Khai thác của bản chất: Tài sản tiền điện tử làm thế nào để đảm bảo an toàn thông qua tính toán

Tóm tắt điểm chính

Khai thác là gì? Nói một cách đơn giản, đó là các thợ mỏ sử dụng máy tính để giải các bài toán nhằm xác minh giao dịch và phát hành tiền mới. Nhưng logic đứng sau phức tạp hơn nhiều so với những gì nghe có vẻ đơn giản — mỗi khối liên quan đến các phép toán mật mã phức tạp, cần một lượng sức mạnh tính toán khổng lồ để cạnh tranh. Quá trình này không chỉ bảo vệ an ninh cho mạng lưới blockchain mà còn tạo ra nguồn cung tiền điện tử mới. Cách các thợ mỏ nhận phần thưởng rất đơn giản: ai giải được bài toán trước, người đó có thể đóng gói khối và kiếm phần thưởng.

Hiểu blockchain trong bản chất của việc khai thác

Hãy tưởng tượng một sổ cái toàn cầu, ghi lại mỗi giao dịch chuyển tiền điện tử. Độ chính xác và an toàn của sổ cái này hoàn toàn phụ thuộc vào công việc của thợ mỏ.

Ba chức năng cốt lõi của thợ mỏ:

1. Xác thực giao dịch——kiểm tra xem giao dịch đang chờ xác nhận có hợp pháp hay không
2. Gói khối——Tổ chức các giao dịch đã được xác thực thành khối
3. Cạnh tranh mật khẩu——Thông qua việc giải quyết các vấn đề mật mã để giành quyền tạo khối.

Đây không phải là việc ghi sổ đơn giản. Thợ mỏ cần sử dụng thiết bị tính toán chuyên dụng để tính toán lặp đi lặp lại cho đến khi tìm ra giá trị băm phù hợp với yêu cầu độ khó. Thợ mỏ đầu tiên thành công sẽ nhận được hai phần thưởng: tiền điện tử mới được tạo ra + phí giao dịch của tất cả các giao dịch trong khối này.

Lấy Bitcoin làm ví dụ, nó hoạt động trên cơ chế chứng minh công việc (PoW) - ai đầu tư nhiều sức mạnh tính toán và chi phí cao, người đó sẽ có động lực lớn nhất để khai thác trung thực. Chính vì vậy, việc tấn công vào mạng lưới trở nên cực kỳ tốn kém, gần như không khả thi.

Cơ chế hoạt động của khai thác: Từ giao dịch đến khối

Hiểu quy trình nhanh chóng

Bước 1: Tập hợp hồ giao dịch Các khoản chuyển tiền bằng tiền điện tử mà người dùng gửi vào một khu vực chờ (mempool), chờ được đóng gói.

Bước 2: Xây dựng khối Các thợ mỏ thu thập những giao dịch đang chờ xác nhận, thêm vào giao dịch “tạo coin” của riêng mình (thợ mỏ gửi phần thưởng cho chính họ), hình thành các ứng cử viên khối.

Bước 3: Tính toán lặp lại Công nhân mỏ liên tục thay đổi một số ngẫu nhiên (nonce), kết hợp nó với dữ liệu khối và thực hiện phép toán qua hàm băm. Mục tiêu là để có được một giá trị băm bắt đầu bằng một vài số không. Điều này giống như một cuộc xổ số số - cần phải thử đi thử lại để trúng thưởng.

Bước 4: Phát sóng và xác nhận Sau khi tìm thấy hash hợp lệ, thợ mỏ phát sóng khối mới đến mạng lưới. Các nút khác xác thực tính hợp lệ của nó, và sau khi xác nhận không có sai sót, toàn mạng sẽ thêm vào. Thợ mỏ nhận được phần thưởng.

Phân tích sâu: Chi tiết kỹ thuật từng bước

Giao dịch băm hóa Mỗi giao dịch sẽ được chuyển đổi thành một giá trị băm có độ dài cố định (một chuỗi ký tự). Giá trị băm này đại diện duy nhất cho tất cả thông tin của giao dịch - chỉ cần thay đổi một ký tự, toàn bộ giá trị băm sẽ thay đổi.

Xây dựng cây Merkle Thợ mỏ không sử dụng tất cả các băm trực tiếp, mà thay vào đó, họ ghép chúng theo từng cặp, băm lại, tạo thành một cấu trúc cây. Cuối cùng, “gốc cây” nhận được đại diện cho tất cả các giao dịch của toàn bộ khối. Lợi ích của cách làm này là xác minh hiệu quả - nếu thay đổi bất kỳ giao dịch nào, gốc cây sẽ thay đổi ngay lập tức.

