挖矿简史:从笔记本电脑到ASIC农场

在过去的十年中,加密货币挖掘硬件已经从CPU挖掘的早期迅速发展到爱好者GPU装备和FPGAS,再到当今的ASIC。

加密货币挖掘的简史

中本聪(Satoshi Nakamoto)在比特币白皮书中写道:“工作量证明本质上是一个CPU一票制”,指的是大多数加入这个雏形网络的人都将使用其CPU的处理能力来挖掘该货币。。

过去10年了,加密货币的采矿业已经发生了不可识别的变化。去年,中国矿业巨头比特大陆宣布将以高达180亿美元的估值启动IPO。如今的矿工不再依赖笔记本电脑中的CPU,而是在采矿场上使用靠近廉价电源的ASIC芯片机架。

在本文中,我们将向您介绍加密货币采矿的十年历史。

创世纪块-CPU挖掘

2009年1月3日,中本聪(Satoshi Nakamoto)开采了比特币区块链上的第一个区块(即创世区块)。在比特币推出后的头几个月,中本聪和哈尔·芬尼是唯一在网络上积极开采比特币的人。

在比特币的早期,没有任何复杂的采矿硬件,这意味着任何人都可以使用他们的笔记本电脑和矿机加入网络,每块获得50 BTC的奖励-或按今天的价格计算约为25万美元。

比特币推出后的第一年,采矿的难度级别一直保持在1不变。这意味着您需要执行大约四个千兆ahashash才能开采一个区块。当时,奔腾4英特尔CPU能够每秒产生约1.29兆哈希,这意味着使用一个CPU开采一块比特币大约需要50分钟,而通过GPU开采比特币的想法一直在流传。在比特币社区中,Satoshi坚决反对这一想法,认为在短期内,不允许GPU挖矿对新的脆弱网络更有利。

2009年12月,中本聪在比特币论坛上发表了文章:只要我们能够为了网络的利益,我们就应该有绅士的同意来推迟GPU军备竞赛。如果新用户不必担心GPU驱动程序和兼容性,则使其更容易上手。仅有CPU的任何人现在都可以相当平等地竞争,这真是太好了。

2010年,围绕比特币的宣传日益增加,吸引了比特币网络的新用户和矿工。那年,流行的社交新闻网站Slashdot宣布了0.3版的比特币客户端。在Slashdot公告发布之时,挖矿比特币的难度为23.5。一周后的7月17日,随着新用户和矿工加入该网络,难度猛增7倍至185。

比特币挖矿的初期,任何人都可以用他们的笔记本电脑赚取大笔奖励的日子即将结束。

GPU挖矿

GPU挖矿

2010年9月,一个名叫Puddinpop的Bitcointalk用户将代码开源给了一个能够使用GPU卡进行挖矿的比特币客户端,从而开启了比特币挖矿的新纪元。GPU图形卡比CPU能够更有效地挖掘一个数量级,从而为挖掘硬件带来了一场军备竞赛。

CPU或中央处理器设计用于执行计算机程序指定的指令。CPU被设计为执行通用计算任务,并且经过优化以能够在这些任务之间快速切换。与CPU不同,GPU设计为执行在计算机上渲染视频图形所需的重复计算类型,从而使它们更适合执行挖掘加密货币所需的批量计算类型。

在Puddinpop开源他的代码之前,已经越来越清楚的是,比特币网络上的个人正在破坏中本聪的“绅士协议”,并使用GPU来获得采矿的优势。一位早期的比特币用户(据其Bitcointalk论坛的处理人ArtForz所知)曾经声称控制了网络上20%的哈希率,并拥有一个由两个Radeon 5970 GPU和另外四个Radeon 5770s组成的家庭采矿场。估计每天有2,191 BTC 。

GPU挖掘软件的开放源代码为GPU挖掘打开了闸门。很快,通过重新定义消费类硬件,将多达六个GPU装配到主板上,专门用于采矿,从而开发了一种新的采矿标准。随着越来越多的GPU进入网络,采矿业的竞争越来越激烈。2010年初,采矿难度为1.183,自网络启动以来几乎没有上升。到那年年底,困难程度急剧上升到14,480。

矿池

随着GPU采矿的兴起,家庭计算机上的单个矿工要想获利,突然变得更加困难。这导致了矿池的创建,矿工可以将他们的硬件聚集在一起,并根据贡献的哈希率成比例地获得区块奖励.Bitcointalk用户Slush于2010年11月10日在比特币上提出了第一个比特币矿池讨论区:

