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万字论述:数字货币针对ASIC专业化矿机的斗争值得吗?

2018-4-6 23:42| 发布者: lvl| 查看: 5537| 评论: 0

摘要: 所有开源数字货币的开发者在今天都将面对一个同样的挑战:位于中国的ASIC数字货币矿机芯片制造商比特大陆(Bitmain)在矿机制造业方面的垄断。比特大陆数字货币算力的巨大影响力对于任何数字货币网络来说都是危险的 ...
所有开源数字货币的开发者在今天都将面对一个同样的挑战:位于中国的ASIC数字货币矿机芯片制造商比特大陆(Bitmain)在矿机制造业方面的垄断。比特大陆数字货币算力的巨大影响力对于任何数字货币网络来说都是危险的。它会使得该数字货币容易受到单一中心化机构意志的影响,破坏了各方利益的平衡

最近以太坊和门罗币希望通过改变算法来抵抗ASIC数字货币专业矿机,他们相信可以通过更偏向于使用内存的算法来打击ASIC矿机,从而是ASIC矿机挖矿无利可图。其他数字货币甚至试图通过完全取消POW算法,改为POS或者DPOS算法来抵抗ASIC矿机,所有这些行为的效果都还有待验证,并且这些做法也有可能引发其他问题。

然而在某个数字货币网络里上线ASIC专业矿机也明显带来一些好处,专业设计的硬件效率非常高,具有更高的算力,因此每单位电力对网络的支撑性更好,他们比家庭GPU矿工更可靠,并且允许该数字货币挖矿专业化、规模化

此外ASIC只会适用于特定算法,与GPU相比,可以更好的将矿工的挖矿奖励与特定的币相捆绑,而GPU算法更普适,更容易变换挖矿币种,可以说在无矿机垄断的情况下,ASIC矿机能让某个币种提供的交易服务更高效,简单直接,攻击者的代价更高

然而矿机批评者认为,芯片制造本身就不是一种公平游戏,大芯片制造商可以利用规模优势来削弱甚至消灭竞争对手,从理论上讲,如果ASIC制造业可以公平竞争那么就不需要数字货币设计的ASIC抗性了

门罗币的首席技术员Riccardo Spagni表示:“比特币和莱特币完全有可能是唯一一个能有希望获得ASIC公平性的数字货币,并且其他币种不可能复制这种情况,至少在ASIC矿机行业充分竞争前”

如果ASIC抗性数字货币的设计者们错了,未来比特大陆强有力的竞争对手出现,那么有可能会迫使以太坊和门罗币等项目采用ASIC适应算法

如果芯片行业的先发优势、规模效应是正确和无法复制的,那么比特币的算力集中化有可能让比特币最终失败,ASCI抗性数字货币将一统天下

解决上述问题的正确方法究竟是什么呢?

1、为什么要构建ASIC抗性网络?
2、ASIC抗性如何工作?
3、ASIC专业矿机是不可避免的吗?
4、抵抗ASIC进行硬分叉的风险有哪些?
5、ASIC专业矿机充分竞争的公平消费市场能否出现?
6、我们可以得出关于ASIC矿业未来的结论吗?


1、为什么要构建ASIC抗性网络?

比特币的核心算法是工作量证明机制(POW算法),它允许世界各地的计算机网络协调一致。任何人都可以通过挖掘比特币为网络的安全做出贡献,而不是通过单一实体达成共识,这使得网络分散化,理论上可以抵制共谋。

“只要大部分CPU算力互相分散,大家不会合作攻击网络,那么就会产生最长的链,让攻击者无法下手。” - 比特币白皮书

在比特币白皮书中,中本聪(Satoshi Nakamoto)将工作量证明算法描述为“一CPU一票”,最长链代表了多数人的决定。攻击者可以以51%的攻击压倒网络,但如果多数节点(CPU)在世界各地运行,这种协作就不太可能发生。世界各地成千上万的人如何互相沟通,共谋并攻击网络呢?这种类型的攻击看起来不太可能 - 但是这里有个关键,算力的分布是世界性分散的

然而,随着矿业利润的提高,比特币矿业已成为一场竞赛,2010年GPU挖矿开始,2013年出现ASIC(专用集成电路)比特币挖矿机。比特币矿机是专用硬件,比GPU或CPU算力提高几个数量级。当ASIC比特币矿机发布时,比特币挖矿场已经成为一种聚集在电力便宜地区的大型数据中心。这样有可能会让网络更容易被攻击,因为协调少数几个数据中心或矿池比协调全球数千万的个人用户更容易

