Bản chất của loạt bài về tiền điện tử: Sự trỗi dậy và phát triển của ngành khai thác mỏ

Nguồn gốc: "Bản chất của tiền điện tử là gì?" 》
Tác giả: Chris Dannen, Leo Zhang và Martín Beauchamp, đều làm việc tại Iterative Capital
Biên soạn: Katt Gu

Bài viết này được trích từ công ty quản lý tiền điện tử Iterative Capital Đã viết báo cáo "Cái gì Bản chất của hiện tượng tiền điện tử là gì?". Iteration Capital là một công ty quản lý đầu tư tập trung vào khai thác và vận hành i2 Trading, một nền tảng giao dịch tiền điện tử OTC ở Bắc Mỹ.

Loạt bài viết về bản chất của tiền điện tử:

1. "Bối cảnh lịch sử của tiền điện tử từ 0 đến 1"
2. "Sự ra đời và phát triển của hacker và văn hóa cypherpunk"
3.Lý thuyết halving là gì? 》

So với việc phát hành chứng chỉ, đầu tư mạo hiểm hay giao dịch biến động, ngành khai thác hiếm khi xuất hiện trên thị trường vốn. Trong số tất cả các loại hình tiếp thị trên thị trường, đây là hoạt động đầu tư tiền điện tử dễ dự đoán nhất. Lợi nhuận khai thác được thúc đẩy bởi chu trình bán dẫn, chi phí năng lượng và hiệu suất tổng thể của thị trường tiền điện tử. Mặc dù đầu tư khai thác về cơ bản là một khoản đầu tư dài hạn, miễn là người khai thác có thể tối ưu hóa phí quản lý và mua máy móc với giá thị trường hợp lý thì chi phí khai thác có thể giảm. Quyết định mua phần cứng hoặc hỗ trợ một mạng cụ thể của người khai thác ít bị ảnh hưởng bởi xu hướng thị trường ngắn hạn hơn nhiều so với các đặc điểm của giao thức mạng và vòng đời kỹ thuật của phần cứng đã mua. Các yếu tố cơ bản mà người khai thác xem xét bao gồm nhưng không giới hạn ở các điểm sau:

Chọn một mạng khả thi.
Mua phần cứng từ nhà sản xuất phần cứng phù hợp với mức giá hợp lý.
Điều chỉnh thời gian mua hàng theo chu kỳ phần cứng của bạn.
Chi phí năng lượng và các chi phí chung khác của cơ sở vật chất colocation.
An ninh và nhân sự của cơ sở lưu trữ.
Quản lý phần thưởng thanh khoản.
Quy định và thuế địa phương.

Có hai yếu tố chính thúc đẩy động lực thị trường của trang khai thác: tăng trưởng tốc độ băm và biến động giá. Về cơ bản, hai yếu tố này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Tỷ lệ băm cao hơn giúp tăng cường tính bảo mật của chuỗi khối và làm cho mạng trở nên có giá trị hơn; ngược lại, khi giá của loại tiền liên quan tăng lên, nhu cầu về thiết bị khai thác cũng sẽ tăng lên, điều đó có nghĩa là các nhà cung cấp phần cứng khai thác Cạnh tranh sẽ tăng cường để nắm bắt điều này yêu cầu.

Mặc dù giá Bitcoin giao ngay giảm mạnh cho đến nay, hash rate của mạng Bitcoin vẫn tăng với tốc độ đáng kinh ngạc. Kể từ tháng 1 năm 2018, những người khai thác và giao dịch Bitcoin đã sống trong những thế giới hoàn toàn riêng biệt: Những người khai thác liên tục tái đầu tư vào phần cứng và cơ sở vật chất, dự đoán rằng tiến bộ kỹ thuật ở cấp độ giao thức cốt lõi sẽ dẫn đến đợt tăng giá tiếp theo. Vì các thợ đào kiểm soát tính thanh khoản nên đây gần như là một lời tiên tri tự ứng nghiệm. (Bài viết này kết thúc bằng phần phụ lục thảo luận các khái niệm phổ biến về xu hướng giá.)

