Khái niệm về Khai thác Tiền điện tử và cách thức hoạt động của nó
Tóm tắt
Khai thác tiền điện tử xác thực và xác nhận các giao dịch trên blockchain. Nó cũng đề cập đến quy trình tạo ra các đơn vị tiền điện tử mới.
Mặc dù công việc của các thợ mỏ yêu cầu tài nguyên máy tính mạnh mẽ, nhưng đó chính là những gì giúp duy trì sự an toàn cho mạng blockchain.
Khai thác Crypto là gì?
Khai thác crypto đảm bảo sự an toàn và phân quyền của các loại tiền điện tử như Bitcoin, dựa trên cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW). Đây là quy trình mà các giao dịch của người dùng được xác thực và thêm vào sổ cái công khai của blockchain. Do đó, khai thác là một yếu tố quan trọng cho phép Bitcoin hoạt động mà không cần có một cơ quan trung ương.
Các hoạt động khai thác cũng có trách nhiệm thêm đồng vào nguồn cung hiện có. Tuy nhiên, khai thác crypto tuân theo một tập hợp các quy tắc được mã hóa cứng, điều chỉnh quy trình khai thác và ngăn chặn bất kỳ ai tạo ra các đồng mới một cách tùy ý. Những quy tắc này được tích hợp vào các giao thức tiền điện tử cơ bản và được thực thi bởi toàn bộ mạng lưới hàng nghìn nút.
Để tạo ra các đơn vị tiền điện tử mới, các thợ mỏ sử dụng sức mạnh máy tính của họ để giải quyết các bài toán mã hóa phức tạp. Thợ mỏ đầu tiên giải quyết được bài toán sẽ có quyền thêm một khối giao dịch mới vào blockchain và phát sóng nó tới mạng lưới.
Khai thác Crypto hoạt động như thế nào?
Khi các giao dịch blockchain mới được thực hiện, chúng được gửi đến một nhóm gọi là memory pool. Nhiệm vụ của thợ mỏ là xác thực tính hợp lệ của các giao dịch đang chờ xử lý và tổ chức chúng thành các khối.
Bạn có thể nghĩ về một khối như là một trang của sổ cái blockchain, trong đó nhiều giao dịch được ghi lại (cùng với các dữ liệu khác). Cụ thể hơn, một nút khai thác có trách nhiệm thu thập các giao dịch chưa được xác nhận từ memory pool và lắp ráp chúng thành một khối ứng cử viên.
Thợ mỏ sau đó cố gắng chuyển đổi khối ứng cử viên này thành một khối hợp lệ đã được xác nhận. Để làm được điều này, thợ mỏ phải giải quyết một bài toán toán học phức tạp đòi hỏi rất nhiều tài nguyên máy tính. Tuy nhiên, cho mỗi khối được khai thác thành công, thợ mỏ nhận được phần thưởng khối gồm các đồng tiền điện tử mới được tạo ra cùng với phí giao dịch. Hãy cùng xem xét kỹ hơn cách thức hoạt động này.
Bước 1: Băm các giao dịch
Bước đầu tiên của việc khai thác một khối là lấy các giao dịch đang chờ xử lý từ memory pool và gửi chúng, từng cái một, qua một hàm băm. Mỗi khi một mẩu dữ liệu được chạy qua hàm băm, một đầu ra có kích thước cố định gọi là băm được tạo ra.
Trong bối cảnh khai thác, băm của mỗi giao dịch bao gồm một chuỗi các số và chữ cái đóng vai trò như một định danh. Băm giao dịch đại diện cho tất cả thông tin chứa trong giao dịch đó.
Ngoài việc băm và liệt kê mỗi giao dịch một cách riêng biệt, thợ mỏ cũng thêm một giao dịch tùy chỉnh, trong đó họ gửi cho chính mình phần thưởng khối. Giao dịch này được gọi là giao dịch coinbase và là giao dịch tạo ra các đồng mới. Trong hầu hết các trường hợp, giao dịch này là giao dịch đầu tiên được ghi lại trong một khối mới, tiếp theo là tất cả các giao dịch đang chờ xác nhận.
Bước 2: Tạo ra cây Merkle
Sau khi mỗi giao dịch được băm, các băm được tổ chức thành một cái gọi là cây Merkle (còn được gọi là cây băm). Một cây Merkle được tạo ra bằng cách tổ chức các băm giao dịch thành các cặp, sau đó băm chúng.
Các đầu ra băm mới sau đó được tổ chức thành các cặp và được băm một lần nữa, và quy trình này được lặp lại cho đến khi tạo ra một băm duy nhất. Băm cuối cùng này cũng được gọi là băm gốc (hoặc gốc Merkle) và cơ bản là băm đại diện cho tất cả các băm trước đó được sử dụng để tạo ra nó.
