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数字货币挖矿行业,不为人知的故事

为什么抵制ASIC挖矿?挖矿好?还是mai2芯片好?为什么有些代币频频硬分叉改算法?本文作者David Vorick在文中娓娓道来,本文来源于medium.com,由头等仓“Mavis”翻译。

对于博客的新读者,我是基于区块链的云存储平台Sia的首席开发人员。大约一年前,我和Sia团队的一些成员创办了Obelisk,一家加密货币ASIC制造公司。我们的第一批ASIC将在8周后交付,而与Obenlisk的旅程让我们对加密货币的挖矿世界有了更多的了解。

我们开始建造Obelisk的原因之一是,我们觉得开发者对采矿业的总体看法非常糟糕,而理解这个问题的最好方法就是亲自参与,把矿工带入市场竞争。

自从创建Obelisk以来,我们已经了解了很多关于采矿的知识,这些知识与GPU、ASIC、FPGAs、ASIC电阻、采矿农场、电力以及代币开发者应该更加注意的许多其他相关主题。我们不能分享所知道的一切,但是我们已经收集了一组关键话题的信息,这些主题将对加密货币设计者和社区的其他成员有所帮助。

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抵制ASIC

长期以来,我们一直对抵抗ASIC持悲观态度,数字货币世界的旅程坚定地证实了我们的立场。硬件非常灵活。一般用途的计算设备,如CPU、GPU,甚至DRAM,为了对一般计算有用,都对其真正的潜力作出了妥协。对于基本的硬件开发,大多数算法只需去掉所有的通用性,专注于一件特定的事情,就可以看到明显优化。

绝大多数ASIC抗性算法是由软件工程师设计的,他们假设自定义硬件的局限性。这些假设往往是不正确的。

Equihash可能是最简单的目标,正如很多人对equihash算法非常有信心,而且近一年来我们知道如何制作非常有效的equihash ASIC。

关键是要制作排序存储器。很多算法设计者似乎都没有意识到,在ASIC中可以合并芯片的计算和存储部分。当GPU进行equihash 计算时,它必须到芯片外的存储器,提取数据到计算核心,操作数据,然后将结果数据发送回芯片外的存储器。

对于equihash,你对数据的操作非常简单,可以将内存和计算合并,这意味着就地进行大部分操作,从而减少来回移动数据所消耗的能量,并大幅度减少数据调整之间的时间。这大大提高了效率和速度。

毋庸置疑,当比特大陆为equihash发布功能强大的ASIC时,我们并不感到意外。 比特大陆ASIC实际上比我们内部测试显示的要差得多(5倍到10倍)。这可能有很多原因,但总体而言,预计未来几个月将发布更强大的equihash ASIC,这是情理之中。

我们也为ethash(以太坊算法)制作了松散的设计。不可否认,ethash并不像equihash那样容易被ASIC接受,但如市面产品所见,我们仍然可以做到足以淘汰GPU。到目前为止,Ethash是我们所看到的最抵抗ASIC的算法,其他大多数都有比equihash更好的快捷方式。

工作一天后,你总能够创建可以胜过通用组件的自定义硬件。需要强调的是,与我交谈过的每一个支持ASIC抵抗的人都一直严重低估了硬件工程师围绕特定问题而设计的灵活性,即使在预算有限的情况下也是如此。对于任何算法,定制化硬件工程师都可以找到一条路径来击败通用硬件。这是通用硬件的根本限制。

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硬分叉阻力

许多人认为计算分为三类:CPU、GPU和ASIC。虽然这些是常规分类,但是在芯片世界中只有一种类型——ASIC。行业内,Nvidia、Intel和其他公司将他们的产品称为asic。众所周知的分类实际上是一个表述,说明ASIC是多么灵活。

用1到10来衡量灵活性。一边是“1”,我们放一个英特尔CPU。另一边是“10”,我们会放一个比特币ASIC。设计人员有能力制造出任何规格的芯片。当从“1”移动到“10”时,就会失去灵活性,而获得性能。在牺牲灵活性的同时,还减少了所需的设计和开发工作量。在这个刻度上,GPU是“2”。

通常情况下,看不到介于GPU和完全不灵活ASIC之间的产品,因为当放弃足够的灵活性以摆脱GPU时,你脑海中只有一个非常特定的应用场景,你愿意牺牲最后一点灵活性来性能最大化。另外,设计完全不灵活ASIC的成本也低得多,这也是另一个原因。

