“挖礦”的興起與發(fā)展史

由于虛擬貨幣價(jià)格居高不下，越來越多的人參與到“挖礦”活動(dòng)中，使得“挖礦”對(duì)計(jì)算機(jī)的算力要求也相對(duì)提高。截至目前，“挖礦”所使用的硬件設(shè)備已經(jīng)歷了多次升級(jí)轉(zhuǎn)換，由最開始的CPU“挖礦”轉(zhuǎn)變?yōu)镚PU“挖礦”，再由FPGA“挖礦”發(fā)展到ASIC“挖礦”。同時(shí)，由于礦機(jī)數(shù)目與規(guī)模增加，“挖礦”的危害也愈發(fā)明顯。

礦機(jī)設(shè)備的發(fā)展歷程

CPU“挖礦”（2008~2009年）

2008年11月，比特幣開發(fā)者兼創(chuàng)始人Satoshi Nakamoto在P2P foundation網(wǎng)站上發(fā)布比特幣白皮書《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》，對(duì)電子貨幣提出新設(shè)想，為比特幣的誕生埋下伏筆。2009年1月3日，他開發(fā)出首個(gè)實(shí)現(xiàn)比特幣算法的軟件程序并進(jìn)行了首次“挖礦”，獲得了50個(gè)比特幣，標(biāo)志著比特幣金融體系的正式誕生。在此之后，用于挖掘比特幣的加密貨幣礦機(jī)逐漸出現(xiàn)在市場(chǎng)上，“挖礦”進(jìn)入初步發(fā)展期。2008~2009年，市場(chǎng)上的加密貨幣礦機(jī)以CPU礦機(jī)為主。

GPU、FPGA“挖礦”（2010~2012年）

2010~2012年，比特幣的關(guān)注度逐漸提升，礦工數(shù)量不斷增長(zhǎng)，“挖礦”難度明顯提高，算力競(jìng)爭(zhēng)變得愈發(fā)激烈，對(duì)計(jì)算機(jī)的配置要求也越來越高。由于CPU的算力過低，“挖礦”收益太少，CPU礦機(jī)逐漸被市場(chǎng)淘汰，性能進(jìn)一步提升的GPU礦機(jī)、FPGA礦機(jī)逐漸顯現(xiàn)。

雖然CPU和GPU都可以進(jìn)行計(jì)算，但其擅長(zhǎng)的方面各不相同。CPU核心更少，但擁有復(fù)雜的邏輯控制單元，更擅長(zhǎng)復(fù)雜運(yùn)算；而GPU擁有大量的核心，架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，非常適合大吞吐量的高密度計(jì)算。而“挖礦”需要的算力，往往是通過哈希、解密等算法完成的。這類算法具有復(fù)雜程度低，但強(qiáng)度極大的特征，因此GPU“挖礦”的速度更快、效率更高，很多人轉(zhuǎn)用GPU“挖礦”，組裝一張或多張高級(jí)顯卡來打造自己的礦機(jī)。

除此之外，比特幣日益上漲的價(jià)格，讓礦工們的“挖礦”熱情不斷高漲。礦工希望擁有更強(qiáng)大的礦機(jī)，挖到更多的比特幣，獲得更多收入。因此，先進(jìn)的“挖礦”設(shè)備——現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）應(yīng)運(yùn)而生。

2011年中，市面上出現(xiàn)了首臺(tái)FPGA比特幣礦機(jī)，這是第一次出現(xiàn)針對(duì)“挖礦”的專業(yè)芯片設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單來說，F(xiàn)PGA“挖礦”就是把GPU的核心晶元單獨(dú)取出，然后把多個(gè)核心晶元集成到同一個(gè)設(shè)備上進(jìn)行“挖礦”。然而，由于FPGA的開發(fā)難度太高，這種“挖礦”方式并沒有普及開來。

ASIC“挖礦”（2012年至今）

隨著礦工數(shù)量愈發(fā)增加，比特幣價(jià)格持續(xù)上漲，“挖礦”競(jìng)爭(zhēng)逐漸白熱化，更加專業(yè)的礦機(jī)設(shè)備開始出現(xiàn)。在這一時(shí)期，以ASIC為代表的專業(yè)礦機(jī)正式進(jìn)入人們的視野。ASIC是Application Specific Integrated Circuit的縮寫，即專門為某種特定用途設(shè)計(jì)的電子電路(芯片)。當(dāng)其專門為“挖礦”而設(shè)計(jì)時(shí)，就產(chǎn)生了ASIC礦機(jī)，相當(dāng)于專門為數(shù)字貨幣挖掘定制的集成電路設(shè)備，除此之外無任何其他功能和作用。

由于只運(yùn)行特定的算法，所以與通用集成電路相比，ASIC在批量生產(chǎn)時(shí)具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增強(qiáng)、成本降低等優(yōu)點(diǎn)。就“挖礦”算力來說，ASIC“挖礦”比CPU、GPU“挖礦”高出幾萬倍甚至更多。