作为矿机发展的结果,普通人员利用CPU或GPU挖矿获利已成为过去。比特币挖矿不再是纯粹的去中心化,因为它需要数百万美元的资金才能参与进来。只有大型矿业公司才拥有创建竞争性ASIC硬件的资源,并且他们控制着这种硬件消费供应。与GPU或CPU相比,购买和部署ASIC数字货币矿机门槛要高得多,不像CPU或者显卡挖矿,任何一个人从淘宝买回来,在家就可以组装开挖。

来自Blockchain.info的数据,比特币挖矿全网难度曲线

ASIC数字货币矿机推动下的数字货币矿业集中已经导致相关集合体有时能够控制超过比特币全网51%的算力。目前比特币矿机芯片大部分由比特大陆生产,比特大陆是由吴忌寒创建的中国公司,他们设计和生产ASIC专业化数字货币矿机,并开发和运营AntPool矿池。像比特大陆这样的矿业公司已经变得非常强大,主宰了数字货币矿业的生产、运营和销售

由于这种矿业集中化的问题,许多新的数字货币项目设计之初就使用“ASCI抗性”工作量证明算法。

(ASIC抗性数字货币统计)

2、ASIC抗性如何工作?

请注意“ASIC抗性”并不意味着无法开发出专用ASIC数字货币矿机。这仅仅意味着采用ASIC抗性算法条件下生产和使用ASIC专用矿机的盈利能力下降,ASIC无法制造的豪言壮语已经被一次又一次击破,莱特币、以太坊、门罗币、达世币都曾经扬言不会出现该币种的矿机

例如,比特币使用SHA-256算法,它不是一种ASIC抗性算法。当比特币ASIC矿机在2013年推出时,它们比市场上的GPU提高了几个数量级(1000倍)的性能。如果使用“ASIC抗性”算法,GPU和ASIC之间的性能差距会缩小,这意味着采用GPU或CPU挖掘可能仍然有利可图,尽管比以前少得多。目前比特大陆CryptoNight X3门罗币矿机较现在市场上现有的Monero挖矿显卡相比,性能增加已经不再那么明显,约100倍

此外,生产ASIC抗性算法的芯片要昂贵得多,这意味着更少的公司可以承担启动该过程的成本。针对不同的协议生产ASIC矿机已经需要数千万元的大量初始投资以及3-6个月的生产周期。由于人工智能,物联网和移动设备的需求,全球硅资源短缺也会导致成本上涨。

在理论上,ASIC抗性是一个理想的结果如下:
ASIC昂贵,噪音大,并且由少数几家公司主宰
GPU几乎存在于每个家庭中,并且对于普通消费者来说更易于使用。作为一种商品硬件,GPU具有广泛的应用范围,并且拥有更加分散的生产和采购流程,理论上创造了一个更加分散和平等的工作量证明体系

ASIC矿机是否有恶劣影响的关键分歧点在于您对ASIC芯片制造行业的看法。ASIC抗性项目的支持者也认为ASIC商品化是不可能的,并且专用硬件的每一步(开发,生产,分销)总是容易受到垄断。他们的观点是,规模经济和更便宜的电力将允许少数公司永远支配ASIC挖矿过程。 ASIC将始终与公平和分布式挖矿思想不兼容,因此追求GPU更有意义。

这些都是有效的论点,但我的观点是ASIC的抵抗从长远来看可能是不可持续的。在您的网络上使用ASIC有许多问题,但它比试图对抗ASIC并失败要好

ASIC矿机将矿工激励与特定项目相捆绑 - 如果矿工有很多SHA-256 ASIC比特币矿机,他们的选择是比特币或比特币现金。对网络的成功攻击会导致价格崩溃,将使得这些ASIC矿机失去数百万美元的价值

GPU是灵活的,可用于挖掘许多不同的抗ASIC数字货币,因此组织攻击的可能性更大。成功的攻击不会使GPU无用 - 它们可以简单地用于挖其他币。攻击ASIC友好型网络可以保证攻击者将必须大量投入资金,但这对于GPU友好网络不一定是正确的。具有足够GPU的攻击者在理论上可以免费执行51%的成本

3. ASIC是不可避免的吗?

在不断发展壮大的加密数字货币网络中,ASIC的发展是不可避免的。

与流行的观点相反,很难检测到ASIC矿机的存在。随着时间的推移,矿工们将逐渐增加产量以避免检测,避免比特币ASIC在2013年首次推出时出现的全网算力突然变化。

这个潜在的ASIC矿工隐藏情景发生在去年的门罗币(Monero)。Monero使用CryptoNight挖矿算法,该算法设计之初对ASIC具有抵抗力,并且让CPU挖矿也有利可图

2017年底,Monero网络的全网算力呈指数级增长,从2017年11月到2017年2月增长了400%,创下了1GHz/秒的历史新高。许多人推测这纯粹是由于价格上涨或使用Coinhive的僵尸网络造成的记过。大多数Monero社区成员都不相信有可能是出现了Monero ASIC专业矿机。

然而,2018年3月16日,Bitmain发布了X3 Antminer,一款CryptoNight专用ASIC矿机,算力为Monero最强大显卡的10倍。由于Monero决定在下一个硬分叉(4月6日)中更改工作量证明算法。挖矿算法中的这一小改变将使得Bitmain的X3对Monero无用。很难说Bitmain使用X3挖掘Monero的时间有多长,但很可能它们在门罗币全网算力大幅增加的过程中发挥了作用

到X3 Antminers出货时,购买者只能使用他们挖掘同样使用CryptoNight(如Electroneum)算法的的小型盈利性较低的币种,购买这些矿机的消费者可能无法回本

通过销售这些ASIC(第一批售价为12,000美元),Bitmain可以收到大量的前期资金,并且从之前挖矿中获得更多的资金

矿机公司关注利润,并且有很多策略可以用来保持盈利。如果一家矿业公司的利润受到威胁,他们可以分拆网络并支撑一些没有什么发展或价值的“币种”来维持ASIC矿机销售。另一个例子是ASICBoost。当隔离验证(Segwit)通过软分叉提交给比特币时,Bitmain反对它,因为它与它们可能使用的隐蔽ASICBoost不相容,这可能使得它们的矿机性能下降20%。

Bitmain最近发布了E3,这是一款以太坊ASIC专业矿机,将于2018年7月发货。一些股票研究分析师甚至削减了AMD和Nvidia的价格目标,预计以太坊ASIC的存在将导致GPU的需求降低。

与门罗币矿机一样,Bitmain将这些ASIC发售给公众,尽管事实上以太坊很可能开始过渡到POS算法,这将使这些以太坊矿机无用

当发生这种情况时,我预计我们可以看到另一种继续适配ASIC专业矿机的名为“以太坊现金”的硬分叉币种仍然存在。ASIC也将在Ethereum Classic上工作,但与Ethereum相比,这是一个相对较小的链条。矿工们可以在Classic和Cash之间来回切换,保持盈利。


4.抵抗ASIC进行硬分叉的风险有哪些?

既然我们已经确定ASIC是不可避免的,那么希望保持ASIC抗性的社区该如何应对呢?

最简单的答案是通过硬分叉来更改工作量证明算法。ASIC(专用集成电路)仅适用于特定算法,所以小的更改可能会使其无法使用。这与GPU是非常不同的,GPU是更灵活的硬件,可用于多种不同的算法,无论是Monero,Zcash,Ethereum还是Vertcoin。

改变工作量证明算法可以成功抵御一次或两次ASIC,但是这种策略的长期、可持续性是值得怀疑的。这个'猫捉老鼠'的游戏需要社区的共识并良好的执行,以保持调整算法的有效性。随着开源协议的发展,开源协议使用越来越广泛,这种共识越来越难以实现。在某种程度上,社区利益相关者可能会意识到处理这些不断的分歧是徒劳的

另外,有人可能会争辩说,在一个合适的公共区块链网络中,核心开发团队不应该有足够的影响力来反复硬编码网络:

“如果为了抵抗ASIC的出现,开发者就可以改变工作量证明算法 - 去中心化的数字货币开发者不应有这样的权力”- 安德鲁Poelstra

除了要求社区达成共识,这些共识随着时间的推移将变得更难实现,每次构思ASIC抵抗性时都会遇到很多风险:

1.引入新的错误或漏洞,无论是意外的还是恶意的。每隔几个月或每年更改一个小算法在理论上听起来很简单,但有很多事情可能会出错。公共区块链应该最大限度地保持稳定性,这意味着在对协议进行大的修改时,它们应该偏向保守的一面

2.硬分叉会将算力分散到不用分支的网络上。如果ASIC成功地从网络中删除,全网算力的下降的可能性会很大,从而使网络运行不畅,并使难度调整在一段时间内不稳定。此外,不断的分叉会造成更多的孤块并降低网络的整体安全性。租用算力和攻击网络变得更加可行,因为只有GPU和CPU才会运行。由于这个安全漏洞,Monero社区已经呼吁新用户在硬分叉之后贡献算力到新网络中

3. GPU挖矿也容易受到像Bitmain这样的具有垂直整合能力公司的控制。如果开发人员坚持维护GPU算法,像Bitmain这样的玩家也可以进入GPU挖矿,这可能会导致类似的挖矿集中化。Bitmain最重要的优势是它们拥有巨额的资本和便宜的电力,这些相同的优势可以扩展到GPU挖矿

4. ASIC开发人员可以构建更灵活的FPGA设计,以适应小的算法调整。 ASIC仅适用于特定的算法,但实现更灵活的硬件可以适应小的变化,这变得越来越可行。这些FPGAS比超精确的ASIC慢得多,但仍然比GPU要快得多,这有很大的影响。如果发现工作证明算法发生变化,则可能会损坏4个ASIC模型中的3个,而第4个FPGA仍然适用于新算法。与无所事事,任随ASIC发展相比,这是一个更糟糕的结果,因为它导致了更多的集中化

不断分叉还有有很多问题。例如可能无法消除更灵活的FPGA专业矿机。另外,如果拥有大量资本的玩家进入GPU挖矿,它同样可能容易受到垂直整合公司的统治。

5. ASIC专业矿机充分竞争的公平消费市场能否出现?

如果硬性维持ASIC抗性不可持续,最可能的结果是什么? ASIC专业数字货币矿机的存在是否永远会让数字货币矿业集中化?

不一定:ASIC矿机可能商品化

“ASIC矿机商品化”是指在未来的一个想象市场中,那里有许多不同的制造商生产同样具有性价比的数字货币矿机。这种未来愿景意味着没有一个制造商在芯片成本或算力方面有巨大的优势。商品化是一个缓慢而渐进的过程,它会逐渐降低专用硬件的价格:

“另一方面,当你接受ASIC并故意使它们变得高效和便宜时,随着时间的推移,它们将接近热力学极限,因此,不仅单一实体不可能再像军备竞赛最初阶段那样的集权,它最终也会进一步下放权力。“ - Dave Collins,Decred

我们现在开始看到比特币矿业竞争的加剧和分散化。这是由于以下几个因素造成的:

地理分布增加。由于政府的镇压,一些比特币矿场正在从中国转移到冰岛,加拿大,美国等

中国廉价电力优势正在消失。中国廉价的电力使得那里的矿工能够削弱其他所有人的利益,并使其他国家矿工无法竞争,然而,政府正在规范中国的比特币矿场

其他芯片制造商,如英特尔和三星已经进入游戏,Bitmain的巨大利润吸引其他公司参与到这个行业中。

最重要的问题是 - 这个过程需要多长时间? ASIC生产从垄断转变为真正竞争的环境需要多长时间?比特币大约需要5年才能开始这个过程,并且需要更多的时间才能完成。此过程时间越长,协议越容易被一小组矿工勾结和操纵。集中挖矿期间是否会损害比特币协议,导致无法修复?

ASIC的商品化最终可能会在足够长的时间内发生,但它会非常周期性,随着市场变化,公司会进入和退出。 Bitmain的产品在2013年底推出之前,已经有一些制造ASIC矿机的公司,如Avalon,Butterfly Labs,Bitfury。当Bitmain在2013年底进入市场时,大家认为市场已经是相对饱和的,然而比特大陆同样发展壮大了。

在Mt比特币被盗事件之后,比特币经历了一个长达数年的熊市,价格走势疲弱。从2014年至2016年,大多数挖矿业务被迫关闭。 Bitmain的卓越产品和规模使其能够胜过大多数人。当市场萎缩,利润率变薄时,他们打败了每个人,增加了份额。当市场复苏并且消费者开始考虑再次购买比特币挖矿机时,Bitmain是唯一可用的真正选项

随着2017年比特币价格上涨1000%,竞争对手将进入芯片制造和挖矿市场是不可避免的。许多新的矿业公司已经出现,并且还有更多计划在明年进入市场。问题在于另一个长期熊市发生时会发生什么。由于利润减少,许多公司可能会被迫关闭

比特币挖矿趋向于分散化,矿机类似商品产品化,这是一个漫长而缓慢的过程。三星和英特尔最终可能会与Bitmain竞争,但这需要一段时间。许多年轻的矿业公司将在另一个“加密冬天”到来时倒闭。我期待ASIC将会像现在的GPU一样被商品化或广泛使用,同时挖矿将更多地分布在全球不同的地点


6.我们可以得出关于ASIC矿业未来的结论吗?

改变工作量证明算法往往伴随着成本的无谓消耗,是一个永无止境的猫和老鼠游戏。开发人员可以通过专注于为ASIC矿机生产和开发创建一个公平和可持续的环境来消除这种游戏。

实现这一目标的一种方法是使用一种便于使用ASIC的算法,使生产更容易,成本更低。正如SIA开发者所选择的那样,网络的核心开发团队也可以自己推动开发

在市场不成熟的情况下,允许ASIC开发意味着挖矿会暂时集中,Bitmain享有较高的利润率,其他公司可能无法与其竞争。

这里没有容易的路可走,虽然ASIC数字货币矿机商品化是一个非常复杂的问题,并且是否可能发生需要来自代工厂,矿工和生态系统中其他利益相关方的投入程度,但数字货币拥抱ASIC专业矿机可能是最好的路线。

感谢Nic Carter,chris dannen,Anders Larson,Leo Zhang和Eric Turner对此作品的反馈。

原作者:Derek Hsue
翻译:彩云比特lvl

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