Sự không khớp giữa tốc độ tăng trưởng hash rate và biến động giá là kết quả của việc thị trường phần cứng và thị trường vốn không đồng bộ. Trong trường hợp bình thường, độ khó khai thác có thể được dự đoán bằng các lô hàng wafer của nhà sản xuất chất bán dẫn TSMC (chiếm 90% sản lượng Bitcoin ASIC). Thời gian sản xuất (thường là ba tháng) dài hơn chu kỳ giá Bitcoin, có nghĩa là các tấm wafer đã được sản xuất trong thời gian giá Bitcoin giảm sẽ dẫn đến tình trạng dư thừa công suất.

Sự trỗi dậy của phần cứng chuyên nghiệp

Qua nhiều năm, các công cụ khai thác tiền điện tử đã phát triển từ CPU sang GPU , cho đến phần cứng chuyên dụng như FPGA (Mảng cổng lập trình trường) và ASIC. Do tính chất cạnh tranh của ngành, các thợ đào được khuyến khích mua phần cứng hiệu quả hơn, ngay cả khi điều đó đồng nghĩa với việc phải trả chi phí trả trước cao hơn cho những máy này. Khi một số nhà sản xuất phần cứng nâng cấp lên những chiếc máy nhanh hơn, hiệu quả hơn thì những nhà sản xuất khác cũng buộc phải nâng cấp, tạo ra một cuộc chạy đua thiết bị. Ngày nay, đối với các mạng nổi tiếng hơn, việc khai thác chủ yếu được thực hiện thông qua ASIC. Sha256d của Bitcoin là một phép tính tương đối đơn giản; công việc của Bitcoin ASIC là thực hiện hàng nghìn tỷ phép tính của hàm băm SHA256d mỗi giây, điều mà các loại chất bán dẫn khác không thể làm được.

Lần đầu tiên được giới thiệu ra thị trường vào những năm 1980, ASIC đã thay đổi ngành công nghiệp chip. Trong thế giới tiền điện tử, các nhà sản xuất ASIC như Bitmain thiết kế cấu trúc chip dựa trên thuật toán băm cụ thể của một mạng nhất định. Sau nhiều lần lặp lại và thử nghiệm, các bản thiết kế mặt nạ quang mạch được gửi đến các xưởng đúc như TSMC và Intel như một phần của quy trình được gọi là "tapeout". Hiệu suất thực tế của con chip không thể được biết cho đến khi nó được đưa về từ xưởng đúc. Tại thời điểm này, các nhà sản xuất ASIC cần tối ưu hóa thiết kế nhiệt và căn chỉnh chip trên bảng băm trước khi sản phẩm sẵn sàng đưa vào sử dụng sản xuất.

Sự gia tăng của phần cứng dành riêng cho ứng dụng là tất yếu và là xu hướng tất yếu trong chu kỳ phần cứng máy tính. Tương tự như cách công nghệ khai thác vàng và khoan dầu tiếp tục phát triển khi giá trị của hàng hóa cơ bản tiếp tục tăng, phần cứng dành riêng cho ứng dụng dành cho tiền điện tử đang được cải thiện nhanh chóng khi tiền điện tử trở nên quan trọng hơn. Mặc dù hành động giá ngắn hạn chủ yếu được thúc đẩy bởi hoạt động đầu cơ và được quan sát là không tương quan với hash rate, nhưng về lâu dài, hai yếu tố này tạo thành một vòng phản hồi có đạo đức.

Công cụ khai thác tiền điện tử là một hệ thống máy tính không đồng nhất, tức là một hệ thống sử dụng nhiều bộ xử lý. Khi Định luật Moore chậm lại, tính toán không đồng nhất trở nên phổ biến hơn. Gordon Moore, người tạo ra định luật cùng tên, dự đoán rằng mật độ bóng bán dẫn trong sản xuất chất bán dẫn sẽ tạo ra những cải tiến phần cứng liên tục và có thể dự đoán được, nhưng những cải tiến này sẽ chỉ có 10-20 năm trước khi đạt đến giới hạn vật lý cơ bản.

