تاریخچه‌ای در مورد استخراج رمزارزها

چهار نوع نوع سخت‌افزار برای استخراج بیت کوین وجود داره: CPUها، GPUها، FPGAها و ASICها.

استخراج بیت کوین CPU یا GPU
ضعیف‌ترین سخت‌افزار استخراج بیت کوین کامپیوتر خود شماست. به لحاظ نظری، شما می‌تونید از CPU کامپیوتر خودتون برای استخراج بیت کوین استفاده کنید اما در عمل، با استانداردهای امروزی این کار خنده دار هستن. می‌تونید مقدار هش بیت کوین رو با اضافه کردن سخت‌افزار گرافیکی به کامپیوتر شخصی خودتون تقویت کنید. کارت‌های گرافیکی واحد‌های پردازش گرافیکی (GPU) دارند. اونا برای توانایی محاسبات ریاضی سنگین طراحی شدن طوری که می‌تونن تمامی چندضلعی‌های پیچیده مورد نیاز برای باز‌های ویدئویی سطح بالا را محاسبه کنن. اونا به خصوص برای محاسبات هشینگ SHA برای حل بلاک‌های نقل و انتقال مناسب هستند. اما امروزه با اومدن و فراگیر شدن دستگاه های ایسیک، کارت های گرافیک هم برای استخراج بیت کوین موضوعیتی ندارن.

یک خوبی GPU اینن که دست شما را باز میذاره و از اون می‌تونید رمزارزهای دیگه ای به جز بیت کوین رو که اتفاقا کم هم نیستن ماین کنید. برای مثال، اتریوم از الگوریتم کاری متفاوتی با بیت کوین استفاده می‌کنه که دگرهشیموتو میگن بهش. این الگوریتم به گونه‌ای بهینه شده که با GPU شما همخونی داشته باشد و گزینه خوبی برای ماینرها با GPU هستش. همونطور که گفته شد این روزها دیگه با GPU استخراج بیت کوین انجام نمی‌شه. دشواری استخراج بیت کوین با وجود قدرت استخراج ASIC اونقدری زیاد شده که کارت‌های گرافیکی توانایی رقابت ندارن.

بعد این دوره ماینرها متوجه شدن که یه سری الگوریتم ها رو حل میکنن که میلیاردها ورودی اشتباه میدادن و درنهایت یکی از ورودی ها خروجی صحیح داشت. و ممکن بود ورودی هایی که برای مثال ماینر A وارد میکرد رو B هم وارد بکنه. که این باعث اتلاف انرژی زیادی میشد و واریانس رسیدن به درآمد بسیار زیاد میشد. برای همین ماینرها یک مکانیسمی رو پایه گذاری کردن به اسم استخر محاسباتی یا pool. توی این استخرها ماینر ها قدرت محاسباتیشون رو کنار همدیگه میذارن و در اصل یک ابرکامپیوتر ایجاد میشه. هر ماینری یه بخشی از اون ورودی ها رو وارد میکنه که ماینرهای دیگه وارد نمیکنن. هر ماینر بر حسب کاری (job) که از طرف استخر بهش محول میشه محاسبات یه بخش خاصی رو انجام میده و جواب اون رو به اسم share به استخر ارسال میکنه. وقتی قدرت هشینگ ماینرها کنار هم گذاشته میشد باعث میشد که ورودی های تکراری که یه ماینر دیگه رو داده انجا میده به الگوریتم ندن. خب این خیلی به صرفه تر از حالتی بودش که ممکن بود یه ماینر روزها ماین کنه و به جواب بلاک خاصی نرسه و میلیارد ها میلیارد ورودی اشتباه هم محاسبه کنه و هزینه برق بشه. در نهایت یکی از ماینرها به جواب بلاک خواهد رسید یا بهتره بگیم این استخر یا همون ابرکامپیوتر بود که به جواب بلوک رسیده. وقتی یک بلوک حل میشه جایزه بلوک به ماینرهایی که در حل شدن اون بلوک و دادن ورودی های دیگه مشارکت داشتن تقسیم میشه. میزان این تقسیم در استخرهای مختلف متفاوت هستش ولی به طور کلی ماینرها بر حسب میزان قدرت پردازشی خودشون سهمی از جایزه بلاک رو دریافت میکنن. ولی این بحث به وجود اومدن استخر ها از طرف دیگه احتمال مواجهه شبکه با مشکل دیگری رو خیلی بالا میبره. ما وقتی چندین استخر بزرگ ماینینگ داشته باشیم در اصل ماینرها اون استخر ها هستن. یعنی ما هزاران ماینر نداریم و چندین ماینر خیلی خیلی قوی داریم که هر کدوم بخش زیادی از قدرت شبکه رو در دست دارن. اگر یک استخری 50 درصد قدرت شبکه رو در دست بگیره یا چند استخر با قدرت های کمتر با هم الحاق بشن میتونن برای شبکه خطر ساز بشن. برای مثال میتونن برای خودشون تراکنش های جعلی رو تایید کنن. که به این حالت به اصطلاح میگن حمله 51 درصدی یا 51 Percent Attack.