GPU和ASIC之间的两个产品示例是Baikal 矿工和谷歌TPU。这些芯片在性能上大大优于GPU,可以满足灵活的应用范围。Baikal 情况特别有趣,因为它足以淘汰大量挖矿的GPU,所有这些都使用相同的基础芯片。这些芯片似乎足够灵活,可以适配硬件。

将ASIC硬分叉的策略将会失效,因为设计者有能力制造灵活的芯片,从稍微灵活到高度灵活,每一点灵活性只需消耗一点点性能。门罗开发者已经承诺保留PoW算法的通用结构相同,因为这个承诺,相信能够让门罗矿工在性能不到5倍的情况下幸存下来。

Equihash算法有三个参数。Zcash挖矿在这些参数中有一个特定的选择,任何从Zcash到drop asic的简单硬分叉都可能涉及更改这些参数中的一个或多个。我们能够为equiahsh ASIC提供一个基本架构,能够成功符合选择任何参数集的硬件。这意味着,一个基础的硬分叉算法参数调整将不足以破坏我们所设计的芯片,更根本的改变是必须。基于这种灵活性,我们相信所设计的ASIC将能够比GPU有更多速度和效率提升。我们未能为Equihash ASIC找到资金,因此最终设计计划被束之高阁。

最终结论又回到了ASIC能力。我认为有很多人没有意识到灵活ASIC的可能,预计通常做一个小的硬分叉就足够破坏网络上的所有ASIC。但是就像算法尝试抵抗ASIC一样,ASIC也可尝试抵抗硬分支,尤其是在变动较小的情况下。

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门罗的神秘ASIC

几个月前,ASIC被秘密开发用于门罗挖矿的事件被报道。据所知消息,从2017年初开始,ASIC就被秘密用于挖矿,在信息发布之前门罗挖矿将近一年。这些ASIC的投资回报率巨大,并让团队有足够的资金,以尝试其他抵抗ASIC的代币。

在被发现之前的一年里,没人注意到,门罗的ASIC占据了50%以上的哈希算力。此期间,门罗发行的很大一部分集中在一小撮人手中,并且可以随时执行51%攻击。

门罗的硬分叉似乎成功地震撼了ASIC。我不信设计人员会试图在ASIC中增加灵活性,但现在门罗宣布每年两次的PoW变化,有可能看到另一轮具有更多灵活性的神秘ASIC。即使你认为自己只有30%的PoW算力竞争,门罗的区块奖励也是足够优厚,这值得执行一个抵抗ASIC的硬分叉。

强烈预感,门罗将有另一次的神秘ASIC,并且这些ASIC将会更加保守灵活,试图符合门罗每6个月推出的硬分叉。

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其他神秘ASIC

听说了很多其他的神秘ASIC传闻。拥有秘密ASIC的人往往不愿谈及,但到2018年3月,我们听说了秘密ASIC的谣言,尤其是Equihash和Ethash,以及许多其他小的没有ASIC的代币。我们相信在比特大陆发布Z9之前,有3家不同团队用不同ASIC积极挖矿大零币。

据我们所知,挖矿农场愿意支付数百万美元,以获得特定加密货币的唯一访问权设计。即使是排名靠后的加密货币,也有可能为拥有那些秘密ASIC的人带来数百万美元的利润。因此,秘密挖矿就成了地下灰色产业。其中涉及的大量秘密是与外界隔绝的,主要是源于谣言和之前的关系网。尽管如此,这仍然是一个利润丰厚的行业,即使发生了像绿币Vertcoin硬分叉这样的事情,神秘矿主所获得的成功足以抵消其所遭遇的挫折。

对此,我保守估计,在过去一年里,每个区块奖励超过2000万美元的PoW共识机制代币都至少有一组秘密ASIC在挖矿,或者是未来几个月将有秘密ASIC挖矿。最简单的方法来检测这是GPU返回,然而随着ASIC持续渗透每种代币,这个指标将不再可靠,将没有只有GPU挖矿代币作为基准,至少不足以维持大型GPU挖矿农场。

ASIC已变成技术领先的游戏,因为市场累计了多钱。即使是小代币也可能价值数千万美元,这足以证明高风险的挖矿运营是合理的。

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制造商曝光

像比特大陆这样向公众销售ASIC的制造商往往比消费者更难以接触ASIC硬件等产品。以Sia为例,我们估计将比特大陆将A3推向市场成本不到1000万美元。在A3发布8分钟,比特大陆已经获得超过2000万美元的硬件销售额。在矿工为客户提供任何回报之前,比特大陆已经收回了全部初始投资以及更多。

