一、挖礦是什麼 What's mining?在開始聊挖礦之前,希望你們對"加密貨幣"已經有一點基本的認識了。如果還沒看過之前我介紹加密貨幣文章的小伙伴可以先去看看。(傳送門:https://jason-chen-1992.weebly.com/home/-cryptocurrency),OK 假設大家都對加密貨幣都有一點基本的sense 以後,那就讓我們繼續來聊聊什麼是挖礦(Mining)吧! 如果你有讀過中本聰的論文《比特幣:一種點對點的電子現金系統 Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System 》的話,那你大概就會知道所謂的挖礦(mining)就是工作量證明(Proof of work) 機制下的產物。 另外有一些加密貨幣採用的是股權證明(Proof of Stake),像這類的加密貨幣就沒有挖礦的機制。 二、工作量證明 Proof of Work簡單來說這就是一套中本聰設計來保護比特幣系統的機制。 我們都知道比特幣是一套分散式的資料庫系統,今天資料庫(比特幣)裡面的資料需要更新了(交易),網路上的比特幣節點(node)就要去傳播這一筆交易資訊,並驗證它(是不是該位址的持有人、餘額足不足夠等等),當網路上的多數節點取得共識(認為這筆交易是有效的)的時候,才會把這一筆交易紀錄加入比特幣的帳本。 那麼問題來了,如果在集體投票的時候(決定大多數)是基於IP Address的話,擁有大量IP Address 的虛假節點就可能會對比特幣系統造成威脅。而工作量證明 Proof of Work 的本質就是 一CPU一票(one cpu one vote),在POW機制當中引入的對某一個特定值(比特幣採用的是:SHA-256)掃描的動作,為了找到著個解你就必須耗費你的CPU去做運算,以此建構一個工作量證明機制。只要該CPU 耗費的工作量能夠滿足該工作量證明機制,那麼除非重新完成相當的工作量,該區塊的資訊就不可更改。由於之後的區塊是連結在該區塊之後的,所以想要更改該區塊中的資訊,就還需要重新完成之後所有區塊的全部工作量。 經由這樣算力的層層保護,讓比特幣的帳本可以免於攻擊者的破壞。 但即便如此還是會有一種被攻擊的疑慮-51%攻擊(即攻擊者擁有超過該網路51%以上的算力)。其實只要比特幣系統到達一定規模之後,想要擁有超過51%以上的算力幾乎是不可能的事。但中本聰巧在設計上還是妙的運用了獎勵機制與人性的弱點來避免這件事。 三、獎勵機制 Incentive在比特幣的系統中約定了一個規則,就是它會獎勵每一個區塊的第一個發現者(紀錄在該區塊的第一筆)。透過這種法使得比特幣不需要一個權威中心(機構)來發行比特幣。也誘導用戶願意安裝比特幣的軟體,在設備上運行以獲取比特幣。(使得比特幣更加分散,更加安全。) 而這個在電腦上運行比特幣軟體執行運算(SHA-256)的過程就是俗稱的挖礦。 而系統中還有另外一個獎勵機制就是交易費(tx fee),起初在幣特幣系統當中的交易費相當的便宜(大約幾鎂分),而你可以透過提高交易費來加速確認(礦工當然是喜歡優先打包tx fee較高的交易),但由於目前使用比特幣的人數變很多再加上區塊容量1MB的限制(約1秒能處理7筆交易),使得目前比特幣的交易費變的很高(像我在 10/23 轉一筆帳就花了我0.00045BTC 的tx fee,以當時的匯率看約90NTD)。至於以後要怎麼讓手續費降低,這就會扯到擴容派以及Bitcoin Core想要推的閃電網路(Lightning Network),我們暫時就先不提了。 在我介紹加密貨幣一文中有提到,比特幣是具稀缺性的(它的總量有上限),當然你挖礦就不可能挖出超過這個系統上限的總數(約2100萬個),區塊獎勵最早是每個區塊可以挖出50個比特幣,每四年減半一次 (目前已減半兩次,區塊獎勵剩12.5BTC),直到2140年就在也挖不出任何比特幣了。但是中本聰預估,到了那個時候比特幣系統交易的規模應該已經相當的龐大,礦工們的薪水改由交易手續費就足以支付了! 前一段提到的"中本聰巧妙的運用獎勵機制與人性弱點來避免"的部分就是指,如果當今天你擁有大量比特幣算力的時候,你會發現當一個誠實節點比去攻擊系統更有利可圖的多了!( 因為POW 你可以用你的算力獲得到很多比特幣,但如果你選擇用你的算力來攻擊導致系統崩潰,會使得比特幣一文不值。) 這是很經典的博弈論,而最理性、最好的選擇當然是當一個誠實的節點來維護比特幣系統賺取比特幣。 四、挖礦的過程演變 The History of Mining主要可以分成這三個階段: 個人挖礦(solo) -> 群聚挖礦(pool) -> 專業挖礦(pro) 挖礦從早期很單純的,在個人電腦上安裝完整的比特幣節點程式用CPU就可以挖礦(solo)。到後來有人開發出使用GPU執行SHA-256 的挖礦程式(一個瘋狂搶購GPU 的年代),挖礦開始進入一個瘋狂增加算力的軍備競賽,到後來有人使用FPGA 開發可以執行SHA-256的設備,跟開了顆專門運算SHA-256用的ASIC 晶片,再用大量ASIC 晶片做成專門挖比特幣用的礦機。 在ASIC礦機橫空出世之後,導致大量用來挖掘比特幣的顯卡出售(第一次礦難),那一陣子的顯卡市場蠻亂的OAO 同時也宣告了個人挖礦的時代走向終結。 比特幣 ASIC 礦機 群聚挖礦,指的就是用戶端不需要再運行完整的比特幣節點(node)程式,只需要運行挖礦軟體(miner) 將自身設備的算力提供給礦池(pool),礦池挖到礦以後再根據每位礦工的貢獻來分錢。這樣做不但穩定了礦工的收入,也大大了降低了設備開著好幾天卻挖不到礦的風險。 位於大陸的比特幣專業礦場 在有利可圖的情況底下,有人砸重本去建像上面這樣的專業礦場來經營自然也是不意外的了。不過就可惜了強調去中心化的比特幣,支撐他系統最重要的東西-算力卻中心化了。比特幣全世界有超過70%的算力在中國,其中比特大陸的CEO 吳忌寒就掌控全比特幣30%的算力。 也因為如此,後來許多新的加密貨幣在設計的時候會多了anti-ASIC 的考量。 至於你們會在新聞上看到的 什麼清大學生偷學校電挖礦 還是挖礦正夯顯卡大缺貨 之類的,基本上這都跟比特幣沒有關係喔,不要被新聞誤導了!就像我上面說的在比特幣裡面個人挖礦的年代早就終結(2013)了,現在能用顯卡挖的是像:零幣 Zcash、乙太坊 Ethereum、乙太坊經典 Ethereum Class、門羅幣 Monero 這一類的二代幣。 至於對要怎麼挖礦(使用CPU、GPU)想要了解更多的,我之後有空再寫一篇教學文。 那麼這期就到這邊瞜~ 我們下次見:")
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Jason Chen人不光是生來就擁有一切,而是靠他從學習中得到的一切來造就自己。- 歌德 文章分類
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九月 2023
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