Tính toán của khối Khối đầu chứa ba thông tin quan trọng:

• Hash của khối trước (liên kết toàn bộ chuỗi)
• Cây Merkle gốc (đại diện cho tất cả các giao dịch)
• Nonce (số ngẫu nhiên do thợ mỏ thay đổi)

Thợ mỏ thực hiện phép băm trên ba thông tin này. Nếu kết quả không đạt mục tiêu độ khó (chẳng hạn như yêu cầu bắt đầu bằng 4 số 0), thì thay đổi nonce và tính lại. Quá trình này được gọi là “bằng chứng công việc” - thực sự cần rất nhiều phép tính.

Điều chỉnh độ khó tự động Mạng sẽ kiểm tra thời gian trung bình giữa các khối sau một khoảng thời gian nhất định (Bitcoin là 2 tuần). Nếu có quá nhiều thợ đào, cạnh tranh trở nên gay gắt, độ khó sẽ tự động tăng lên (cần nhiều số không ở phía trước hơn). Nếu có thợ đào rút lui, độ khó sẽ giảm xuống. Điều này đảm bảo tốc độ tạo khối ổn định - Bitcoin tạo ra một khối mới khoảng mỗi 10 phút.

Hai khối xuất hiện cùng một lúc? Mạng sẽ làm gì?

Thỉnh thoảng xảy ra: Hai thợ mỏ trong thời gian rất ngắn đã tìm thấy băm hợp lệ và phát sóng hai khối cạnh tranh. Kết quả:

• Các thợ mỏ khác nhau nhận được thứ tự của hai khối này khác nhau.
• Toàn bộ mạng tạm thời chia thành hai phiên bản
• Thợ mỏ tiếp tục khai thác trên chuỗi mà họ nhận được

Trạng thái này kéo dài cho đến khi khối tiếp theo được phát hiện. Nếu thợ mỏ trên chuỗi A tìm thấy khối tiếp theo trước, thì chuỗi A sẽ chiến thắng và tất cả các thợ mỏ sẽ chuyển sang chuỗi A. Phía thất bại của khối được gọi là “khối cô độc” - thợ mỏ của nó đã khai thác mà không nhận được phần thưởng.

“Sự phân tách tạm thời” này thỉnh thoảng xảy ra, nhưng do khối tiếp theo nhanh chóng xác định thắng thua, sẽ không gây ra vấn đề lâu dài.

Độ khó khai thác: Tại sao lại không ngừng tăng lên

Logic điều chỉnh độ khó rất đơn giản:

• Thợ mỏ mới tham gia → Tăng cường sức mạnh tính toán toàn mạng → Dễ dàng tìm thấy băm hợp lệ hơn → Cần nâng cao tiêu chuẩn độ khó
• Thợ mỏ rút lui → Tổng sức mạnh mạng giảm → Khó tìm được hash hợp lệ hơn → Cần giảm tiêu chuẩn độ khó

Mục tiêu luôn không thay đổi: duy trì thời gian tạo khối trung bình ổn định. Đối với Bitcoin, đó là khoảng 10 phút cho một khối.

Độ khó được quyết định bởi “giá trị mục tiêu” - băm phải nhỏ hơn giá trị này. Số lượng số 0 ở phía trước càng nhiều, giá trị mục tiêu càng nghiêm ngặt, độ khó càng lớn. Thợ mỏ cần nhiều nỗ lực hơn để thành công.

So sánh các phương pháp khai thác chính

Khai thác CPU: đã bị loại bỏ

Trong giai đoạn đầu của Bitcoin, bộ xử lý trung tâm của máy tính thông thường có thể đào coin. Độ khó thấp, rào cản tham gia thấp, ai cũng có thể thử.

Nhưng với sự gia tăng cạnh tranh và độ khó tăng vọt, hiệu suất tính toán của CPU trở nên không đáng kể. Hiện tại, việc khai thác bằng CPU hoàn toàn không có lợi nhuận - lợi nhuận của thiết bị chuyên dụng trong một ngày vượt quá sản lượng của CPU trong một năm.

Khai thác GPU: Lựa chọn một số đồng tiền

Bộ xử lý đồ họa (GPU) được thiết kế cho tính toán song song. Chúng không chỉ có thể khai thác mà còn có thể thực hiện các nhiệm vụ khác (chơi game, render, v.v.).

GPU mạnh hơn CPU rất nhiều, nhưng không bằng ASIC. Trong một số loại tiền mã hóa với thuật toán đơn giản, việc đào bằng GPU vẫn có một số lợi nhuận. Nhưng đối với Bitcoin, loại tiền có độ khó cực cao, GPU đã không còn khả năng.

Đào ASIC: Kho vũ khí chuyên nghiệp

Mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC) là chip được thiết kế cho một mục tiêu duy nhất. Trong lĩnh vực khai thác tiền điện tử, máy khai thác ASIC là những cỗ máy được tối ưu hóa đặc biệt để giải quyết các thuật toán cụ thể.

