Khai thác Bitcoin là gì?
Khai thác bitcoin là quá trình tạo ra bitcoin mới bằng cách giải các câu đố. Nó bao gồm các hệ thống máy tính được trang bị các chip chuyên biệt cạnh tranh để giải các câu đố toán học. Người khai thác bitcoin đầu tiên (như những hệ thống này được gọi là) để giải câu đố được thưởng bằng bitcoin. Quá trình khai thác cũng xác nhận các giao dịch trên mạng của tiền điện tử và làm cho chúng đáng tin cậy.
Trong một thời gian ngắn sau khi Bitcoin ra mắt, nó đã được khai thác trên máy tính để bàn với các đơn vị xử lý trung tâm thông thường (CPU). Nhưng quá trình diễn ra cực kỳ chậm. Giờ đây, tiền điện tử được tạo ra bằng cách sử dụng các nhóm khai thác lớn trải rộng trên nhiều khu vực địa lý. Các công cụ khai thác bitcoin tổng hợp các hệ thống khai thác tiêu thụ lượng điện lớn để khai thác tiền điện tử.
Ở những vùng sản xuất điện bằng nhiên liệu hóa thạch, việc khai thác bitcoin được coi là có hại cho môi trường. Do đó, nhiều thợ đào bitcoin đã chuyển hoạt động đến những nơi có nguồn năng lượng tái tạo để giảm tác động của Bitcoin đối với biến đổi khí hậu.
Ý chính:
- Khai thác bitcoin là quá trình tạo ra bitcoin mới bằng cách giải một câu đố tính toán.
- Khai thác Bitcoin là cần thiết để duy trì sổ cái các giao dịch dựa trên đó Bitcoin.
- Những người khai thác đã trở nên rất tinh vi trong vài năm qua, sử dụng máy móc phức tạp để tăng tốc hoạt động khai thác.
- Khai thác bitcoin đã gây ra tranh cãi vì nó không được coi là thân thiện với môi trường.
Cũng giống như vàng được khai thác từ trái đất bằng các dụng cụ và máy móc lớn, việc khai thác bitcoin cũng sử dụng các hệ thống lớn tương tự như các trung tâm dữ liệu. Các hệ thống này giải các câu đố toán học được tạo ra bởi thuật toán của Bitcoin để tạo ra các đồng tiền mới.
Bằng cách giải các bài toán tính toán, các thợ đào bitcoin cũng làm cho mạng của tiền điện tử trở nên đáng tin cậy bằng cách xác minh thông tin giao dịch của nó. Họ xác minh các giao dịch trị giá 1 megabyte (MB) — kích thước của một khối duy nhất.2 Các giao dịch này về mặt lý thuyết có thể nhỏ bằng một giao dịch nhưng thường là vài nghìn giao dịch tùy thuộc vào lượng dữ liệu mà mỗi giao dịch lưu trữ. Ý tưởng đằng sau việc xác minh thông tin giao dịch Bitcoin là để ngăn chặn việc chi tiêu gấp đôi. Với các loại tiền in ấn, việc làm giả luôn là một vấn đề nan giải. Nhưng nhìn chung, khi bạn chi 20 đô la tại cửa hàng, hóa đơn đó sẽ nằm trong tay nhân viên bán hàng. Tuy nhiên, với tiền kỹ thuật số, đó là một câu chuyện khác.
Thông tin kỹ thuật số có thể được sao chép tương đối dễ dàng, vì vậy với Bitcoin và các loại tiền kỹ thuật số khác, có rủi ro là người chi tiêu có thể tạo một bản sao bitcoin của họ và gửi nó cho một bên khác trong khi vẫn giữ bản gốc.
Các giao dịch bitcoin được tổng hợp thành các khối được thêm vào cơ sở dữ liệu được gọi là blockchain. Các nút đầy đủ trong mạng của Bitcoin duy trì bản ghi của blockchain và xác minh các giao dịch xảy ra trên đó. Các thợ đào bitcoin tải xuống toàn bộ lịch sử của blockchain và tập hợp các giao dịch hợp lệ thành một khối. Nếu khối giao dịch đã lắp ráp được chấp nhận và xác minh bởi những người khai thác khác, thì người khai thác đó sẽ nhận được phần thưởng khối.