Bước 3: Tìm kiếm tiêu đề khối hợp lệ (băm khối)
Tiêu đề khối đóng vai trò như một định danh cho từng khối riêng lẻ, có nghĩa là mỗi khối có một băm duy nhất. Khi tạo ra một khối mới, các thợ mỏ kết hợp băm của khối trước với băm gốc của khối ứng cử viên của họ để tạo ra một băm khối mới. Họ cũng phải thêm một số tùy ý được gọi là nonce.
Do đó, khi cố gắng xác thực khối ứng cử viên của họ, thợ mỏ cần kết hợp băm gốc, băm của khối trước và một nonce, rồi đưa tất cả vào một hàm băm. Mục tiêu của họ là làm điều này liên tục cho đến khi tạo ra một băm hợp lệ.
Băm gốc và băm của khối trước không thể thay đổi, vì vậy các thợ mỏ phải thay đổi giá trị nonce nhiều lần cho đến khi tìm thấy một băm hợp lệ. Để được coi là hợp lệ, đầu ra (băm khối) phải nhỏ hơn một giá trị mục tiêu nhất định được xác định bởi giao thức. Trong khai thác Bitcoin, băm khối phải bắt đầu bằng một số lượng nhất định các số không — điều này được gọi là độ khó khai thác.
Bước 4: Phát sóng khối đã khai thác
Như chúng ta đã thấy, các thợ mỏ phải băm tiêu đề khối liên tục với các giá trị nonce khác nhau. Họ làm như vậy cho đến khi tìm thấy một băm khối hợp lệ, sau đó thợ mỏ tìm thấy nó sẽ phát sóng khối này đến mạng lưới. Tất cả các nút khác sẽ kiểm tra xem khối và băm của nó có hợp lệ không và, nếu có, sẽ thêm khối mới vào bản sao của họ trên blockchain.
Tại thời điểm này, khối ứng cử viên trở thành một khối đã được xác nhận và tất cả các thợ mỏ chuyển sang khai thác khối tiếp theo. Các thợ mỏ không thể tìm thấy băm hợp lệ đúng thời hạn sẽ loại bỏ khối ứng cử viên của họ và cuộc đua khai thác bắt đầu lại từ đầu.
Điều gì xảy ra nếu hai khối được khai thác đồng thời?
Đôi khi, hai thợ mỏ phát sóng một khối hợp lệ cùng một lúc và mạng lưới kết thúc với hai khối cạnh tranh. Các thợ mỏ sau đó bắt đầu khai thác khối tiếp theo dựa trên khối mà họ nhận được trước, dẫn đến việc mạng lưới tạm thời phân tách thành hai phiên bản khác nhau của blockchain.
Cuộc cạnh tranh giữa các khối này tiếp tục cho đến khi khối tiếp theo được khai thác trên một trong các khối cạnh tranh. Khi một khối mới được khai thác, khối nào đến trước sẽ được coi là người chiến thắng. Khối sau đó bị bỏ rơi được gọi là khối mồ côi hoặc khối cũ, khiến tất cả các thợ mỏ đã chọn khối đó phải quay trở lại khai thác chuỗi của khối thắng.
Độ khó khai thác là gì?
Độ khó khai thác được điều chỉnh thường xuyên bởi giao thức để đảm bảo tỷ lệ tạo ra khối mới không đổi và do đó, việc phát hành các đồng mới ổn định và có thể dự đoán. Độ khó được điều chỉnh theo tỷ lệ với lượng sức mạnh tính toán (tốc độ băm) được dành cho mạng.
Do đó, mỗi khi có thợ mỏ mới tham gia vào mạng và cạnh tranh gia tăng, độ khó băm tăng lên — ngăn chặn thời gian khối trung bình giảm xuống. Ngược lại, nếu nhiều thợ mỏ rời khỏi mạng, độ khó băm giảm xuống, khiến việc khai thác khối mới dễ dàng hơn. Những điều chỉnh này giữ cho thời gian khối không đổi, bất kể sức mạnh băm tổng thể của mạng là bao nhiêu.
Các loại khai thác tiền điện tử
Có nhiều cách để khai thác tiền điện tử. Thiết bị và quy trình thay đổi khi phần cứng và thuật toán đồng thuận mới xuất hiện. Thông thường, các thợ mỏ sử dụng các đơn vị máy tính chuyên dụng để giải quyết các phương trình mã hóa phức tạp. Bây giờ, chúng ta sẽ xem xét một số phương pháp khai thác phổ biến nhất.