这种情况下,硬分叉不会伤害比特大陆。他从Sia中获利,矿工无法做到这一点。似乎比特大陆发布门罗的情况也是如此。在门罗发布硬分叉之后,比特大陆甚至没有告诉矿工,但仍然向客户出售了过时硬件,以弥补成本并获得丰厚的利润。

挖矿权重很大,有利于制造商。他们可以控制硬件生产和供应,他们比其他任何人都更了解行业现状。矿工的盈利在很大程度上取决于制造商控制而未披露的变量。

在Halong’s Decred矿工的案例中,我们看到他们“卖出”了一批价值1万美元的矿机,数量不详。之后,据观察,超过50%的挖矿奖励到一个Halong相关的地址,这意味着他们确实将大部分的哈希值和利润保留在自己身上。我们对挖矿设备的调查显示,设备的总制造成本低于1,000美元,这意味着任何支付10,000美元的人都要为制造商支付巨额利润,使他们能够再生产9台。为了自己。除此之外,买家不知道销售了多少,也不知道单位出货时的挖矿难度。制造商会知道买方是否能够获得退货,但买方却不知道。买方完全信任制造商。

如果像Sia这样的加密货币每月可以获得1,000万美元的区块奖金,预计矿机整个生命周期将达到1.2亿美元收益,那么公司挖矿获得的最多收益只能1.2亿美元。但是,制造商实际上有办法远超这个数字。

在比特大陆A3的情况下,一小批矿商以非常快的运输时间向公众出售,不到10天。不久之后,YouTube视频开始宣传购买矿机的人,每天从他们身上合法赚取800美元。这造成了对A3的狂热追捧,将让比特大陆非常成功地销售第二批次。

虽然并不确切知道有多少A3产品已售出,但我们怀疑第2批销售所获得的利润率大于使用A3矿机的挖矿收益率。也就是说,比特大陆的矿机卖出了超过一亿美元,因为他们知道区块奖励不足以让客户赚回来,甚至电费免费。这不是第一次,他们对达世矿工也做过类似的事情。这已经泛滥成灾,这是制造商和矿工之间存在不对称危险的另一个例子。

一天结束后,加密货币的矿机制造商正在出售设备。一个资金充足且利润最大化的实体只会出售矿机,而不自己挖矿。买方需要了解制造商为何出售这些矿机而不自留。

对于制造商来说,出售矿机而不保留它是有意义的。

首先是资本密集型制造是一个成本昂贵的过程,周期很长。如果制造商没有足够的资金来开发产品,那么出售是有意义的,并将销售资金用于生产。这归纳为制造商的未来现金流变现,这是金融界非常普遍的交易。

制造商可能出售矿机而不是运营的另一个原因是电费。如果制造商只能获得一定的电力资源,有可能其他人会有更便宜的电力或更好的数据中心,他们愿意以高于产品估值的价格购买。然而,大多数制造商都能获得不错的电力资源,除非你有一些免费电力或者其他方面有更先进的操作,否则你不可能比制造商做得更好。

最后,制造商可能还有其他原因,他们想快速赚钱而不是对硬件本身进行长期投资。然而,加密货币挖矿可能并非如此,因为矿机的保质期往往不到两年,而对一家企业来说,回报周期并不长。

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制造商的灵活

在传统的芯片开发领域,从研发到芯片产出需要大约2年时间。而我们设计的Sia和Decred矿机案例,从项目启动到产品交付,总共需要13个月左右。如果我们不得不再做同样的事情,可以大约9个月内完成。

花费的大部分时间用于芯片的定制化路由。有一个更快的开发过程,称为 place-and-route,它缩短了大约3个月的芯片开发时间,但生产的芯片比定制化团队生产的慢2到5倍。如果使用place-and-route设计方法,产品交付时间将是6个月。

比特大陆花了大约5个月时间来制造A3矿机,我们花了大约9个月时间才制造出B52矿机。我们怀疑这两个都是采用place-and-route设计方法完成,特别是考虑到相对较差的性能。

那些从头开始创建芯片的时间表。如果目标是一个硬分叉,时间表要短得多。如果事先知道需要重新设计芯片,那么有许多快捷方式来缩短所需时间。改变设计以满足调整,比从头开始花费更少的时间。优秀团队具有精心规划的基础架构,可能在大约2周内完成设计。在那里,热点助力,你大约40天内会买到一组新的芯片。这些需要封装,大概需要一周左右的时间,然后送到厂家进行组装。最后,将模块放到数据中心并开始挖矿。