استخراج بیت کوین با FPGA
این Field Programmable Gate Array یک مدار مجتمع هستش که طوری طراحی شده که بعد از ساخت بشه برنامه ریزی کردش. با این دستگاه ها میشه چیپ‌هایی زیادی رو خریداری کرد و بعدش اونا رو برای استخراج بیت کوین قبل از قرار دادن در تجهیزات، سفارشی سازی کرد. چون اونا مخصوص استخراج تنظیم شدن، اجرای بهتری از CPU و GPU دارن. یک سخت‌افزار FPGA با یک چیپ، در بالاترین سطح خود، با توانایی حدود ۷۵۰ مگاهش بر ثانیه عمل میکنه. البته میشه بیش از یک چیپ در یک دستگاه قرار داد. ولی این دستگاه ها هم عملا با اومدن ایسیک ها که قدرت گیگاهش و تراهش دارن عملا توجیهی ندارن.

استخراج‌کننده‌های ASIC بیت کوین
تازه به گزینه واقعی رسیدیم. این سخت افزار با نام Application Specific Integrated Circuits، یا مدار مجتمع خاص برنامه کاربردی، به طور خاص برای انجام فقط یک کار طراحی شده: استخراج بیت کوین با سرعت باورنکردنی و با مصرف برق نسبتا کم. چون این آی‌سی ها برای همین منظور طراحی و ساخته شدن برای تولیدکنندگان گران و زمانبر هستند اما سرعتشون شگفت‌انگیزه. اولین سری این ایسیک‌ها در حد یک USB Memory بودن، شاید دلیل نام گذاری انت ماینر (ماینر مورچه‌ای) به همین دلیل باشه.

در زمان نوشتن این مطلب (سال 2018)، دستگاه‌هایی با سرعتی بین 14 الی 26 تراهش بر ثانیه فروخته میشه. فروشندگان پیشتر وعده دستگاه‌های ASIC با قدرت بیشتر را دادن که قدرت محاسبه‌شون به چند برابر این مقدار هم می‌رسه. که البته این قدرت زیاد خنک کنندگی زیادی رو هم میطلبه و مسلما ایسیک های نسل جدید، دستگاه‌هایی کاملا صنعتی محسوب میشن که به علت صدای خیلی زیاد عملا امکان استفاده در منازل وجود نداره.

