在上一期的《礦機(jī)學(xué)堂：讀懂阿瓦隆礦機(jī)之-何為ASIC礦機(jī)》中，我們通過阿瓦隆礦機(jī)A841這款產(chǎn)品為例為大家講解了何為ASIC專業(yè)礦機(jī)。在上一期的欄目當(dāng)中，我們提到了對(duì)于一款礦機(jī)而言，最核心的兩個(gè)指標(biāo)為算力和功耗。

如果說算力代表的是一款礦機(jī)的生產(chǎn)力指標(biāo)，那么功耗則代表則一款礦機(jī)的硬成本指標(biāo)，只有當(dāng)算力于功耗比達(dá)到一定的比值，那么挖礦作業(yè)才有可能出現(xiàn)盈利。在今天的《礦機(jī)學(xué)堂》中，我們將同樣以阿瓦隆礦機(jī)A841這款產(chǎn)品為例，為大家講解專業(yè)礦機(jī)的算力之謎。

何為算力，比特幣網(wǎng)絡(luò)究竟在算什么？

如果談到什么是算力的問題，那么就要從比特幣的發(fā)明者中本聰?shù)恼撐摹侗忍貛牛阂环N點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》談起，這篇論文描述了一種被他稱為“比特幣”的電子貨幣及其算法。2009年他發(fā)布了首個(gè)比特幣軟件，并正式啟動(dòng)了比特幣，這是目前公認(rèn)的比特幣源頭。

中本聰論文《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》（圖片引自網(wǎng)絡(luò)）

如果把這篇論文通篇的搬上來，恐怕你完全沒有閱讀下去的耐心。但是你應(yīng)該聽說過區(qū)塊鏈的一個(gè)最核心的本質(zhì)就是去中心化和分布式記賬，而比特幣網(wǎng)絡(luò)的所有計(jì)算其實(shí)都是基于此。我們通過支付寶來和賣家進(jìn)行交易，那么支付寶就是一個(gè)中心。而在比特幣網(wǎng)絡(luò)，你和賣家的交易將會(huì)廣播至全世界且不被篡改（很難被篡改），但交易并不是永遠(yuǎn)局限于你和唯一的賣家，而是環(huán)環(huán)相扣，這就產(chǎn)生了大量計(jì)算的需求。

在這個(gè)過程中就需要算力，算力是為了保證區(qū)塊的信息不可更改。怎么實(shí)現(xiàn)的呢？工作量證明基于隨機(jī)散列，然后形成鏈條。這個(gè)鏈條有個(gè)特點(diǎn)，你想開頭的話，就需要求解。只要你先求出這個(gè)解，你就獲得比特幣獎(jiǎng)勵(lì)。如果你想修改已經(jīng)出現(xiàn)的區(qū)塊，那就得選擇最長(zhǎng)的鏈條進(jìn)行重新計(jì)算，這需要巨額的算力，這讓礦工們得不償失，不如去計(jì)算新的鏈條，這就確保了比特幣網(wǎng)絡(luò)的最長(zhǎng)鏈條極不容易被篡改，確保了安全性。

簡(jiǎn)單來說，礦工們利用算力還進(jìn)行比特幣挖礦的實(shí)質(zhì)其實(shí)是一直在求解，你出力了自然會(huì)得到比特幣作為回報(bào)，只不過在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的語言是“SHA256算法的HASH值”，也就是說，比特幣全網(wǎng)都在進(jìn)行著求解SHA256算法的HASH值的動(dòng)作。

算法，理解比特幣網(wǎng)絡(luò)算力的本源

通過前面的介紹，我們知道整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)都在運(yùn)行著SHA256算法的HASH值計(jì)算這樣的工作。談到HASH值，其實(shí)如果你是一個(gè)電腦愛好者的話，想必早在幾年前就已經(jīng)接觸過。比如想要知道某個(gè)軟件是否原汁原味，是否被篡改，我們可以查看你下載的文件的MD5數(shù)值，而MD5可以說是目前應(yīng)用最廣泛的Hash算法應(yīng)用了。

百度百科注解：散列函數(shù)（或散列算法，又稱哈希函數(shù)，英語：Hash Function）是一種從任何一種數(shù)據(jù)中創(chuàng)建小的數(shù)字“指紋”的方法。散列函數(shù)把消息或數(shù)據(jù)壓縮成摘要，使得數(shù)據(jù)量變小，將數(shù)據(jù)的格式固定下來。該函數(shù)將數(shù)據(jù)打亂混合，重新創(chuàng)建一個(gè)叫做散列值（hash values，hash codes，hash sums，或hashes）的指紋。