Ưu điểm:

• Chuyên nghiệp đến mức tối đa, tốc độ tính toán vượt xa GPU và CPU
• Vô địch trên thuật toán của riêng mình

Nhược điểm:

• Chi phí rất cao (một chiếc từ vài nghìn đến vài chục nghìn đô la)
• Chỉ có thể khai thác một loại tiền hoặc một số ít loại.
• Công nghệ phát triển nhanh, mẫu cũ nhanh chóng mất giá
• Cần không gian chuyên nghiệp, quản lý tản nhiệt, quản lý nguồn điện

Kết luận: ASIC là hiệu quả nhất, nhưng cũng có rủi ro lớn nhất. Cần phải vận hành với vốn lớn để có lợi nhuận.

Hồ khai thác: Nhiều người cùng nhau làm thì lửa càng lớn

Xác suất một thợ mỏ tìm thấy một hàm băm hợp lệ là rất nhỏ. Để ổn định thu nhập, thợ mỏ hợp tác với nhau - đó chính là hồ bơi.

Hoạt động của mỏ khai thác:

• Tập hợp sức mạnh tính toán của nhiều thợ mỏ
• Một khi bất kỳ thợ mỏ nào trong hồ tìm thấy khối hợp lệ, phần thưởng sẽ được nhận bởi hồ thợ mỏ.
• Các mỏ khai thác phân phối phần thưởng cho các thành viên dựa trên mức độ đóng góp.

Tin tốt: Giảm rủi ro, lợi nhuận ổn định. Các thợ mỏ nhỏ có thể nhận được phần thưởng nhỏ liên tục thông qua pool thay vì đánh cược một lần.

**Rủi ro: ** Các mỏ lớn có thể dẫn đến sự tập trung khai thác, tăng nguy cơ “tấn công 51%” - nếu một mỏ kiểm soát hơn một nửa sức mạnh tính toán, về lý thuyết có thể sửa đổi chuỗi.

Khai thác đám mây: Tiện lợi và rủi ro của việc thuê sức mạnh tính toán

Không mua máy đào, mà trực tiếp thuê sức mạnh từ nhà cung cấp dịch vụ đào mây. Nghe có vẻ rất tiện lợi:

• Không cần phải tự mua thiết bị đắt tiền
• Không cần quản lý điện và tản nhiệt
• Bắt đầu bất cứ lúc nào

Nhưng cái bẫy rất sâu:

• Nhiều công ty khai thác đám mây là lừa đảo, lấy tiền rồi bỏ chạy
• Ngay cả khi hoạt động hợp pháp, hoa hồng và phí quản lý sẽ nuốt mất phần lớn lợi nhuận
• Không thể kiểm soát liệu các phép toán thực sự có đang diễn ra hay không

Trước khi chọn khai thác đám mây, hãy chắc chắn điều tra về nền tảng công ty và đánh giá của người dùng.

Đặc điểm của việc khai thác Bitcoin

Bitcoin sử dụng bằng chứng công việc (PoW) — đây là cơ chế được Satoshi Nakamoto sáng tạo ra trong whitepaper vào năm 2008. Ý tưởng cốt lõi của PoW là: sử dụng chi phí tính toán khổng lồ để đổi lấy an ninh mạng.

Kẻ tấn công muốn phá hoại mạng Bitcoin, cần phải kiểm soát hơn 50% tổng công suất tính toán của toàn mạng và duy trì điều đó. Điều này có nghĩa là cần phải đầu tư một số tiền khổng lồ cho chi phí điện. Kết quả: Cuộc tấn công trở nên không khả thi về mặt kinh tế.

Phần thưởng khai thác Bitcoin đang thay đổi:

Theo cơ chế giảm một nửa, mỗi 210.000 khối (khoảng 4 năm), phần thưởng cho thợ mỏ sẽ giảm một nửa:

• Ban đầu: 50 BTC/khối
• Hiện tại (tháng 12 năm 2024): 3.125 BTC/khối
• Trong tương lai sẽ tiếp tục giảm một nửa, cho đến khi gần bằng không

Cơ chế này đảm bảo sự khan hiếm và giá trị lâu dài của nguồn cung Bitcoin.

Khai thác có thực sự kiếm được tiền không? Con số thực tế

Yếu tố quyết định lợi nhuận

1. Biến động giá tiền tệ Giá coin giảm, lợi nhuận của thợ đào bị thu hẹp trực tiếp. Giá coin tăng, lợi nhuận tăng gấp bội. Giá coin trong ngắn hạn là không thể kiểm soát.

2. Hiệu suất thiết bị Cùng một mức điện phí, thiết bị hiệu quả cao sản xuất nhiều, thiết bị hiệu quả thấp sản xuất ít. Máy đào ASIC có hiệu suất cao nhất, nhưng chi phí cũng cao nhất.