一旦人们开始使用支持GPU的计算机进行采矿,其他人的采矿就变得非常困难。我使用比特币已经有几个星期了,但是还没有找到阻塞(我正在三个CPU上进行挖掘)。当许多人的CPU速度较慢并且分别进行挖矿时,他们每个人之间都会相互竞争,并且会与丰富的GPU混蛋竞争;-),因为每个人都从相同的范围计算sha256哈希值。两个速度分别为1000khash / s的CPU与一台2000khash / s的计算机是不一样的!但是,官方比特币客户端的新功能称为“ getwork”,现在可以使许多计算机一起工作,因此它们不会竞争。因为现在有独立的CPU矿工(感谢jgarzik!),并且’getwork’补丁现在已经在官方客户端中,所以我有一个主意:将性能较差的CPU矿工加入一个集群,增加他们找到区块的机会!

以2010年12月的1000 KH / s的哈希率,您可能需要两年时间才能获得50 BTC的单笔奖励。矿池使矿池中的矿工可以随着时间的推移更均匀地分布块奖励的分配。如今,池挖矿在比特币中占主导地位,前四个池控制着超过51%的哈希率,这在工作量证明加密货币中很常见。

现场可编程门阵列

现场可编程门阵列

在2011年至2012年之间,一种新型芯片即将进入采矿硬件竞赛:FPGA或现场可编程门阵列。

FPGA是设计用于在从制造商处购买后由用户重新配置的芯片。它们通常用于执行低产量的特定垂直应用,例如在航空航天或高性能计算中。

从理论上讲,FPGA的可定制性使矿工获得了更好的性能并降低了电费。实际上,情况有所不同。围绕比特币的SHA-256哈希算法优化FPGA十分困难,而且它们经常发生故障。FPGA的性能也仅比GPU小,而难以获取和设置。这使它们成为采矿历史上的短暂现象。

但是,FPGA的可定制性预示了一种新型的采矿芯片的出现,该芯片将专门为采矿目的而设计。

专用集成电路

专用集成电路

2013年1月30日,比特币开发人员Jeff Garzik收到了首个为消费者开发的比特币ASIC矿机。当时,大多数GPU的哈希率都在1 GH / s以下,而FPGA的哈希率在1-2 GH / s之间。

专用集成芯片或ASIC是经过优化以执行一种特定功能而不是像CPU这样的多种通用功能的芯片。尽管他们失去了很多灵活性(比特币ASIC矿工除了哈希SHA-256外将无法做很多事情),但他们的效率和性能却有所提高。

Garzik购买的Avalon A3256 ASIC提供了惊人的60 GH / s的哈希率,标价为1,299美元。到2013年2月9日,Garzik报告说该矿工已经为自己付出了代价。

几乎可以肯定的是,矿业公司在2012年全年都在部署自己的ASIC,但消费者ASIC的兴起永久性地改变了采矿业的格局。ASIC预示着采矿业将从业余爱好者的GPU钻机转向使用ASIC机架的专业采矿场。GPU钻机对于挖掘尚未设计ASIC的硬币仍然具有宝贵的价值,ASIC进入网络将很快超过其他形式的挖掘。

这是中本聪在比特币推出之前所预测的:

“起初,大多数用户将运行网络节点,但是随着网络的增长超过某个特定点,拥有专用硬件服务器场的专家将越来越多地留给它。”

中国一个拥有ASIC机架的Bitmain采矿场
中国一个拥有ASIC机架的Bitmain采矿场

多年来,ASIC仅在性能和效率方面有所提高。Bitmain的S9矿机能够以每秒13 TH / s的速度运行,比第一个Avalon ASIC矿机每秒可提高216倍的哈希值。

十年开采历史

在过去的十年中,加密货币挖掘硬件已经从CPU挖掘的早期迅速发展到爱好者GPU装备和FPGAS,再到当今的ASIC。虽然像比特币这样的既定硬币中ASIC采矿的兴起对较小的矿工来说并不友好,但单个矿工仍有机会通过投机方式开采尚未开发ASIC的较小的山寨币。整个采矿业的创新发展迅速,但要牢记的重要一点是,这一切都在于帮助更好地保护去中心化的对等网络。

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