如果拥有所有晶圆、零件以及提前保留的所有内容,我们相信升级芯片以适应硬分叉,能大约70天内让矿工采用新的哈希算法,至少在理论上如此。在实际中,比特大陆可能需要3-4个月才能将现有芯片调整适应硬分叉,如果没有提前预留晶圆,他们将需要4-5个月。其他公司在基础上再添加30-60天。

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规模经济

有些人明白规模经济。你花的钱越多,每一美元就越有效。这种效应贯穿于我所观察到的每一个规模,包括从数十亿美元到数百亿美元的规模。

最简单的方法是批量订单。如果订购了十万个散热器,你可以获得一个价格。如果订购了一百万个散热器,你会得到更好的价格。随着继续扩大规模,价格下降。这种效果适用于硬件行业几乎所有部件,因为制造商可以购买设备,并将其用于你的订单,然后保持设备100%运转。随着扩展,除了节省成本外,还可以获得更大的定制和专业化,这意味着产品将变得更有效,更便宜。

某些时候,买下全部制造产能是有意义的。制造成本的一个重要组成部分是设备支付。运行50%的设备所产每件价格是100%运行设备的两倍。随着交货时间和订单量增加,你可以开始直接运行专用设备,再次大幅降低价格。

类似情况,有人制造这种设备。如果你扩大规模,不断要求特定设备,制造商开始为你定制管线和保持机台100%运行,因此你所需的设备行业也越来越便宜。

这只是开始。每一步,每个供应商、制造商等都将获得利润,通常大约为30%,这取决于订单商品种类。如果你有足够的钱,从事垂直整合,通过收购或新建零利润率的工厂来削减制造商利润。

硬件要经过许多步骤,铁和石油等原材料的获取,对这些原材料进行提炼,然后将它们加工成基础部件,出售给通用产品。这些基础部件的交货周期通常为6个月以上,供应商通常会保留大量库存,以便能够更快地交付。每一步通常都会引入中间人且低效,尤其是通用部件,而不是特定产品。如果你有一个特定的产品有足够的数量/规模,可专门元器件供应,削减成本,缩短交货时间,你将提高产品质量和性能,你将超越无此规模的对手。

举一个粗略的数字,每次你花10倍的钱,你可以节省大约30%。也就是说,如果你在挖机上花费1亿美元,可能产品价格会是500美元/台。只要你有更多的钱,如果你花费10亿美元,价格会压到350美元/台。然后如果你投入100亿美元,矿机单价可能会跌到245美元/台。矿机不仅变得越来越便宜,还变得更加定制化和高性能。护城河不仅仅是可观的规模,还要高品质。

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卑劣的玩法

当我们开始创办方尖碑Obelisk的时候,有许多独立消息源警告我们:比特大陆玩法卑劣。如果我们试图在中国制造,将被阻止。

考虑到这一点,我们向所有合作过的人请教这个问题,并谨慎地与一家在中国拥有工厂的美国制造商合作。这很有吸引力,因为它的价格是在美国制造成本的一半,而制造将是我们最大支出之一。

尽了一切努力保持制造商与方尖碑的合作,我们把制造商的名字从官网或公开数据中隐藏起来,私下非常小心地不透露制造商。我们在一个单独实体内订购产品。

我们合情合理地联系另一个制造商后,在周五下班时间,我们的制造商联系我们,几乎没有任何预警或合理解释,他们将无法为我们生产。正如被警告的那样,中国制造的计划完全失败了。这次挫折估计我们损失了200多万美元。

我们没有绝对证据表明比特大陆参与其中。有其他公司联系我们,确认他们也经历过类似的事情,但他们也没有具体证据表明比特大陆参与其中。老实说,我不确定是否要在博客文章中包含这一部分,因为不像我之前说的其他事情,实际上只有一堆警告,这些警告最终是正确的。

但是比特大陆在这个行业中扮演的角色是卑劣脏脏的,而且从各个方面暗示,他们将继续在供应链中活动,以确保我们不能成功,他们也会对所有竞争对手采取同样的行为。

挖矿农场

挖矿农场也许是制造商和规模经济不占主导地位的领域。好的电力资源往往较小,往往分布各地,而且往往很难找到,每一笔交易都涉及独特的环境。因此,对于大公司来说,建立一个在全球范围内获取低成本电力系统是很困难的。相反,世界上最便宜的电力和数据中心往往由小团体持有,这些团体单独并不拥有很多电力或算力。