Thế hệ ASIC Bitcoin đầu tiên bao gồm Roast Cat Miner của Trung Quốc, KNC của Thụy Điển, Butterfly Labsh và Cointerra của Hoa Kỳ. Phần cứng dành riêng cho ứng dụng nhanh chóng cho thấy lời hứa của họ. Lô máy khai thác Avalon đầu tiên đã có mặt vào tháng 2 năm 2013. Đến tháng 5, khoảng một phần ba mạng được cung cấp sức mạnh tính toán vô song của họ.

Chìa khóa của cạnh tranh trong mạch tích hợp là tốc độ một công ty có thể lặp lại sản phẩm và đạt được lợi thế kinh tế nhờ quy mô. Không có đủ kinh nghiệm sản xuất phần cứng, Roast Cat nhanh chóng mất thị phần do sự chậm trễ và hàng loạt lỗi kỹ thuật quan trọng.

Cùng kỳ năm 2013, Jihan Wu và Ketuan Zhan thành lập Bitmain. Trong những ngày đầu của Bitcoin ASIC, chỉ cần cải thiện mật độ (tức là nút công nghệ) của chip thế hệ trước là có thể nâng cấp ngay lập tức và hiệu quả. Việc có được các nút công nghệ tiên tiến từ các xưởng đúc luôn tốn kém, vì vậy thách thức không phải là thiết kế công nghệ vượt trội mà là khả năng huy động vốn. Ngay sau khi Bitmain được thành lập, công ty đã ra mắt AntminerS1 sử dụng chip 55nm của TSMC.

Năm 2014, thị trường tiền điện tử bước vào thị trường gấu dài hạn và giá Bitcoin đã giảm gần 90%. Vào thời điểm thị trường phục hồi vào năm 2015, Antminer S5 (máy mới nhất của Bitmain vào thời điểm đó) là sản phẩm duy nhất còn được sản xuất. Bitmain nhanh chóng thiết lập sự thống trị của mình. Sau đó, các kỹ sư của Roast Cat đã gia nhập Bitmain để phát triển S7 và S9. Hai máy này đã trở thành sản phẩm ASIC tiền điện tử bán chạy nhất cho đến nay.

Ngành công nghiệp bán dẫn đang phát triển nhanh chóng. Cạnh tranh gia tăng, đổi mới sản xuất và tính kinh tế theo quy mô đồng nghĩa với việc giá chip sẽ tiếp tục giảm. Đối với các công ty khai thác ASIC lớn, để duy trì tỷ suất lợi nhuận, họ phải không ngừng tìm kiếm nhiều cải tiến về thiết kế hơn.

Những thay đổi trong ngành phần cứng

Trước đây, việc sản xuất chip nhanh hơn chỉ cần đặt các bóng bán dẫn gần nhau hơn trên đế chip. Khoảng cách giữa các bóng bán dẫn được đo bằng nanomet. Khi các nhà thiết kế chip chuyển sang các nút công nghệ tiên tiến với khoảng cách giữa các bóng bán dẫn chỉ ở mức 10nm hoặc 7nm, những cải thiện về hiệu suất chip có thể không tỷ lệ thuận với việc giảm khoảng cách giữa các bóng bán dẫn. Kể từ tháng 3 năm 2018, Bitmain được cho là đã cố gắng sản xuất các chip ASIC Bitcoin mới ở quy trình 16nm, 12nm và 10nm. Các vấn đề về tapeout đối với tất cả những con chip đó được cho là đã khiến công ty thiệt hại gần 500 triệu USD.

Sau đợt tăng giá năm 2017, nhiều nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) mới đang bước vào không gian Bitcoin ASIC. Mặc dù Bitmain vẫn là công ty dẫn đầu tuyệt đối về quy mô và doanh số bán sản phẩm, nhưng công ty lại tụt hậu đáng kể về hiệu suất của các sản phẩm cốt lõi của mình. InnoSilicon, Canaan, Whatsminer, Bitfury và những công ty khác đang nhanh chóng bắt kịp, thu lợi nhuận cho tất cả người chơi trên thị trường.

Khi quá trình cải tiến nút công nghệ chậm lại, hiệu suất ASIC ngày càng phụ thuộc vào khả năng thiết kế kiến trúc của công ty. Do đó, việc có một đội ngũ giàu kinh nghiệm để thực hiện các thiết kế chip hoàn toàn tùy chỉnh là rất quan trọng đối với sự thành công trong tương lai của các nhà sản xuất ASIC. Về lâu dài, các thiết kế ASIC sẽ trở nên nguồn mở hơn và dễ tiếp cận hơn, dẫn đến quá trình hàng hóa hóa.