Phần thưởng khối giảm một nửa sau mỗi 210.000 khối (hoặc khoảng bốn năm một lần). Năm 2009, con số này là 50. Năm 2013, số tiền thưởng giảm xuống còn 25 và năm 2016, con số này là 12,5. Trong sự kiện giảm một nửa gần đây nhất của Bitcoin, phần thưởng đã được đổi thành 6.25,5
Một động lực khác cho các thợ đào bitcoin tham gia vào quá trình này là phí giao dịch. Ngoài phần thưởng, các thợ đào cũng nhận được phí từ bất kỳ giao dịch nào có trong khối giao dịch đó. Khi Bitcoin đạt đến giới hạn theo kế hoạch là 21 triệu (dự kiến vào khoảng năm 2140), các thợ đào sẽ được thưởng phí xử lý các giao dịch mà người dùng mạng phải trả. Các khoản phí này đảm bảo rằng các thợ đào vẫn có động lực để khai thác và giữ cho mạng hoạt động. Ý tưởng là sự cạnh tranh về các khoản phí này sẽ khiến chúng ở mức thấp sau khi các sự kiện giảm một nửa kết thúc.
Câu đố toán học khai thác bitcoin là gì?
Trọng tâm của khai thác bitcoin là một câu đố toán học mà các thợ đào phải giải để kiếm được phần thưởng bitcoin. Câu đố được gọi là bằng chứng công việc (PoW), một tham chiếu đến công việc tính toán được các thợ đào sử dụng để khai thác bitcoin. Mặc dù nó thường được coi là phức tạp, nhưng câu đố khai thác thực sự khá đơn giản và có thể được mô tả như phỏng đoán.
Các thợ đào trong mạng lưới của Bitcoin cố gắng đưa ra một số thập lục phân gồm 64 chữ số, được gọi là băm, nhỏ hơn hoặc bằng một băm mục tiêu trong SHA256, thuật toán PoW của Bitcoin. Hệ thống của người khai thác sử dụng lực lượng thô bạo đáng kể dưới dạng nhiều đơn vị xử lý xếp chồng lên nhau và tạo ra các hàm băm ở các tốc độ khác nhau — megahashes mỗi giây (MH / s), gigahashes mỗi giây (GH / s) hoặc terahashes mỗi giây (TH / s ) – phụ thuộc vào đơn vị, đoán tất cả các kết hợp 64 chữ số có thể có cho đến khi chúng đi đến giải pháp. Các hệ thống đoán một số nhỏ hơn hoặc bằng hàm băm sẽ được thưởng bằng bitcoin.
Đây là một ví dụ để giải thích quá trình này. Giả sử bạn nhờ bạn bè đoán một số từ 1 đến 100 mà bạn đã nghĩ ra và viết ra một tờ giấy. Bạn bè của bạn không cần phải đoán con số chính xác; họ chỉ phải là người đầu tiên đoán một số nhỏ hơn hoặc bằng số của bạn.
Nếu bạn đang nghĩ đến số 19 và một người bạn đến với 21, họ thua vì 21 lớn hơn 19. Nhưng nếu ai đó đoán 16 và một bạn khác đoán 18, thì người đó thắng vì 18 gần 19 hơn 16. Trong các thuật ngữ rất đơn giản, câu đố toán học khai thác bitcoin là tình huống tương tự được mô tả ở trên ngoại trừ các số thập lục phân gồm 64 chữ số và hàng nghìn hệ thống máy tính.
Khó khăn khai thác là gì?
Một trong những thuật ngữ bạn thường gặp trong tài liệu khai thác bitcoin là độ khó khai thác. Độ khó khai thác đề cập đến độ khó của việc giải câu đố toán học và tạo ra bitcoin. Độ khó khai thác ảnh hưởng đến tốc độ bitcoin được tạo ra.
Độ khó khai thác thay đổi cứ sau 2.016 khối hoặc khoảng hai tuần một lần. Mức độ khó thành công phụ thuộc vào mức độ hiệu quả của các công cụ khai thác trong chu kỳ trước đó. Nó cũng bị ảnh hưởng bởi số lượng thợ đào mới đã tham gia vào mạng lưới của Bitcoin vì nó làm tăng tỷ lệ băm hoặc lượng sức mạnh tính toán được triển khai để khai thác tiền điện tử. Trong năm 2013 và 2014, khi giá bitcoin tăng, nhiều thợ mỏ tham gia vào mạng lưới của nó và thời gian trung bình để khám phá một khối giao dịch giảm xuống còn 9 phút từ 10 phút.
Nhưng điều ngược lại cũng có thể đúng. Nghĩa là, càng có nhiều thợ đào cạnh tranh để tìm ra giải pháp, thì vấn đề sẽ càng trở nên khó khăn hơn. Nếu sức mạnh tính toán bị ngắt khỏi mạng, độ khó sẽ điều chỉnh giảm xuống để giúp khai thác dễ dàng hơn.