Khai thác CPU
Khai thác bằng Central Processing Unit (CPU) liên quan đến việc sử dụng CPU của máy tính để thực hiện các hàm băm cần thiết theo mô hình PoW. Trong những ngày đầu của Bitcoin, chi phí khai thác và rào cản gia nhập rất thấp và độ khó có thể được xử lý bởi một CPU thông thường, vì vậy bất kỳ ai cũng có thể thử khai thác BTC và các loại tiền điện tử khác.
Tuy nhiên, khi ngày càng nhiều người bắt đầu khai thác BTC và tốc độ băm của mạng tăng lên, việc khai thác có lãi trở nên ngày càng khó khăn. Hơn nữa, sự xuất hiện của phần cứng khai thác chuyên dụng với sức mạnh xử lý lớn hơn cuối cùng đã làm cho khai thác CPU gần như không thể. Ngày nay, khai thác CPU có lẽ không còn là một lựa chọn khả thi, vì tất cả các thợ mỏ đều sử dụng phần cứng chuyên dụng.
Khai thác GPU
Graphics Processing Units (GPUs) được thiết kế để xử lý nhiều ứng dụng đồng thời. Mặc dù chúng thường được sử dụng cho trò chơi video hoặc dựng hình đồ họa, nhưng chúng cũng có thể được sử dụng cho khai thác.
GPUs tương đối rẻ hơn và linh hoạt hơn so với phần cứng khai thác ASIC phổ biến. Chúng có thể được sử dụng để khai thác một số altcoin nhưng hiệu suất của chúng phụ thuộc vào độ khó khai thác và thuật toán.
Khai thác ASIC
Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) được thiết kế để phục vụ một mục đích cụ thể duy nhất. Trong lĩnh vực tiền điện tử, thuật ngữ này đề cập đến phần cứng chuyên dụng được thiết kế cho khai thác. Khai thác ASIC được biết đến với tính hiệu quả cao nhưng đồng thời cũng đắt đỏ. Bởi vì các thợ mỏ ASIC đứng đầu công nghệ khai thác, chi phí của một đơn vị cao hơn nhiều so với CPU hoặc GPU.
Hơn nữa, sự phát triển không ngừng của công nghệ ASIC có thể nhanh chóng làm cho các mẫu ASIC cũ trở nên không có lợi nhuận và cần được thay thế thường xuyên. Ngay cả khi không tính đến chi phí điện, điều này khiến khai thác ASIC trở thành một trong những cách khai thác đắt đỏ nhất.
Các nhóm khai thác
Vì thợ mỏ đầu tiên thành công được trao phần thưởng khối, xác suất tìm thấy băm chính xác là cực kỳ thấp. Các thợ mỏ với một tỷ lệ nhỏ sức mạnh khai thác có khả năng rất nhỏ để phát hiện khối tiếp theo một mình. Các nhóm khai thác cung cấp một giải pháp cho vấn đề này.
Các nhóm khai thác là các nhóm thợ mỏ kết hợp tài nguyên (sức mạnh băm) của họ để tăng cơ hội nhận phần thưởng khối. Khi nhóm thành công tìm thấy một khối, các thợ mỏ trong nhóm sẽ chia sẻ phần thưởng theo số công việc mà mỗi người đóng góp.
Các nhóm khai thác có thể mang lại lợi ích cho các thợ mỏ cá nhân về chi phí phần cứng và điện, nhưng sự thống trị của họ trong khai thác đã dấy lên lo ngại về khả năng xảy ra tấn công 51% trên các mạng.
Khai thác Bitcoin là gì và nó hoạt động như thế nào?
Bitcoin là ví dụ phổ biến nhất và đã được thiết lập về một loại tiền điện tử có thể khai thác; khai thác Bitcoin dựa trên thuật toán đồng thuận PoW.
PoW là cơ chế đồng thuận blockchain nguyên bản do Satoshi Nakamoto tạo ra và được giới thiệu trong tài liệu trắng về Bitcoin vào năm 2008. Tóm lại, PoW xác định cách mà một mạng blockchain đạt được sự đồng thuận giữa tất cả các tham gia phân tán, mà không cần đến trung gian bên thứ ba. Điều này được thực hiện bằng cách yêu cầu sức mạnh tính toán đáng kể để không khuyến khích các hành động xấu.
Như chúng ta đã thấy, các giao dịch trên một mạng PoW được xác thực bởi các thợ mỏ, những người cạnh tranh để giải quyết các bài toán mã hóa phức tạp bằng cách sử dụng phần cứng khai thác chuyên dụng. Thợ mỏ đầu tiên tìm ra một giải pháp hợp lệ có thể phát sóng khối giao dịch của họ lên blockchain để nhận phần thưởng khối.
