟的復(fù)雜度，可以把計算步驟設(shè)計的對很難去用硬件優(yōu)化，甚至有 ProgPOW 這樣的算法，專門針對主流 GPU 的硬件去設(shè)計非常復(fù)雜的計算步驟，而且算法是動態(tài)可調(diào)整的，所以如果把算法固化到硬件上，一旦算法變了，這樣硬件就失效了。這樣導(dǎo)致實現(xiàn) ASIC 的時候也必須把硬件功能做的很通用，也就是跟一個通用的 GPU 很像了，所以成本就非常高，還不如直接買大廠商的 GPU 去挖礦合算。
反 ASIC 真的有意義嗎?
最后一部分，咱們思考一個問題：反 ASIC 真的有意義嗎?
首先，ASIC 廠商其實跟區(qū)塊鏈?zhǔn)抢婀餐w。以 ProgPOW 為例，也有意見認(rèn)為 ProgPOW 會把挖礦綁定到少數(shù)機構(gòu)大顯卡廠商身上，這樣做的安全性真的比依托 ASIC 廠商安全度更高嗎?要知道 ASIC 廠商的利益是跟幣價深度并且長期綁定的，而大 GPU 廠商就不是，所以如果攻擊某種幣是有利可圖的，通用 GPU 廠商不會在乎對某種幣的長期聲譽影響，所以攻擊動機更充分。
第二，挖礦本身還是比較復(fù)雜的一項工作，所以專業(yè)化是不可避免的趨勢。礦機角度總有可以優(yōu)化的空間，另外大礦池可以統(tǒng)一把機器都搬到電力比較便宜的偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些事情都是散戶礦工很難做到的。
第三，挖礦從一個側(cè)面來講，就是燒錢，不管用什么硬件挖，只要有錢，都可以一下子購置很多。
所以說，反 ASIC 的意義是值得思考的。不過目前很多人認(rèn)為，起碼在一條區(qū)塊鏈的啟動階段，如果有人投巨資設(shè)計了 ASIC 去挖這條鏈，會讓這條鏈的持幣變得非常中心化，這顯然是不好的，所以早期考慮反 ASIC 是有意義的。
總結(jié)
總結(jié)一下。首先，ASIC 主要是用硬件的方式來壓縮挖礦運算需要的計算步驟來獲得效率提升的，但是如果運算本身是需要大量數(shù)據(jù)存儲的，可優(yōu)化空間就不大了。第二，反 ASIC 的意義可能主要體現(xiàn)在區(qū)塊鏈的啟動階段。