ولی ایسیک ها یه معضل جدیدی رو ایجاد کردن. برای درست کردن ایسیک ها اولا طراحی سختی نیاز داره که کاملا بهینه باشه با اون الگوریتم خاص ثانیا بعد طراحی این ایسیک باید بره داخل کارخونه های تولید چیپست که تولید بشه. کارخونه ها به طور معمول تعداد بالا باید این ایسیک ها رو تولید بکنن. حالا فرض بگیریم هر یک ایسیک قیمتش 100 دلار در میومد و مینیمم تیراژ مورد نیاز برای تولید صد هزار عدد بود، یعنی یک نفر باید حداقل 10 میلیون دلار هزینه میکرد که این تعداد ایسیک رو داشته باشه. این پولی هست که هر کسی نداشت ولی یه سری پولدار داشتن و ایسیک درست کردن و شروع به ماین کردن. این باعث شد که پولدارها پولدارتر شدن و بیت کوین های زیادی متمرکز شد دست یه عده آدم پولدار. به طوری که الان 40 درصد بیت کوین تولید شده دست 1000 نفر هستش. توی بازار ها به این آدم ها نهنگ میگن. این آدم ها خطر بزرگی برای بازار کریپتو هستن و میتونن بازار رو به شدت کنترل کنن.

برای همین شما دیگه نمیتونید با GPU بیت کوین ماین کنید و حتما باید از ایسیک هایی مثل انتماینر استفاده بکنید. البته برای حل این مشکل کوین های دیگه ای که بعدا به وجود اومدن از الگوریتم هایی استفاده میکردن که جلوی اجراش روی ایسیک گرفته میشد که بهشون اصطلاحا میگن ASIC Proof یا بهتره بگیم ASIC-Resistant. مثلا توی اتریوم از مکانیسمی به اسم DAG یا Directed Acyclic Graph استفاده میشه که یک فایلی هستش که حتما باید روی مموری اون کارت گرافیک موجود باشه و به صورت رندوم به بخشهایی از این فایل دسترسی پیدا میکنه گاهی اوقات که چک بکنه که آیا این فایل وجود داره یا نه. ایسیک ها نمیتونن فایل DAG رو داشته باشن چون اون مقدار مموری رو نمیتونن ساپورت کنن. ولی خب ماینرها از یه تکنیک هایی استفاده میکنن و یه سری کارت گرافیک رو موازی روی یک سیستم نصب میکنن که بهش میگن ریگ (RIG) ماینینگ. ریگ به کامپیوتری میگن که برای کاربرد مشخص اسمبل میشه.

یه نکته ای که در مورد ایسیک ها هم وجود داره اینه که ایسیکی که برای مثلا برای الگوریتم SHA256 ساخته شده برای مثال فقط میشه باهاش بیت کوین و بیت کوین کش و … ماین کرد و نمیشه باهاش مثلا یه کوینی مثل لایت کوین که از الگوریتم اسکریپت استفاده میکنه رو ماین کرد. ولی از کارت گرافیک میشه برای استخراج همه ارزهای رمزنگاری شده استفاده کرد ولی با توجه به این که برای بعضی ارزها ایسیک اومده دیگه توجیه نداره که از GPU استفاده کرد چون در مقابل دستگاه های ایسیک کارت های گرافیک سرعت پایین تری دارن. قدرت یک دستگاه ماینینگ رو بر اساس میزان هشی که در یک ثانیه حل میکنه مشخص میکنن که بهش میگن هش ریت (HashRate). و باید توجه داشت که الگوریتم های مختلف با توجه به سختی الگوریتم هش ریت های مختلف دارن. برای مثال یه کارت گرافیک روی الگوریتم DaggerHashimoto که برای اتریوم هست ممکنه 30 “مگاهش” در ثانیه محاسبه کنه ولی سکه مونرو و الگوریتم کریپتونایت 850 “هش” در ثانیه محاسبه کنه. این اشتباهی هست که خیلی از ماینرهای تازه کار توی محاسباتشون دارن. یه نکته جالب این که اون شخص/گروهی که به اسم ساتوشی ناکاموتو میشناسیم قبل از این که بیت کوین رو به صورت عمومی معرفی بکنه حدودا یک میلیون بیت کوین از اون 21 میلیون بیت کوین رو خودش ماین کرده و با قیمت حدود 10 هزار دلاری الان که تا 20 هزار دلار هم رفت یکی از پولدارترین آدمای دنیا محسوب میشه.