Mức độ khó khai thác vào tháng 3 năm 2022 là 27,55 nghìn tỷ đồng. Tức là, cơ hội để một máy tính tạo ra một hàm băm thấp hơn mục tiêu là 1 trên 27,55 nghìn tỷ đồng. Nói cách khác, bạn có khả năng trúng giải độc đắc Powerball chỉ với một vé số cao hơn khoảng 91,655 lần so với việc bạn chọn đúng hàm băm trong một lần thử.
Kinh tế khai thác Bitcoin là gì?
Vào cuối ngày, khai thác bitcoin là một công việc kinh doanh. Lợi nhuận được tạo ra từ đầu ra của nó — bitcoin — phụ thuộc vào khoản đầu tư được thực hiện vào đầu vào của nó.
Có ba chi phí chính của việc khai thác bitcoin:
Điện: Đây là nguồn điện chạy các hệ thống khai thác của bạn 24/7. Nó có thể chạy đến một hóa đơn đáng kể. Khi bạn xem xét rằng quá trình tiêu thụ nhiều điện như các quốc gia nhất định, chi phí có thể tính ra là khá lớn.
Hệ thống khai thác: Trái ngược với câu chuyện phổ biến, máy tính để bàn và hệ thống chơi game thông thường không phù hợp hoặc không hiệu quả để khai thác bitcoin. Quá trình này có thể làm nóng các hệ thống như vậy và gây ra các vấn đề về băng thông trong mạng gia đình. Hệ thống chip tích hợp (ASIC) dành riêng cho ứng dụng, là các máy được tùy chỉnh để khai thác bitcoin, là khoản đầu tư cơ sở hạ tầng chính cho các thợ đào bitcoin. Phạm vi giá cho những chiếc máy như vậy có thể dao động từ 4.000 đến 12.000 đô la. Ngay cả với chi phí cao như vậy, một hệ thống được trang bị ASIC duy nhất tạo ra ít hơn một bitcoin. Các thợ đào Bitcoin tổ chức hàng nghìn hệ thống ASIC thành các nhóm khai thác chạy 24/7 để tạo ra số thập lục phân gồm 64 chữ số cần thiết để giải một câu đố băm.
Cơ sở hạ tầng mạng: Tốc độ mạng không tạo ra sự khác biệt rõ rệt cho quá trình khai thác bitcoin. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải có kết nối Internet hoạt động 24/7 mà không bị gián đoạn. Kết nối cũng phải có độ trễ từ các nhóm khai thác gần đó. Các mạng chuyên dụng làm giảm sự phụ thuộc bên ngoài và đảm bảo rằng độ trễ được giảm thiểu. Chuyển sang chế độ ngoại tuyến không nhất thiết phải dừng quá trình đồng bộ hóa các giao dịch. Nhưng nó có thể làm cho quá trình mất thời gian và có thể dễ xảy ra lỗi sau khi kết nối trở lại.
Tổng chi phí cho ba đầu vào này phải nhỏ hơn đầu ra — trong trường hợp này là giá bitcoin — để các thợ đào tạo ra lợi nhuận từ hoạt động kinh doanh của họ. Xem xét giá bitcoin tăng chóng mặt, ý tưởng khai thác tiền điện tử của riêng bạn nghe có vẻ là một đề xuất hấp dẫn.
Tuy nhiên, bất chấp những gì những người đề xuất Bitcoin nói với bạn, khai thác tiền điện tử không phải là một sở thích của bất kỳ loại nào. Đó là một liên doanh tốn kém với khả năng thất bại cao. Như được minh họa trong phần về độ khó khai thác, không có gì đảm bảo rằng bạn sẽ kiếm được phần thưởng bitcoin ngay cả khi đã bỏ ra chi phí và nỗ lực đáng kể. Tổng hợp các hệ thống khai thác để điều hành một doanh nghiệp nhỏ khai thác bitcoin có thể cung cấp một lối thoát. Tuy nhiên, ngay cả những doanh nghiệp như vậy cũng phải chịu giá cả biến động của tiền điện tử. Nếu giá của tiền điện tử sụt giảm như đã xảy ra vào năm 2018, thì việc chạy các hệ thống khai thác bitcoin sẽ trở nên không kinh tế và các công ty khai thác nhỏ sẽ buộc phải ngừng kinh doanh. thậm chí còn không hấp dẫn hơn.
Do khó khăn đáng kể vốn có trong tính kinh tế của việc khai thác bitcoin, hoạt động này hiện đang bị chi phối bởi các công ty khai thác lớn có hoạt động trải dài trên nhiều lục địa. AntPool, công ty khai thác bitcoin lớn nhất thế giới, điều hành các nhóm khai thác ở nhiều quốc gia. Nhiều công ty khai thác bitcoin cũng đã niêm yết cổ phiếu, mặc dù định giá của họ tương đối khiêm tốn.