比特幣采用SHA256算法（圖片引自網(wǎng)絡(luò)）

SHA (Secure Hash Algorithm，譯作安全散列算法) 是美國(guó)國(guó)家安全局 (NSA) 設(shè)計(jì)，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 發(fā)布的一系列密碼散列函數(shù)，經(jīng)歷了SHA-0，SHA-1，SHA-2，SHA-3系列發(fā)展。比特幣采用SHA256算法，該算法屬于SHA-2系列，在中本聰發(fā)明比特幣時(shí)（2008）被公認(rèn)為最安全最先進(jìn)的算法之一。除了生成地址中有一個(gè)環(huán)節(jié)使用了REPID-160算法，比特幣系統(tǒng)中但凡有需要做Hash運(yùn)算的地方都是用SHA256。

是不是看到這里還是感覺一頭霧水，其實(shí)這個(gè)名詞解釋起來很難，還會(huì)牽扯出更多的生僻名詞。如果你不想做技術(shù)研究的話，那么你只需要知道比特幣網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的是SHA256算法的HASH值計(jì)算就可以了。也正是因?yàn)檫@樣獨(dú)特的算法需求，構(gòu)成了比特幣網(wǎng)絡(luò)獨(dú)有的算力生態(tài)系統(tǒng)。

專門挖礦設(shè)計(jì)的阿瓦隆ASIC芯片

由于算法的專業(yè)性很強(qiáng)，這就導(dǎo)致了一個(gè)結(jié)果。明明運(yùn)算能力很強(qiáng)的CPU或者GPU顯卡在專用的ASIC芯片面前被秒殺的灰飛煙滅，這根本的原因就是專業(yè)的比特幣礦機(jī)的設(shè)計(jì)用途就是SHA256算法的HASH值計(jì)算。反之，用ASIC礦機(jī)新品去玩游戲，那是不可能的~

當(dāng)前算力達(dá)到了什么樣的水平？

比特幣采礦大致分為三個(gè)階段，最初人們采用CPU進(jìn)行挖礦，后來流行了GPU礦機(jī)，直至ASIC礦機(jī)被發(fā)明出來之后，這種新型的算力巨獸幾乎瞬間就攻占了整個(gè)比特幣礦工市場(chǎng)，因?yàn)锳SIC礦機(jī)的出現(xiàn)，幾乎可以說是算力大爆炸的代表作品。在比特幣計(jì)算的過程中，礦工們只能靠計(jì)算機(jī)隨機(jī)的hash碰撞，而一個(gè)挖礦機(jī)每秒鐘能做多少次hash碰撞，就是其“算力”的代表，單位為hash/s，這就是比特幣中的工作量證明機(jī)制POW。

GPU與CPU結(jié)構(gòu)的區(qū)別注定挖礦更具效率

CPU擅長(zhǎng)邏輯控制和復(fù)雜運(yùn)算，GPU擅長(zhǎng)的是大規(guī)模并發(fā)計(jì)算。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，CPU是個(gè)資深的博士，而GPU成千上萬個(gè)小學(xué)生。但是需求就是進(jìn)行大量重復(fù)的1+1=2的運(yùn)算，那么顯然博士擁有再淵博的學(xué)識(shí)也是算不過那么多的小學(xué)生的。如圖所示，可以看見GPU的ALU數(shù)量要比CPU多很多，這就是為什么GPU挖礦效率更高的原因。

比特幣全網(wǎng)算力已經(jīng)全面進(jìn)入P算力時(shí)代，我們先來科普一下算力的計(jì)算單位吧！1P=1024T，1T=1024G，1G=1024M，1M=1024k。此前有人做過測(cè)試，目前頂級(jí)顯卡GTX 1080Ti的算力僅為1.8G左右，而阿瓦隆礦機(jī)A841的算力則達(dá)到了13T，這兩款產(chǎn)品完全屬于兩個(gè)數(shù)量級(jí)的產(chǎn)物，在考慮功耗因素，兩者存在萬倍級(jí)別效能差距。

結(jié)語：礦機(jī)算力爆炸 散戶出局

隨著比特幣礦機(jī)的出現(xiàn)，全網(wǎng)的算力水平被瞬間拉升到一個(gè)前所未有的水平，比特幣的數(shù)量和挖掘難度也在極度的加強(qiáng)。基本想靠幾塊顯卡來進(jìn)行挖礦作業(yè)的模式，已經(jīng)絕不存在盈利的可能了。或許我們應(yīng)該懷念10年前那個(gè)比特幣剛剛被發(fā)明出來的年代，比特幣真的是能改寫一個(gè)人命運(yùn)的存在。而現(xiàn)在，專業(yè)化、規(guī)模化的礦工，或許還能存在盈利的可能性。