“挖矿”的兴起与发展史

　　由于虚拟货币价格居高不下，越来越多的人参与到“挖矿”活动中，使得“挖矿”对计算机的算力要求也相对提高。截至目前，“挖矿”所使用的硬件设备已经历了多次升级转换，由最开始的CPU“挖矿”转变为GPU“挖矿”， 再由FPGA“挖矿”发展 到ASIC“挖矿”。同时，由于矿机数目与规模增加，“挖矿”的危害也愈发明显。

 

 

 

　　2008年11月，比特币开发者兼创始人 Satoshi Nakamoto在P2P foundation网站上发布比特币白皮书《比特币：一种点对点的电子现金系统》，对电子货币提出新设想，为比特币的诞生埋下伏笔。2009年1月3日，他开发出首个实现比特币算法的软件程序并进行了首次“挖矿”，获得了50个比特币，标志着比特币金融体系的正式诞生。在此之后，用于挖掘比特币的加密货币矿机逐渐出现在市场上，“挖矿”进入初步发展期。2008~2009年，市场上的加密货币矿机以CPU矿机为主。

 

 

　　2010~2012年，比特币的关注度逐渐提升，矿工数量不断增长，“挖矿”难度明显提高，算力竞争变得愈发激烈，对计算机的配置要求也越来越高。由于CPU的算力过低，“挖矿”收益太少，CPU矿机逐渐被市场淘汰，性能进一步提升的GPU矿机、FPGA矿机逐渐显现。

 

　　虽然CPU和GPU都可以进行计算，但其擅长的方面各不相同。CPU核心更少，但拥有复杂的逻辑控制单元，更擅长复杂运算；而GPU拥有大量的核心，架构相对简单，非常适合大吞吐量的高密度计算。而“挖矿”需要的算力，往往是通过哈希、解密等算法完成的。这类算法具有复杂程度低，但强度极大的特征，因此GPU“挖矿”的速度更快、效率更高，很多人转用GPU“挖矿”，组装一张或多张高级显卡来打造自己的矿机。

 

　　除此之外，比特币日益上涨的价格，让矿工们的“挖矿”热情不断高涨。矿工希望拥有更强大的矿机，挖到更多的比特币，获得更多收入。因此，先进的“挖矿”设备——现场可编程门阵列（FPGA）应运而生。2011年中，市面上出现了首台FPGA比特币矿机，这是第一次出现针对“挖矿”的专业芯片设计。简单来说，FPGA“挖矿”就是把GPU的核心晶元单独取出，然后把多个核心晶元集成到同一个设备上进行“挖矿”。然而，由于FPGA的开发难度太高，这种“挖矿”方式并没有普及开来。

 

 

　　随着矿工数量愈发增加，比特币价格持续上涨，“挖矿”竞争逐渐白热化，更加专业的矿机设备开始出现。在这一时期，以ASIC为代表的专业矿机正式进入人们的视野。ASIC是Application Specific Integrated Circuit的缩写，即专门为某种特定用途设计的电子电路 ( 芯片 )。当其专门为“挖矿”而设计时，就产生了ASIC矿机，相当于专门为数字货币挖掘定制的集成电路设备，除此之外无任何其他功能和作用。

 

　　由于只运行特定的算法，所以与通用集成电路相比，ASIC在批量生产时具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。就“挖矿”算力来说，ASIC“挖矿”比 CPU、GPU“挖矿”高出几万倍甚至更多。

 

　　从CPU到GPU，从FPGA到ASIC矿机。为了提高运算效率，比特币矿机经历了这几个阶段的发展。到目前为止，包括比特币在内基于SHA 256算法的加密货币基本上都在使用ASIC进行“挖矿”。

 

 

 

　　在比特币刚刚兴起时，人人都可以在个体计算机上利用CPU、GPU“挖矿”，获得相应收益。然而由于矿工人数逐年增加，在全网算力提升到了一定程度后，个体计算机挖到比特币的概率变得很低，个体矿工在算力和能效方面越来越不占优势。因此，整合了大量算力资源的矿池迅速在市场上崭露头角。矿池突破了地理位置的限制，将分散在全球的矿工及“矿场”算力进行联结，并进行合作“挖矿”。与算力较低的单个矿工相比，矿池成功的几率要高出许多。当一个矿池成功挖出区块时，矿池中的所有矿工都将获得比特币奖励，奖励额度与矿工对算力的贡献成正比。同时，矿池也在此过程中收取费用。

 

　　除此之外，由于矿机设备昂贵，运维操作复杂繁琐，云“挖矿”也逐渐成为某些个体矿工的选择。云“挖矿”指利用从第三方（云“挖矿”服务提供商）租用的计算能力生成加密货币的过程。每个矿工通过从服务提供商处购买一定数量的“哈希算力”，等同于参与了一个“矿场”（专用于加密挖掘的远程数据中心）。作为交换，提供商将授予他们与矿工购买的算力份额成正比的奖励。由于采矿作业通过云进行，矿工无需担心计算机设备维护、噪音、热量或能源费用。找到可靠的云“挖矿”服务商后，矿工只需选择要签署的合同类型和所需的期限，提供商将为他们设置运营所需的一切。

 

 

　　首先，虚拟货币“挖矿”需要大量的电力支撑，能源消耗和碳排放量令人吃惊，违背新发展理念，不利于国家碳达峰、碳中和目标的实现。

 

　　我国虚拟货币“矿场”大多分布在电力资源充足且电费便宜的地区，例如火电资源充足的新疆、内蒙古和水电资源充足的四川、云南。然而，虚拟货币“挖矿”的高能耗，已经引起了地方政府的高度警觉。自今年以来，内蒙古自治区已采取多项政策措施清退虚拟货币“挖矿”项目，截至4月底已关停清退35家“挖矿”企业。经初步统计，清退这35家“挖矿”企业可年节电52亿度，折合超160万吨标准煤。

 

　　其次，“挖矿”扰乱正常的金融秩序甚至社会秩序，往往成为洗钱、非法转移资产等违法犯罪活动的工具；更有犯罪团伙通过向社会公众推销购买虚拟货币“挖矿”设备，或以租赁“挖矿”算力为由，吸引投资者购买算力份额，骗取居民个人钱财，影响社会秩序稳定。

 

　　第三，“挖矿”消耗大量计算资源，使系统、软件、应用服务运行缓慢，个人电脑或服务器一旦被“挖矿”程序控制，则会造成数据泄露或感染病毒，容易引发网络安全问题。哈尔滨工业大学联合CERT实验室发布的《针对“挖矿”木马的简要技术分析》披露，“挖矿”木马会影响政企机构组织系统运行速度、占用计算机资源，对其他相关设备、校园网运行甚至科研工作均造成一定影响。此外，“挖矿”木马通常会关闭防火墙、获取管理员权限、植入后门等，被用于窃取核心业务数据、发动勒索等其他网络攻击。