'Sự cân bằng mong manh của nỗi kinh hoàng' dưới sự cai trị của thợ mỏ

Trong các hệ thống tiền điện tử không cần cấp phép như Bitcoin, những kẻ khai thác quy mô lớn cũng là những kẻ tấn công tiềm năng. Sự hợp tác của họ với mạng dựa trên lợi nhuận; nếu một cuộc tấn công mang lại lợi nhuận thì các công ty khai thác lớn có thể sẽ thử tấn công. Những người theo dõi sự phát triển của Bitcoin trong những năm gần đây đều biết rằng chủ đề độc quyền khai thác đang gây tranh cãi.

Một số người tham gia tin rằng ASIC có thể làm suy yếu tình trạng của mạng theo nhiều cách khác nhau. Với hashrate tập trung, cộng đồng lo ngại rằng các thợ đào sẽ liên kết với nhau để thực hiện cái gọi là cuộc tấn công 51%, trong đó những người khai thác có phần lớn hashrate có thể sử dụng sức mạnh tính toán này để viết lại các giao dịch, cho phép chi tiêu cùng một số tiền hai lần. tỷ lệ. Cuộc tấn công này phổ biến ở các mạng nhỏ hơn, nơi chi phí để đạt được tỷ lệ băm 51% thấp hơn.

Bất kỳ nhóm khai thác nào (hoặc liên minh các nhóm khai thác) có tỷ lệ băm trên 51% đều có "vũ khí hạt nhân" trong mạng. Điều này về cơ bản là giữ cộng đồng làm con tin bằng cách sử dụng hashrate. Kịch bản này gợi nhớ đến quan điểm của chiến lược gia hạt nhân thời Chiến tranh Lạnh, Albert Wohlsetter về sự cân bằng mong manh giữa khủng bố:

"Sự cân bằng không trở nên tự động. Thứ nhất, vì vũ khí nhiệt hạch mang lại lợi thế to lớn cho kẻ xâm lược, nên cần có sự khôn ngoan và chủ nghĩa hiện thực cao độ để thiết kế một trạng thái cân bằng ổn định ở bất kỳ cấp độ công nghệ hạt nhân nào. những nỗ lực khẩn cấp và bền vững."

Mặc dù về mặt lý thuyết, các công ty khai thác lớn có thể tiến hành một cuộc tấn công nhằm thúc đẩy sự đồng thuận, nhưng Lịch sử có thể có lợi cho họ, nhưng họ cũng có thể đẩy thị trường vào tình thế đi ngược lại với họ, khiến giá token đột ngột giảm mạnh. Sự sụt giảm giá như vậy sẽ khiến các khoản đầu tư phần cứng của thợ mỏ và việc nắm giữ tiền tệ dài hạn kiếm được trong quá khứ trở nên vô giá trị. Trong những tình huống sản xuất tập trung cao độ, cuộc tấn công lén lút 51% sẽ dễ thực hiện hơn.

"Chế độ chuyên chế về cấu trúc" do các nhà phát triển cốt lõi cai trị

Trong khi những kẻ khai thác lừa đảo gây ra mối đe dọa liên tục đối với các hệ thống tiền điện tử không được cấp phép, thì sự thống trị của các nhà phát triển phần mềm cốt lõi có thể gây bất lợi không kém cho tính toàn vẹn của hệ thống. hệ thống. Trong mạng được kiểm soát bởi một số ít kỹ thuật viên ưu tú, những thay đổi giả đối với mã có thể không dễ dàng bị phát hiện bởi những người khai thác và người vận hành toàn nút đang chạy mã.