3. Chi phí điện Đây là phần chiếm tỷ trọng lớn nhất trong chi phí sản xuất đơn vị. Những khu vực có giá điện rẻ (Iceland, Trung Á, khu vực có thủy điện phong phú) có lợi thế tự nhiên. Ở những nơi có giá điện cao, rào cản gia nhập khai thác rất cao.

4. Khấu hao thiết bị Mua máy đào một lần, có thể sử dụng từ 2-3 năm. Chi phí ban đầu được phân bổ cho sản lượng, con số sẽ rất khó coi. Hơn nữa, công nghệ thay đổi nhanh chóng, các mẫu máy cũ sẽ nhanh chóng mất đi sức cạnh tranh.

5. Độ khó và cạnh tranh Nhiều thợ đào tham gia → độ khó tăng lên → lợi nhuận trên đơn vị giảm xuống. Đây là một xu hướng không thể đảo ngược.

Sự thật về lợi nhuận

Lý thuyết: Nếu có điện rẻ, máy móc hiệu quả, và tự tin vào giá coin, thì thực sự có thể kiếm tiền.

Thực tế:

• Các mỏ lớn có lợi nhuận nhờ quy mô và kiểm soát chi phí
• Các thợ mỏ nhỏ khó cạnh tranh, trừ khi điều kiện đặc biệt tốt.
• Khi giá coin giảm mạnh, nhiều thợ mỏ sẽ tắt máy ngay lập tức.
• Sau khi giảm một nửa, nhiều cơ hội khai thác kém hiệu quả sẽ bị loại bỏ.

Để làm kinh doanh khai thác, cần:

• Tính toán ROI (tỷ suất lợi nhuận đầu tư) chính xác
• Hiểu quản lý rủi ro
• Chuẩn bị vốn đầy đủ
• Tiếp tục theo dõi sự biến đổi của thị trường và công nghệ

Rủi ro và biến số chính

1. Thay đổi cấp độ giao thức

Vào tháng 9 năm 2022, Ethereum đã hoàn toàn chuyển từ PoW sang PoS (bằng chứng cổ phần), trực tiếp đóng cửa toàn bộ hệ sinh thái khai thác. Hàng triệu máy khai thác đã trở nên vô dụng chỉ sau một đêm. Điều này chứng minh rằng: ngay cả những dự án lâu đời cũng có thể đột ngột thay đổi cơ chế đồng thuận.

2. Sự không thể dự đoán của độ khó và sức mạnh tính toán

Công nghệ mới, máy đào mới được ra mắt, sức mạnh tính toán có thể tăng vọt. Độ khó cũng theo đó tăng lên. Lợi nhuận giảm xuống. Kế hoạch của bạn có thể ngay lập tức không còn hiệu quả.

3. Sự không chắc chắn của việc quản lý

Sự khác biệt trong thái độ của các quốc gia đối với khai thác tiền điện tử rất lớn. Một số nơi hoan nghênh và trợ cấp chi phí điện; một số nơi cấm và tịch thu máy đào. Sự thay đổi trong chính sách ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng kinh doanh.

4. Chi phí điện năng lâu dài

Giá điện là không ngừng thay đổi. Nếu giá điện tăng vượt quá mức tăng của giá đồng, không gian lợi nhuận sẽ bị thu hẹp.

5. Công nghệ bị loại bỏ

Thời gian cập nhật máy khai thác ngắn. Máy bạn mua năm nay có thể sẽ lỗi thời vào năm sau. Cần có sự đầu tư liên tục để duy trì tính cạnh tranh.

Tóm tắt

Bản chất của việc khai thác là gì? Đổi lấy chi phí tính toán thực để đảm bảo an ninh mạng và quyền phát hành token. Đây là một ngành kinh doanh có rủi ro cao, đầu tư lớn và cần kiến thức chuyên môn.

Ưu điểm:

• Tham gia an ninh mạng và phi tập trung
• Có cơ hội nhận được lợi nhuận ổn định từ token
• Công nghệ minh bạch và có thể theo dõi

Nhược điểm:

• Đầu tư ban đầu lớn
• Cạnh tranh khốc liệt, không gian lợi nhuận bị thu hẹp
• Đối mặt với nhiều sự không chắc chắn về chính sách, công nghệ và thị trường
• Rất dễ mất tiền

Gợi ý: Nếu bạn muốn tham gia đào coin, hãy thực hiện phân tích chi phí-lợi ích một cách thấu đáo, đánh giá tất cả các kịch bản rủi ro, chuẩn bị để chịu đựng kết quả tồi tệ nhất. Đối với các nhà đầu tư thông thường, có lẽ việc mua trực tiếp các đồng coin thì hợp lý hơn là tham gia đào.