Quá trình khai thác bitcoin sử dụng bao nhiêu điện?
Trong phần lớn lịch sử ngắn ngủi của Bitcoin, quá trình khai thác của nó vẫn là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng. Trong thập kỷ sau khi ra mắt, hoạt động khai thác bitcoin tập trung ở Trung Quốc, một quốc gia phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như than để sản xuất phần lớn điện năng. Không có gì ngạc nhiên khi chi phí năng lượng thiên văn của hoạt động khai thác bitcoin đã thu hút sự chú ý của các nhà hoạt động biến đổi khí hậu, những người đổ lỗi cho hoạt động này là nguyên nhân làm tăng lượng khí thải. Theo một số ước tính, quá trình khai thác của tiền điện tử tiêu thụ nhiều điện như toàn bộ quốc gia.
Một điều cần nhớ về những nghiên cứu này là chúng dựa trên phỏng đoán và dữ liệu tự báo cáo từ các nhóm khai thác. Ví dụ: một báo cáo Coinshares từ năm 2019 đưa ra một số giả định liên quan đến nguồn năng lượng cho các thợ đào được đưa vào đánh giá của họ về hệ sinh thái khai thác bitcoin.
Lịch sử khai thác Bitcoin
Hai sự phát triển đã góp phần vào sự phát triển và cấu thành của việc khai thác bitcoin như ngày nay. Đầu tiên là sản xuất máy khai thác bitcoin tùy chỉnh. Bởi vì khai thác bitcoin về cơ bản là phỏng đoán, việc đi đến câu trả lời phù hợp trước một người khai thác khác hầu như có liên quan đến tốc độ máy tính của bạn có thể tạo ra các hàm băm. Trong những ngày đầu của Bitcoin, máy tính để bàn với CPU thông thường đã thống trị hoạt động khai thác bitcoin. Nhưng họ đã bắt đầu mất nhiều thời gian để khám phá các giao dịch trên mạng của tiền điện tử khi mức độ khó của thuật toán tăng lên theo thời gian. Theo một số ước tính, sẽ phải mất “vài trăm nghìn năm trung bình” khi sử dụng CPU để tìm thấy một khối hợp lệ ở mức độ khó đầu năm 2015.11
Theo thời gian, các thợ đào nhận ra rằng card đồ họa, còn được gọi là đơn vị xử lý đồ họa (GPU), khai thác hiệu quả hơn và nhanh hơn. Nhưng chúng tiêu thụ rất nhiều năng lượng cho các hệ thống phần cứng riêng lẻ không thực sự cần thiết để khai thác tiền điện tử. Mảng cổng có thể lập trình trường (FPGA), một loại GPU, là một cải tiến, nhưng chúng mắc phải những nhược điểm tương tự mà GPU đã làm.
Ngày nay, các thợ đào sử dụng các máy khai thác tùy chỉnh, được gọi là máy khai thác ASIC, được trang bị các chip chuyên dụng để khai thác bitcoin nhanh hơn và hiệu quả hơn. Chúng có giá từ vài trăm đến hàng chục nghìn đô la. Ngày nay, việc khai thác bitcoin rất cạnh tranh nên chỉ có thể thực hiện nó một cách có lãi với các ASIC cập nhật nhất. Khi sử dụng máy tính để bàn, GPU hoặc các mẫu ASIC cũ hơn, chi phí tiêu thụ năng lượng thực sự vượt quá doanh thu được tạo ra. Ngay cả với đơn vị mới nhất theo ý của bạn, một máy tính hiếm khi đủ để cạnh tranh với các nhóm khai thác — các nhóm thợ đào kết hợp sức mạnh tính toán của họ và chia số bitcoin được khai thác giữa họ.
Các fork bitcoin cũng đã ảnh hưởng đến cấu trúc của mạng lưới khai thác bitcoin. Giữa 1 trong 16 nghìn tỷ tỷ lệ cược, mức độ khó mở rộng và mạng lưới người dùng xác minh giao dịch khổng lồ, một khối giao dịch được xác minh khoảng 10 phút một lần.12 Nhưng điều quan trọng cần nhớ là 10 phút là một mục tiêu, không phải là một quy tắc.