從CPU到GPU，從FPGA到ASIC礦機(jī)。為了提高運(yùn)算效率，比特幣礦機(jī)經(jīng)歷了這幾個(gè)階段的發(fā)展。到目前為止，包括比特幣在內(nèi)基于SHA 256算法的加密貨幣基本上都在使用ASIC進(jìn)行“挖礦”。

“挖礦”模式的升級(jí)轉(zhuǎn)變

在比特幣剛剛興起時(shí)，人人都可以在個(gè)體計(jì)算機(jī)上利用CPU、GPU“挖礦”，獲得相應(yīng)收益。然而由于礦工人數(shù)逐年增加，在全網(wǎng)算力提升到了一定程度后，個(gè)體計(jì)算機(jī)挖到比特幣的概率變得很低，個(gè)體礦工在算力和能效方面越來越不占優(yōu)勢(shì)。因此，整合了大量算力資源的礦池迅速在市場(chǎng)上嶄露頭角。礦池突破了地理位置的限制，將分散在全球的礦工及“礦場(chǎng)”算力進(jìn)行聯(lián)結(jié)，并進(jìn)行合作“挖礦”。與算力較低的單個(gè)礦工相比，礦池成功的幾率要高出許多。當(dāng)一個(gè)礦池成功挖出區(qū)塊時(shí)，礦池中的所有礦工都將獲得比特幣獎(jiǎng)勵(lì)，獎(jiǎng)勵(lì)額度與礦工對(duì)算力的貢獻(xiàn)成正比。同時(shí)，礦池也在此過程中收取費(fèi)用。

除此之外，由于礦機(jī)設(shè)備昂貴，運(yùn)維操作復(fù)雜繁瑣，云“挖礦”也逐漸成為某些個(gè)體礦工的選擇。云“挖礦”指利用從第三方（云“挖礦”服務(wù)提供商）租用的計(jì)算能力生成加密貨幣的過程。每個(gè)礦工通過從服務(wù)提供商處購(gòu)買一定數(shù)量的“哈希算力”，等同于參與了一個(gè)“礦場(chǎng)”（專用于加密挖掘的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心）。作為交換，提供商將授予他們與礦工購(gòu)買的算力份額成正比的獎(jiǎng)勵(lì)。由于采礦作業(yè)通過云進(jìn)行，礦工無需擔(dān)心計(jì)算機(jī)設(shè)備維護(hù)、噪音、熱量或能源費(fèi)用。找到可靠的云“挖礦”服務(wù)商后，礦工只需選擇要簽署的合同類型和所需的期限，提供商將為他們?cè)O(shè)置運(yùn)營(yíng)所需的一切。

“挖礦”的危害

首先，虛擬貨幣“挖礦”需要大量的電力支撐，能源消耗和碳排放量令人吃驚，違背新發(fā)展理念，不利于國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

虛擬貨幣“挖礦”需要大量的電力支撐，能源消耗和碳排放量令人吃驚，違背新發(fā)展理念，不利于國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

我國(guó)虛擬貨幣“礦場(chǎng)”大多分布在電力資源充足且電費(fèi)便宜的地區(qū)，例如火電資源充足的新疆、內(nèi)蒙古和水電資源充足的四川、云南。然而，虛擬貨幣“挖礦”的高能耗，已經(jīng)引起了地方政府的高度警覺。自今年以來，內(nèi)蒙古自治區(qū)已采取多項(xiàng)政策措施清退虛擬貨幣“挖礦”項(xiàng)目，截至4月底已關(guān)停清退35家“挖礦”企業(yè)。經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，清退這35家“挖礦”企業(yè)可年節(jié)電52億度，折合超160萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

其次，“挖礦”擾亂正常的金融秩序甚至社會(huì)秩序，往往成為洗錢、非法轉(zhuǎn)移資產(chǎn)等違法犯罪活動(dòng)的工具；更有犯罪團(tuán)伙通過向社會(huì)公眾推銷購(gòu)買虛擬貨幣“挖礦”設(shè)備，或以租賃“挖礦”算力為由，吸引投資者購(gòu)買算力份額，騙取居民個(gè)人錢財(cái)，影響社會(huì)秩序穩(wěn)定。

第三，“挖礦”消耗大量計(jì)算資源，使系統(tǒng)、軟件、應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行緩慢，個(gè)人電腦或服務(wù)器一旦被“挖礦”程序控制，則會(huì)造成數(shù)據(jù)泄露或感染病毒，容易引發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全問題。哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合CERT實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的《針對(duì)“挖礦”木馬的簡(jiǎn)要技術(shù)分析》披露，“挖礦”木馬會(huì)影響政企機(jī)構(gòu)組織系統(tǒng)運(yùn)行速度、占用計(jì)算機(jī)資源，對(duì)其他相關(guān)設(shè)備、校園網(wǎng)運(yùn)行甚至科研工作均造成一定影響。此外，“挖礦”木馬通常會(huì)關(guān)閉防火墻、獲取管理員權(quán)限、植入后門等，被用于竊取核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)勒索等其他網(wǎng)絡(luò)攻擊。