据我所知,一般的专业矿场需要支付4 – 6美分的电费,然后是3 – 6美分的管理和维护费用。大型矿场的中值大约是每月每千瓦50美元的总成本。随着技术改进和行业发展,预计在2019年至2020年期间,这个数字将下降到接近35美元/千瓦/月(包括维护、土地、税收等)。我们认为,除非加密货币的价格在未来一年继续快速上涨,否则任何每月支付超过80美元/千瓦的矿工都不具备竞争力。

根据收集到的数据,前20%的矿商每个月电费似乎都低于35美元,而前5%的矿商每个月电费似乎低于20美元。据我估计,如果比特币的价格大幅下跌,这些挖矿企业能够继续经营下去,每个支付50美元或更多的人将被迫关闭。

很难知道比特大陆的情况,但是根据所看,我们估计比特大陆大概在30美元/千瓦/月左右。也就是说,它们的表现好于中等水平,但绝不属于精英阶层。

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芯片不重要

大多数初创矿机公司似乎难以置信地专注于芯片本身。依我们所见,芯片还不到故事的一半。因此,芯片很重要,但如果只拥有世界上最好的芯片,你不会成为一个有竞争力的制造商。

作为一名矿工,最终的目标是用尽可能少的钱做尽可能多的散列。更快的芯片意味着芯片上花费更少的钱来获得算力。一个更节能的芯片意味着在电力上花更少的钱。但不只是在芯片和电力上花钱。你还在PCB、控制器、以太网端口、电源供应和电源管理、风扇、外壳、数据中心的架子等等上花钱。

最终,芯片只是成功挖矿的一部分。如果不考虑全局,你最终会得到一个会让你赔钱的芯片。这实际上是杀死蝴蝶实验室(许多实验室之一)的原因之一,他们设计了一种能产生数百瓦热量的高性能芯片。相比之下,比特大陆芯片通常每个大约6瓦。比特大陆能够提供大量的散热片,而蝴蝶实验室则不得不与昂贵尖端不可靠的冷却系统作斗争。最终,这意味着他们强大的芯片上市较晚,操作成本过高。

令人深刻的比特大陆

人们往往低估比特大陆。是的,他们有最多的钱,是的,他们的规模经济占主导地位。他们拥有所有公司中最快的上市时间,这也占主导地位。他们拥有最好的加密货币芯片开发者,这也占主导地位。他们在许多领域进行了创新,在不为人知的地方降低成本和提高效率,这也占主导地位。他们雇用最好的人,给以优厚报酬。他们努力工作以确保每次迭代都是最优秀的。

这里没有必要说太多。我觉得很多人低估了比特大陆,或者认为,因为他们玩了下流的游戏,如果不玩,他们就无法跟上时代。但事实并非如此。他们之所以耍卑鄙,是因为他们可以在另一个地方优化业务,也因为他们知道自己可以逍遥法外。他们所做的其他一切也是高度优化的。如果想了解挖矿,我们需要认识到,今天控制大部分挖矿的实体是一个令人印象深刻、技术高超、精益求精的企业。

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结论

最大的收获是,挖矿是为大公司服务的。你花的钱越多,你拥有的优势就越多,而要改变这一平衡并不容易。至少在传统的Nakamoto风格情况下,产生并控制大部分算力的大型实体似乎是一个必然结果,最好的情况是,两个或三个主要参与者都势均力敌。但我认为,未来几十年,我们不会看到许多制造商都在生产相对有竞争力的矿机。制造商从本质上导致了集中化,它发生在许多不同的载体上。

这是个令人沮丧的消息,但对于比特币或其他共识机制的加密货币来说并不是世界末日。算力分散是一件好事,但是还有许多其他激励和机制可以使垄断制造商保持一致。比特币/ Segwit2x就是一个很好的例子。超过80%算力是公开支持激活Segwit2x的,但是整个动作失败了。

对于加密货币开发人员和社区来说,还有许多其他工具可用来处理不友好的算力,包括硬分叉和社区分裂。矿工知道这一点,因此他们小心翼翼,不做任何可能引起反感或威胁到他们利润的事情。现在,我们知道大量集中的哈希值,我们可以继续作为开发人员和发明者研究安全的结构和机制,即使算力都集中到少数几个地方。

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