Cộng đồng đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để chống lại ảnh hưởng to lớn của thợ mỏ. Nhóm tại Siacoin đã quyết định sản xuất công cụ khai thác Asic của riêng họ sau khi tìm hiểu về công cụ khai thác Sia của Bitmain. Các cộng đồng như Zcash đang chào đón ASIC một cách thận trọng. .Các dự án mới như GRIN đã thiết kế thuật toán băm của họ để sử dụng nhiều RAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên), do đó làm tăng chi phí sản xuất ASIC. Một số dự án như Monero đã thực hiện các biện pháp quyết liệt hơn, thay đổi thuật toán băm của họ chỉ để vô hiệu hóa máy ASIC của một nhà sản xuất. Sự bất đồng cơ bản ở đây không phải là về “sự phân quyền”, mà là về việc phe nào kiểm soát cách tạo ra phần thưởng coinbase theo giá trị thị trường; đó là cuộc chiến giành quyền kiểm soát “con ngỗng vàng”.

Do tính chất rất năng động của các mạng phi tập trung, hành động nhanh chóng chống lại sự tập trung quyền lực xung quanh các thợ mỏ có thể dẫn đến thái cực ngược lại: mánh lới quảng cáo Tập trung quyền lực xung quanh các nhà phát triển Bộ. Cả hai sự tập trung quyền lực đều rất nguy hiểm. Cực đoan thứ hai có thể dẫn đến chế độ chuyên chế phi cấu trúc, trong đó cộng đồng tôn thờ người phục tùng chính trong sự sùng bái cá nhân mà không có tiền đề sai lầm về hệ thống phân cấp quyền lực chính thức. Thuật ngữ này xuất phát từ nhà lý thuyết xã hội Jo Freeman, người đã viết vào năm 1972:

"Chừng nào cấu trúc của nhóm là không chính thức thì làm sao quyết định được đưa ra Các quy tắc chỉ được một số ít người biết, và nhận thức về sức mạnh chỉ giới hạn ở những người biết các quy tắc. Những người không biết các quy tắc và không được chọn làm người bắt đầu, sẽ vẫn còn bối rối hoặc bị cuốn vào điều gì đó mà họ không chắc chắn lắm. ảo tưởng hoang tưởng rằng điều gì đó đang diễn ra."

Việc thiếu một cấu trúc trang trọng có thể là một vấn đề vô hình rào cản đối với những người đóng góp mới. Trong bối cảnh tiền điện tử, điều này có nghĩa là mặc dù có động cơ khuyến khích thu hút nhiều nhân tài phát triển hơn cho nhóm (do đó đẩy nhanh quá trình phát triển dự án và tăng giá trị của mạng), hệ thống quản trị phân bổ mở mà chúng ta đã thảo luận ở phần trước Mọi thứ đều có thể đi sai.

Sự thống trị của thợ mỏ hoặc nhà phát triển có thể dẫn đến những thay đổi trong lộ trình phát triển, có thể phá vỡ toàn bộ hệ thống. Một ví dụ là những quyết định tồi tệ của những “kẻ cản trở lớn”. Mạng Bitcoin chia thành hai vào ngày 1 tháng 8 năm 2017 do một số thợ mỏ nhất quyết hỗ trợ kích thước khối lớn hơn, dẫn đến tăng chi phí cho các nhà khai thác nút đầy đủ. Đối với các chuỗi khối sử dụng bằng chứng công việc, các nhà khai thác này đóng một vai trò quan trọng trong việc thực thi các quy tắc của nó. Chi phí cao hơn có thể đồng nghĩa với việc có ít nhà khai thác nút đầy đủ hơn trên mạng, điều này khiến các thợ đào dễ dàng phá vỡ sự cân bằng quyền lực vì lợi ích riêng của họ.

Một ví dụ khác về sự mất cân bằng là Ethereum Foundation. Trong khi Ethereum có một cộng đồng mạnh mẽ gồm các nhà phát triển DAPP (ứng dụng phân tán), giao thức cốt lõi chỉ được xác định bởi một nhóm nhỏ các nhà lãnh đạo dự án. Để chuẩn bị cho đợt hard fork Constantinople của Ethereum, các nhà phát triển đã quyết định giảm 33% phần thưởng khai thác mà không hỏi ý kiến người khai thác. Theo thời gian, những người khai thác xa lánh sẽ loại bỏ sự hỗ trợ của một nhóm bên liên quan chính khỏi mạng (chính những người khai thác) và tạo ra các động lực mới cho những người khai thác tấn công mạng để kiếm lợi nhuận hoặc trả thù.

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia