Bitcoin là một loại tiền kỹ thuật số yêu cầu một quá trình gọi là khai thác. Khai thác Bitcoin là một cuộc cạnh tranh trên toàn mạng nhằm tạo ra giải pháp mã hóa phù hợp với các tiêu chí cụ thể. Khi đạt được giải pháp chính xác, phần thưởng dưới dạng Bitcoin và phí cho công việc đã hoàn thành sẽ được trao cho (những) người thợ đào đạt được giải pháp đầu tiên.
Quá trình trao thưởng này tiếp tục cho đến khi 21 triệu Bitcoin được lưu hành. Sau khi đạt được con số đó, phần thưởng Bitcoin dự kiến sẽ chấm dứt và những thợ đào sẽ được thưởng thông qua các khoản phí trả cho công việc đã hoàn thành.
Đào Bitcoin hoạt động như thế nào?
Đây là một ví dụ đơn giản để giải thích quá trình. Giả sử bạn nhờ bạn bè đoán một số từ 1 đến 100. Bạn bè của bạn không cần phải đoán số chính xác; họ chỉ cần là người đầu tiên đoán một số nhỏ hơn hoặc bằng số của bạn. Nếu bạn nghĩ về số 19 và một người bạn nghĩ ra số 21, số khác là 55, rồi lại là 83, thì họ thua vì tất cả đều đoán nhiều hơn 19. Nhưng họ phải đoán lại và các lần đoán tiếp theo là 16, 41, và 67. Người đoán được 16 sẽ thắng vì là người đầu tiên đoán được số nhỏ hơn hoặc bằng 19.
Trong trường hợp này, số bạn chọn, 19, đại diện cho hash (hàm băm) mục tiêu mà mạng Bitcoin tạo ra cho một block và những phỏng đoán ngẫu nhiên từ bạn bè của bạn cũng là những phỏng đoán từ những thợ đào.
Khai thác bitcoin cũng tương tự nhưng ở quy mô lớn hơn nhiều. Nó sử dụng mật mã, mã hóa, điện toán phân tán và công nghệ để xác minh và bảo mật các giao dịch. Dưới đây là những ý tưởng chính đằng sau việc khai thác giúp nó hoạt động.
Hash là gì?
Trọng tâm của việc đào Bitcoin là hash. Hash là số thập lục phân gồm 64 chữ số, là kết quả của việc gửi thông tin chứa trong một block thông qua thuật toán hash SHA256. Phần này của quy trình mất rất ít thời gian để hoàn thành—trên thực tế, bạn có thể tạo hash trong chưa đầy một giây, dán một số nội dung vào trình tạo hash SHA256 online. Đây là phương thức mã hóa được Bitcoin sử dụng để tạo block hash. Tuy nhiên, việc giải mã hash đó trở lại nội dung bạn đã dán là một phần khó khăn: Hash 64 chữ số có thể mất hàng thế kỷ để giải mã bằng phần cứng hiện đại.
Hash có thể trông như thế này (đây là đoạn trước chạy qua trình tạo hash):
a54f83a5db7371eeefa2287a0ede750ac623e49a8ba29f248eb785fe0a678559
Nếu bạn thay đổi một giá trị trong nội dung đó, chẳng hạn như chuyển một “t” thành “a”, hash sẽ thay đổi. Đây là đoạn văn tương tự, nhưng từ đầu tiên bị viết sai chính tả thành “Aa” thay vì “At”:
fbfa33ff980d1492b3a9275a1eb945d89bd6b699ca19c3c470021b8f253654af
Đây là số được gọi là block hash, được sử dụng trong tiêu đề của block tiếp theo như một phần của thông tin được mã hóa. Mỗi block sử dụng hash của block trước đó, có tác dụng xâu chuỗi chúng lại với nhau, do đó tạo ra thuật ngữ “blockchain”.
Hash mục tiêu là gì?
Hàm băm mục tiêu, được sử dụng để xác định độ khó khai thác, là số lượng thợ đào đang cố gắng giải quyết khi họ khai thác. Số này là một hash được tạo bởi mạng.
Vì vậy, block hash có thể trông như thế này (block 786.729):
00000000000000000005a849c28eb24b8a5e04fcecc1ccb3eb2998e4730a456e
Hash mục tiêu trông như thế này:
0x175c739
Con số này là biểu diễn thu gọn của mục tiêu độ khó:
0…000005c73900000…0
Vì vậy, các thợ đào cần tạo ra một số bằng hoặc nhỏ hơn số trên.
Đào Bitcoin là gì?
Đào Bitcoin yêu cầu chương trình khai thác tạo ra hash và thêm một số khác vào đó gọi là số nonce hoặc “số được sử dụng một lần”. Khi một đào bắt đầu, nó luôn bắt đầu con số này bằng 0. Số nonce thay đổi một đơn vị trong mỗi lần thử—đầu tiên là 0, sau đó là 1, 2, 3, v.v. Nếu hash và nonce do thợ đào tạo ra nhiều hơn hash mục tiêu do mạng đặt ra thì lần thử không thành công và thợ đào sẽ thử lại.
Mọi công cụ khai thác trên mạng đều thực hiện việc này cho đến khi tạo ra một kết hợp hash và nonce nhỏ hơn hoặc bằng hash mục tiêu. Người đầu tiên đạt được mục tiêu đó sẽ có block đề xuất của họ được thêm vào chain (chuỗi), nhận phần thưởng và phí, đồng thời một block mới sẽ được mở. Khi block đó chứa đầy thông tin (khoảng một megabyte), nó sẽ được đóng, mã hóa và khai thác.
Mạng Bitcoin được tạo thành từ hàng nghìn thiết bị khai thác 24 giờ mỗi ngày. Bởi vì phần thưởng khai thác thuộc về người đầu tiên giải quyết được vấn đề nên tất cả họ đều đang cạnh tranh. Cuộc thi này đã khiến các thợ đào tạo ra các pool để đạt được lợi thế so với các thợ đào khác vì họ cần nhiều sức mạnh tính toán hơn để tăng cơ hội chiến thắng.
Tốc độ khai thác mạng Bitcoin dao động, nhưng trung bình đạt hơn 611 exa mỗi giây một chút vào ngày 1 tháng 5 năm 2024—tức là 611 theo sau là 18 số 0. Nếu mất khoảng 10 phút để khai thác một block, thì đó là khoảng 3,6 x 1023 giá trị hash để mở một block mới.
Proof-of-Work
Quá trình khai thác được gọi là proof-of-work (PoW)—công việc được thực hiện để tạo ra hash chiến thắng được xem là bằng chứng cho thấy thợ đào đã xác thực các giao dịch trong block, vì vậy nó được gọi là proof-of-work.
PoW đôi khi còn được gọi là cơ chế đồng thuận, nhưng proof-of-work chỉ là một phần của sự đồng thuận. Sự đồng thuận đạt được sau khi thợ đâò thêm block vào blockchain và phần còn lại của mạng xác thực nó bằng cách sử dụng hash (đạt được sự đồng thuận). Điều này không đòi hỏi nhiều năng lượng hoặc sức mạnh tính toán vì mỗi node khai thác cũng thực hiện việc này trong khi khai thác block mới nhất. Khi các block mới được thêm vào, mạng sẽ xác nhận chúng.
Xác nhận
Mỗi block chứa hash của block trước đó—vì vậy khi hash của block tiếp theo được tạo ra, hàm hash của block trước đó sẽ được bao gồm. Hãy nhớ rằng nếu ngay cả một ký tự thay đổi, hash cũng thay đổi, do đó hash của mỗi block tiếp theo sẽ thay đổi.
Khi bạn khai thác một block và đóng nó lại, nó vẫn chưa được xác nhận. Block này không được xác nhận cho đến năm block sau, khi nó đã trải qua tổng cộng sáu lần xác thực. Như đã nói, có thể thay đổi thông tin trong một block trước khi đạt được sáu lần xác thực, nhưng điều đó rất khó xảy ra vì mạng phải được kiểm soát bởi ai đó đang cố gắng thay đổi thông tin để nó hoạt động.
Phần thưởng
Phần thưởng cho việc xác thực thành công một block là Bitcoin. Vào năm 2009, bạn sẽ nhận được 50 Bitcoin khi khai thác một block. Nhưng phần thưởng block giảm một nửa sau mỗi 210.000 block (hoặc khoảng bốn năm một lần), vì vậy vào năm 2013, số tiền thưởng giảm xuống còn 25, rồi 12,5, rồi 6,25. Tại sự kiện halving cuối cùng của Bitcoin vào tháng 4 năm 2024, phần thưởng đã thay đổi thành 3,125 Bitcoin
Block đầu tiên của blockchain Bitcoin được gọi là block Genesis. Nó nắm giữ 50 Bitcoin đầu tiên từng được thưởng.
Một ưu đãi khác để những thợ đào Bitcoin tham gia vào quá trình này là phí giao dịch. Ngoài phần thưởng, thợ đào còn nhận được phí từ bất kỳ giao dịch nào có trong block đó. Khi Bitcoin đạt đến giới hạn dự kiến là 21 triệu (dự kiến vào khoảng năm 2140), thợ đào sẽ được thưởng phí xử lý các giao dịch mà người dùng mạng sẽ trả. Các khoản phí này đảm bảo rằng những thợ đào vẫn có động cơ để khai thác và duy trì mạng blockchain hoạt động. Ý tưởng là sự cạnh tranh về các khoản phí này sẽ khiến chúng vẫn ở mức thấp sau khi sự kiện halving kết thúc.
Độ khó
Độ khó khai thác là lượng công việc cần thiết để tạo ra một số nhỏ hơn hash mục tiêu. Độ khó khai thác thay đổi sau mỗi 2.016 block hoặc khoảng hai tuần một lần. Mức độ khó tiếp theo phụ thuộc vào mức độ hiệu quả của những thợ đào trong chu kỳ trước đó và số lượng thợ đào đang tham gia.
Mạng của Bitcoin tăng và giảm hash rate (tỷ lệ băm – lượng sức mạnh tính toán) cần thiết để khai thác tiền điện tử. Càng có nhiều thợ đào cạnh tranh để tìm ra giải pháp thì vấn đề sẽ càng trở nên khó khăn hơn. Nếu sức mạnh tính toán bị loại bỏ khỏi mạng blockchain, độ khó sẽ điều chỉnh giảm xuống để giúp việc khai thác trở nên dễ dàng hơn. Điều này được thực hiện để giữ thời gian tạo block trung bình khoảng 10 phút.
Độ khó khai thác vào ngày 1 tháng 5 năm 2024 là 88,1 nghìn tỷ. Nghĩa là, khả năng một máy tính tạo ra hash rate dưới mục tiêu là 1 trên 88,1 nghìn tỷ. Nói cách khác, bạn có khả năng giành được Giải thưởng lớn Powerball với một tờ vé số cao hơn khoảng 285.000 lần so với việc bạn chọn đúng hash rate trong một lần thử.
Tính kinh tế của việc khai thác Bitcoin là gì?
Khai thác Bitcoin là một liên doanh kinh doanh. Lợi nhuận được tạo ra từ đầu ra của nó—Bitcoin—phụ thuộc vào khoản đầu tư vào đầu vào của nó.
Có ba chi phí chính liên quan đến việc khai thác Bitcoin:
- Điện: Đây là nguồn điện chạy hệ thống khai thác của bạn 24/7. Khai thác có thể tiêu tốn một khoản chi phí đáng kể. Khi bạn cho rằng quy trình (toàn mạng) tiêu thụ nhiều điện như một số quốc gia nhất định thì chi phí có thể khá cao. Điều quan trọng nữa là phải xem xét chi phí làm mát khu vực có hệ thống khai thác của bạn. Chúng tạo ra rất nhiều nhiệt trong khi khai thác—bạn càng có nhiều thiết bị thì chúng càng tạo ra nhiều nhiệt hơn. Những giàn máy đào này cần được làm mát, vì vậy máy điều hòa không khí bạn cần cũng có thể làm tăng thêm chi phí.
- Hệ thống máy đào: Trái ngược với câu chuyện phổ biến, máy tính để bàn và hệ thống chơi game thông thường có thể được sử dụng để khai thác bằng cách tham gia pool khai thác. Nhưng lợi nhuận bị hạn chế vì hầu hết các pool đều chia phần thưởng dựa trên khối lượng công việc mà mỗi thợ đào đóng góp. Các hệ thống này không thể cạnh tranh với các máy đào ASIC, nhưng có thể kiếm được vài trăm đô la sau khi tính đến năng lượng sử dụng. Nếu muốn cạnh tranh, bạn sẽ cần mua một số thiết bị máy đào ASIC và tham gia vào một pool—chi phí này có thể khiến bạn phải trả từ 4.000 đến 12.000 USD. Họ có thể khai thác càng nhanh thì bạn càng phải trả nhiều tiền hơn.
- Cơ sở hạ tầng mạng: Tốc độ mạng không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình khai thác Bitcoin, nhưng độ trễ thì có. Độ trễ là lượng thời gian cần thiết để liên lạc với phần còn lại của mạng. Ngoài ra, các trang trại khai thác yêu cầu nhiều kết nối nội bộ để kết nối từng masyd dào với bộ định tuyến hoặc máy chủ chính có kết nối với internet. Tuy nhiên, nếu bạn đang sử dụng thiết bị chơi game của mình để khai thác và tham gia một nhóm, bạn không cần thêm bất kỳ băng thông nào—chỉ cần độ trễ thấp đối với nhóm mà bạn đã tham gia.
Tổng chi phí cho ba đầu vào này phải thấp hơn đầu ra—trong trường hợp này là giá Bitcoin—để bạn tạo ra lợi nhuận từ hoạt động kinh doanh của mình. Xem xét sự biến động và thường xuyên tăng giá của Bitcoin, ý tưởng đúc tiền điện tử của riêng bạn có vẻ giống như một đề xuất hấp dẫn.
Nhưng trước những khó khăn kinh tế của việc khai thác Bitcoin, bạn có thể phải cam chịu chấp nhận lợi nhuận thấp hơn và thời gian hòa vốn lâu hơn sau khi mua thiết bị để tham gia xổ số mà Bitcoin đã trở thành.
FoundyUSA và AntPool là hai pool khai thác phổ biến nắm giữ gần 50% công suất khai thác Bitcoin của thế giới.
Lịch sử khai thác Bitcoin
Hai sự phát triển đã góp phần vào sự phát triển và thành phần của hoạt động khai thác Bitcoin như ngày nay. Đầu tiên, việc sản xuất máy đào Bitcoin tùy chỉnh nhằm mục đích tập trung hóa mạng lưới. Bởi vì việc khai thác Bitcoin về cơ bản là phỏng đoán nên việc đưa ra câu trả lời đúng trước khi một thợ đào khác hầu như phải làm mọi việc liên quan đến tốc độ thiết bị của bạn có thể tạo ra hash.
Trong những ngày đầu của Bitcoin, máy tính để bàn với CPU thông thường thống trị hoạt động khai thác Bitcoin. Tuy nhiên, họ bắt đầu mất nhiều thời gian để khám phá giải pháp trên mạng blockchain vì độ khó của thuật toán tăng dần theo thời gian. Theo một số ước tính, sẽ phải mất “trung bình vài trăm nghìn năm” khi sử dụng CPU để tìm ra một block hợp lệ ở độ khó đầu năm 2015.
Máy đào GPU
Theo thời gian, các thợ đào nhận ra rằng các thiết bị xử lý đồ họa (GPU) hoặc card đồ họa hoạt động khai thác hiệu quả hơn và nhanh hơn. Nhưng chúng tiêu thụ rất nhiều năng lượng và không được thiết kế để khai thác nặng. Cuối cùng, các nhà sản xuất bắt đầu hạn chế khả năng khai thác của họ vì nhu cầu về GPU ngày càng tăng khiến giá của chúng tăng vọt và tính sẵn có giảm.
Máy đào ASIC
Nhiều công ty khai thác hiện sử dụng các máy khai thác tùy chỉnh, được gọi là công cụ khai thác Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC), được trang bị chip chuyên dụng để khai thác Bitcoin nhanh hơn và hiệu quả hơn. Chúng có giá từ vài trăm đến hàng chục nghìn USD. Ngày nay, việc khai thác Bitcoin có tính cạnh tranh cao đến mức nó chỉ có thể được thực hiện một cách có lãi với các ASIC cập nhật nhất. Nhưng ngay cả với đơn vị mới nhất mà bạn có thể tùy ý sử dụng, một đơn vị hiếm khi đủ để cạnh tranh với các pool khai thác và hoạt động khai thác Bitcoin lớn.
Các hoạt động khai thác này giống như các trung tâm dữ liệu lớn chứa đầy các máy tính dành riêng cho việc khai thác. Số lượng tính toán mà chúng có thể thực hiện thật đáng kinh ngạc—hàng trăm nghìn tỷ mỗi giây.
Các vấn đề với việc khai thác Bitcoin
Tỷ lệ cược là một trên 88 nghìn tỷ, độ khó tăng dần và mạng lưới người dùng xác minh giao dịch khổng lồ, cứ khoảng 10 phút lại có một khối giao dịch được xác minh. Nhưng điều quan trọng cần nhớ là 10 phút là một mục tiêu chứ không phải một quy tắc.
Tốc độ
Mạng Bitcoin hiện có thể xử lý từ ba đến sáu giao dịch mỗi giây, với các giao dịch được ghi vào chuỗi khối khoảng 10 phút một lần. Để so sánh, Visa tuyên bố họ có thể xử lý khoảng 65.000 giao dịch mỗi giây. Các giải pháp lớp thứ hai và nâng cấp cho chuỗi khối Bitcoin đã cố gắng giải quyết các vấn đề về tốc độ, nhưng mạng ngân hàng hiện đại và các blockchain khác vẫn làm giảm số lượng giao dịch mà mạng Bitcoin có thể xử lý.
Khả năng mở rộng
Vấn đề cốt lõi của giao thức Bitcoin là mở rộng quy mô—khả năng của blockchain để xử lý công việc hiệu quả hơn. Mặc dù các công ty khai thác Bitcoin thường đồng ý rằng phải làm gì đó để giải quyết vấn đề mở rộng quy mô, nhưng có ít sự đồng thuận hơn về cách thực hiện.
Bitcoin đã được điều chỉnh bằng cách giới thiệu các bản nâng cấp và chấp nhận đầu vào từ các lớp thực hiện phần lớn công việc ngoài chuỗi, nhưng nó vẫn có vấn đề về khả năng mở rộng. Khi thực hiện điều chỉnh, blockchain được bao quanh bởi ba mối quan tâm chính: phân cấp, bảo mật và khả năng mở rộng. Với công nghệ hiện tại, cái này không thể thay đổi mà không ảnh hưởng đến cái khác. Ví dụ: nếu chuỗi khối Bitcoin được thay đổi để có thể mở rộng quy mô hiệu quả hơn, nó có thể sẽ làm giảm tính bảo mật và tăng tính tập trung.
Sử dụng năng lượng
Không có gì đáng ngạc nhiên, trong thời đại mà tất cả các nỗ lực cần được đánh giá và điều chỉnh tác động đến môi trường, chi phí năng lượng khổng lồ của việc khai thác Bitcoin đã thu hút sự chú ý. Cơ chế PoW cạnh tranh của Bitcoin là nguyên nhân khiến nó sử dụng nhiều năng lượng như vậy. Theo một số ước tính, quá trình khai thác blockchain tiêu thụ nhiều điện như một quốc gia.
Proof-of-Stake (PoS), cơ chế xác thực được Ethereum sử dụng, sử dụng một lượng năng lượng rất nhỏ so với PoW của Bitcoin.
Trong phần lớn lịch sử ngắn ngủi của Bitcoin, quá trình khai thác của nó vẫn là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng. Trong thập kỷ sau khi ra mắt, hoạt động khai thác Bitcoin tập trung ở Trung Quốc, một quốc gia dựa vào nhiên liệu hóa thạch như than đá để sản xuất phần lớn điện năng. Nhưng các cuộc đàn áp ở Trung Quốc đã buộc các thợ đào phải chuyển hoạt động đi nơi khác.
Theo nghiên cứu được thực hiện bởi Đại học Cambridge, phần lớn hoạt động khai thác Bitcoin hiện tập trung ở Hoa Kỳ. Trong số gần 38% hoạt động khai thác Bitcoin toàn cầu được thực hiện ở Hoa Kỳ, hơn 62% tập trung ở bốn tiểu bang: Georgia (30,76%), Texas (11,22%), Kentucky (10,93%) và New York (9,77%) . Điều này có nghĩa là bốn bang chiếm hơn 23% mức sử dụng năng lượng khai thác Bitcoin của thế giới và về mặt lý thuyết là sức mạnh hash của nó.
Sức mạnh hash là tốc độ mà máy tính, thiết bị khai thác hoặc mạng có thể tạo ra các giải pháp (hash) cho vấn đề mật mã. Chẳng hạn, mạng Bitcoin có hashrate hơn 630 exahash (tỷ tỷ) mỗi giây. Đó là 630 x 1018—hoặc 630 theo sau là 18 số 0—số hash mỗi giây.
Khai thác Bitcoin có thực sự lãi không?
Điều này phụ thuộc vào thiết lập khai thác của bạn và chi phí bạn phải chịu để bắt đầu khai thác. Có thể mất nhiều năm để bù lại chi phí của bạn và bắt đầu kiếm được lợi nhuận. Tuy nhiên, nếu bạn không lo lắng về chi phí và lợi nhuận mà chỉ lo lắng về những gì bạn sẽ nhận được mỗi ngày, việc khai thác trên PC chơi game cao cấp hiện đại có một pool có thể tạo ra khoảng 1 đô la mỗi ngày trước khi tính đến điện và các chi phí khác.
Mất bao lâu để khai thác được 1 Bitcoin?
Phần thưởng cho việc khai thác là 3,125 Bitcoin. Mạng mất khoảng 10 phút để khai thác một block, do đó, mất khoảng 10 phút để khai thác 3,125 bitcoin.
Làm cách nào để bắt đầu khai thác Bitcoin?
Để bắt đầu khai thác Bitcoin, bạn cần tham gia pool khai thác và cài đặt ứng dụng khách khai thác. Một số pool có phần mềm khai thác riêng; những người khác chỉ cung cấp hướng dẫn về cách kết nối một trong số các máy khách khai thác. Các pool khai thác chia sẻ phần thưởng dựa trên số lượng công việc đã đóng góp, vì vậy máy tính hoặc máy đào của bạn càng nhanh thì bạn sẽ nhận được càng nhiều. Bạn có thể khai thác một mình, nhưng cơ hội nhận được phần thưởng của bạn là rất nhỏ.
Điểm mấu chốt
Khai thác Bitcoin là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng liên quan đến các thiết bị và phần mềm khai thác cạnh tranh nhau để giải quyết vấn đề về mật mã. Quá trình khai thác Bitcoin cũng xác nhận các giao dịch trên mạng của tiền điện tử. Như một sự khuyến khích để tham gia vào quá trình này, Bitcoin sẽ được thưởng cho những người giành chiến thắng trong cuộc thi.
Mặc dù các công cụ khai thác riêng lẻ sử dụng hệ thống máy tính để bàn đóng một vai trò trong những ngày đầu của tiền điện tử, hệ sinh thái khai thác Bitcoin bị chi phối bởi các công ty khai thác lớn điều hành các nhóm khai thác trải rộng trên nhiều khu vực địa lý. Khai thác bitcoin cũng gây tranh cãi vì nó sử dụng lượng năng lượng khổng lồ.
Tham gia Telegram của Tạp Chí Bitcoin: https://t.me/tapchibitcoinvn
Theo dõi Twitter (X): https://twitter.com/tapchibtc_io
Theo dõi Tiktok: https://www.tiktok.com/@tapchibitcoin