Số lượng tiền điện tử trong phần thưởng khối thay đổi từ blockchain này sang blockchain khác. Ví dụ, trên blockchain Bitcoin, các thợ mỏ có thể nhận được 6.25 BTC trong phần thưởng khối tính đến tháng 3 năm 2023. Do cơ chế halving của Bitcoin, số lượng BTC trong phần thưởng khối giảm một nửa sau mỗi 210,000 khối (khoảng mỗi bốn năm).
Khai thác tiền điện tử có sinh lợi vào năm 2023 không?
Mặc dù có thể kiếm tiền từ việc khai thác tiền điện tử, nhưng điều này đòi hỏi sự cân nhắc cẩn thận, quản lý rủi ro và nghiên cứu. Nó cũng liên quan đến các khoản đầu tư và rủi ro, chẳng hạn như chi phí phần cứng, sự biến động giá tiền điện tử và các thay đổi về giao thức tiền điện tử. Để giảm thiểu những rủi ro này, các thợ mỏ thường tham gia vào các thực hành quản lý rủi ro và đánh giá các chi phí và lợi ích tiềm năng của việc khai thác trước khi bắt đầu.
Tính sinh lợi của việc khai thác tiền điện tử phụ thuộc vào một số yếu tố. Một trong số đó là những thay đổi về giá tiền điện tử. Khi giá tiền điện tử tăng, giá trị fiat của phần thưởng khai thác cũng tăng. Ngược lại, tính sinh lợi có thể giảm theo sự sụt giảm giá.
Hiệu suất của phần cứng khai thác cũng là một yếu tố quan trọng trong việc xác định tính sinh lợi của khai thác. Phần cứng khai thác có thể đắt đỏ, vì vậy các thợ mỏ phải cân bằng chi phí của phần cứng với phần thưởng tiềm năng mà nó có thể tạo ra. Một yếu tố khác cần xem xét là chi phí điện; nếu quá cao, nó có thể vượt quá thu nhập và làm cho việc khai thác trở nên không có lợi.
Ngoài ra, phần cứng khai thác có thể cần được nâng cấp tương đối thường xuyên, vì chúng có xu hướng trở nên lỗi thời rất nhanh. Các mẫu mới sẽ hoạt động tốt hơn các mẫu cũ và nếu các thợ mỏ không có ngân sách để nâng cấp máy móc của họ, họ sẽ gặp khó khăn trong việc duy trì sự cạnh tranh.
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, có những thay đổi xảy ra ở cấp độ giao thức. Ví dụ, việc giảm một nửa phần thưởng của Bitcoin có thể ảnh hưởng đến tính sinh lợi của việc khai thác, vì nó cắt giảm phần thưởng cho việc khai thác một khối xuống một nửa. Ngoài ra, Ethereum đã chuyển hoàn toàn từ cơ chế đồng thuận PoW sang Proof of Stake (PoS) vào tháng 9 năm 2022, điều này làm cho việc khai thác trở nên không cần thiết.
Kết luận
Khai thác tiền điện tử là một phần quan trọng của Bitcoin và các blockchain PoW khác, vì nó giúp giữ cho mạng lưới an toàn và việc phát hành các đồng mới ổn định. Ngoài ra, khai thác có thể tạo ra thu nhập thụ động cho các thợ mỏ. Bạn có thể tìm hiểu thêm với các hướng dẫn từng bước trong bài viết của chúng tôi "Cách khai thác tiền điện tử".
Khai thác có những lợi thế và bất lợi nhất định, lợi thế rõ ràng nhất là khả năng tạo ra thu nhập từ phần thưởng khối. Tuy nhiên, điều này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm chi phí điện và giá thị trường. Do đó, trước khi bạn bắt đầu vào khai thác tiền điện tử, bạn nên tự nghiên cứu (DYOR) và đánh giá tất cả các rủi ro tiềm năng.
Tuyên bố từ chối trách nhiệm và Cảnh báo rủi ro: Nội dung này được trình bày cho bạn trên cơ sở "như đã có" chỉ nhằm mục đích thông tin chung và giáo dục, không có đại diện hay bảo đảm nào về bất kỳ loại nào. Nó không nên được coi là lời khuyên tài chính, pháp lý hay chuyên môn khác, cũng như không có ý định khuyến nghị việc mua bất kỳ sản phẩm hoặc dịch vụ cụ thể nào. Bạn nên tìm kiếm lời khuyên từ các cố vấn chuyên nghiệp phù hợp. Nếu bài viết được đóng góp bởi một bên thứ ba, xin lưu ý rằng những quan điểm được trình bày thuộc về bên thứ ba đó, và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Hibt Academy.