Mạng Bitcoin hiện có thể xử lý chỉ dưới 4 giao dịch mỗi giây, với các giao dịch được đăng nhập vào blockchain cứ sau 10 phút.13 Để so sánh, Visa có thể xử lý ở đâu đó khoảng 65.000 giao dịch mỗi giây.14 Tuy nhiên, khi mạng lưới người dùng Bitcoin tiếp tục phát triển, số lượng giao dịch được thực hiện trong 10 phút cuối cùng sẽ vượt quá số lượng giao dịch có thể được xử lý trong 10 phút. Tại thời điểm đó, thời gian chờ đợi cho các giao dịch sẽ bắt đầu và tiếp tục lâu hơn, trừ khi có sự thay đổi đối với giao thức Bitcoin.
Vấn đề trọng tâm của giao thức Bitcoin này được gọi là mở rộng quy mô. Mặc dù các thợ đào bitcoin thường đồng ý rằng phải làm gì đó để giải quyết vấn đề mở rộng quy mô, nhưng có ít sự đồng thuận hơn về cách thực hiện. Đã có hai giải pháp chính được đề xuất để giải quyết vấn đề mở rộng quy mô. Các nhà phát triển đã đề xuất tạo một lớp “ngoài chuỗi” thứ cấp của Bitcoin sẽ cho phép các giao dịch nhanh hơn có thể được blockchain xác minh sau này hoặc tăng số lượng giao dịch mà mỗi khối có thể lưu trữ. Với ít dữ liệu hơn để xác minh trên mỗi khối, giải pháp đầu tiên sẽ giúp các giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn cho các thợ đào. Cách thứ hai sẽ giải quyết vấn đề mở rộng quy mô bằng cách cho phép xử lý thêm thông tin sau mỗi 10 phút bằng cách tăng kích thước khối.
Vào tháng 7 năm 2017, những người khai thác bitcoin và các công ty khai thác đại diện cho khoảng 80% đến 90% sức mạnh tính toán của mạng đã bỏ phiếu để kết hợp một chương trình giúp giảm lượng dữ liệu cần thiết để xác minh từng khối.15
Chương trình mà các thợ đào đã bỏ phiếu để thêm vào giao thức Bitcoin được gọi là nhân chứng tách biệt, hoặc SegWit. Thuật ngữ này là sự kết hợp của tách biệt, có nghĩa là riêng biệt và nhân chứng, đề cập đến các chữ ký trên một giao dịch Bitcoin. Khi đó, nhân chứng tách biệt có nghĩa là tách các chữ ký giao dịch khỏi một khối và đính kèm chúng dưới dạng một khối mở rộng. Mặc dù việc thêm một chương trình duy nhất vào giao thức Bitcoin có vẻ không giống một giải pháp nào, nhưng dữ liệu chữ ký đã được ước tính chiếm tới 65% dữ liệu được xử lý trong mỗi khối giao dịch.
Chưa đầy một tháng sau, vào tháng 8 năm 2017, một nhóm thợ đào và nhà phát triển đã khởi xướng một đợt hard fork, rời mạng Bitcoin để tạo ra một loại tiền tệ mới sử dụng cùng một cơ sở mã như Bitcoin. Mặc dù nhóm này đồng ý với sự cần thiết phải có một giải pháp để mở rộng quy mô, nhưng họ lo lắng rằng việc áp dụng công nghệ SegWit sẽ không giải quyết được đầy đủ vấn đề mở rộng quy mô.
Thay vào đó, họ đã sử dụng giải pháp thứ hai là tăng số lượng giao dịch mà mỗi khối có thể lưu trữ. Đồng tiền kết quả, được gọi là Bitcoin Cash, đã tăng kích thước khối lên 8MB để đẩy nhanh quá trình xác minh nhằm cho phép thực hiện khoảng 2 triệu giao dịch mỗi ngày.
Kết luận
Khai thác bitcoin là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng với các hệ thống khai thác tùy chỉnh cạnh tranh để giải các câu đố toán học. Người khai thác giải được câu đố đầu tiên sẽ được thưởng bằng bitcoin. Quá trình khai thác bitcoin cũng xác nhận các giao dịch trên mạng của tiền điện tử và khiến chúng trở nên đáng tin cậy.
Mặc dù các công ty khai thác riêng lẻ sử dụng hệ thống máy tính để bàn đóng một vai trò quan trọng trong những ngày đầu tiên của tiền điện tử, hệ sinh thái khai thác bitcoin bị chi phối bởi các công ty khai thác lớn điều hành các nhóm khai thác trải rộng trên nhiều khu vực địa lý. Việc khai thác bitcoin cũng gây tranh cãi vì nó sử dụng lượng năng lượng thiên văn. Với nhận thức ngày càng cao về biến đổi khí hậu, một số thợ mỏ đã chuyển hoạt động sang các khu vực sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để sản xuất điện.
