Khai thác tiền điện tử là một khía cạnh quan trọng của hoạt động tiền điện tử vì nó tạo ra tiền mới, xác minh giao dịch và thêm các khối mới vào sổ cái blockchain thông qua một mạng lưới các nút phân tán hoặc người xác thực sử dụng một thuật toán đồng thuận. Các mạng lưới này của các nút xác nhận và ghi lại các giao dịch đang chờ được bao gồm trong cơ sở dữ liệu blockchain.

Do vì sự khó khăn tăng lên khi khai thác các khối (điều này áp dụng cho Proof of Work, PoW) và nhu cầu lớn về sức mạnh tính toán vượt xa khả năng của cá nhân; các công ty và nhóm đang hợp sức cùng nhau tạo ra “hồ bơi khai thác” để đối phó một cách đồng đều với sự phức tạp ngày càng tăng của việc khai thác tiền điện tử. Tuy nhiên, điều này không áp dụng cho Proof of Work, (PoS) mà yêu cầu chủ sở hữu đồng tiền đặt cược đồng tiền của họ để trở thành người xác minh. Tuy nhiên, việc khai thác tiền điện tử về cơ bản có hai chức năng; tạo ra đồng tiền mới và xác minh/thêm các khối giao dịch mới vào chuỗi khối.

Một phần lớn, an ninh của một chuỗi khối phụ thuộc vào hoạt động khai thác. Vì vậy, các thợ mỏ trong PoW triển khai các máy tính chuyên biệt với nguồn điện ổn định và các người xác minh trong PoS cược một lượng tiền điện tử nhất định để xác nhận giao dịch và duy trì an ninh của chuỗi khối và tính phân quyền của nó.

Trong bài viết này, khái niệm về khai thác tiền điện tử sẽ được thảo luận với sự tập trung đặc biệt vào hai thuật toán đồng thuận phổ biến nhất — Proof of Work (PoW) và Proof of Stake (PoS).

Một Nghiên cứu về Khai thác Tiền điện tử: Tập trung Đặc biệt vào Khai thác Bitcoin

Ở những giai đoạn đầu, việc khai thác Bitcoin được thực hiện bởi cá nhân sử dụng máy tính cá nhân để xử lý và xác minh giao dịch trên blockchain nhưng qua nhiều năm, chi phí và sự phức tạp của toàn bộ quá trình tăng lên, do đó, đòi hỏi các công ty và hồ bơi khai thác để tiếp tục với hoạt động.

Các công ty chuyên nghiệp hoặc nhóm khai thác cố gắng giải quyết các phép tính toán phức tạp cần thiết để xác minh giao dịch tiền điện tử và thêm các khối vào cơ sở dữ liệu blockchain. Và như một phần thưởng cho công việc đã hoàn thành, những máy tính này nhận một lượng tiền mới được đúc trước định sẵn. Phần thưởng này đã được lập trình để giảm một nửa mỗi bốn năm trong vòng đời của blockchain chứng minh công việc (PoW) như Bitcoin và Litecoin. Hãy nói ngắn gọn về việc giảm phần thưởng khối, sử dụng Bitcoin làm ví dụ.

Bitcoin Giảm phân nửa

Giảm phí khai thác là quá trình giảm tổng chi phí của việc khai thác một khối Bitcoin một lần mỗi bốn năm trong vòng đời của chuỗi khối. Nói cách khác, đó là một nửa phần thưởng mà các thợ mỏ nhận được để xác minh giao dịch và tạo ra một khối Bitcoin.

Ví dụ, Bitcoin (BTC) và Litecoin (LTC) trải qua sự chia đôi blockchain mỗi bốn năm một lần. Bitcoin chứng kiến sự kiện chia đôi đầu tiên vào ngày 28 tháng 11 năm 2012, tại độ cao khối 210.000, với phần thưởng của các thợ mỏ giảm xuống còn 25 BTC từ 50 BTC. Sau sự kiện chia đôi thứ hai, vào ngày 9 tháng 7 năm 2016, tại độ cao khối 420.000, phần thưởng khối giảm xuống còn 12,5 BTC từ 25 BTC khi độ khó khai thác tăng lên, cũng như sự tăng số lượng các thợ mỏ.

Bitcoin halving lần thứ ba và mới nhất đã diễn ra vào ngày 11 tháng 5 năm 2020, tại độ cao khối 630.000 dẫn đến việc giảm phần thưởng khối xuống còn 6.25 BTC. Bitcoin halving tiếp theo dự kiến sẽ diễn ra vào năm 2024 và đếm ngược đã bắt đầu.

Lý do chính của việc chia đôi Bitcoin là để tăng tính ổn định của nó trên thị trường, chống lạm phát và tăng cường giá trị thị trường của nó như một loại tiền tệ giảm phát. Lạm phát luôn luôn là một vấn đề lớn khi nói đến ngành công nghiệp tài chính và mục tiêu của Bitcoin là giải quyết một cách rõ ràng các sự kiện tiêu cực của năm 2008 (đó là suy thoái toàn cầu). Hầu hết các cơ chế đồng thuận bằng bằng chứng công việc (PoW) thực hiện việc chia đôi phần thưởng khối, giống như Bitcoin. Hãy nhanh chóng xem Litecoin Halving.

Litecoin Halving

Litecoin là một trong những loại tiền điện tử hàng đầu trong ngành và được ra mắt vào năm 2011 để cung cấp một sự lựa chọn thích hợp thay thế cho Bitcoin. Litecoin đã trải qua hai lần giảm phần thưởng khối. Lần đầu tiên diễn ra vào ngày 25 tháng 8 năm 2015, tại độ cao khối 840.000, với phần thưởng khối giảm xuống còn 25 LTC từ 50 LTC. Lần thứ hai diễn ra vào ngày 5 tháng 8 năm 2019, tại độ cao khối 1.680.000, với phần thưởng khối hiện tại là 12.5 LTC, sẽ giảm xuống còn 6.25 LTC sau lần giảm phần thưởng Litecoin tiếp theo, dự kiến diễn ra vào ngày 3 tháng 8 năm 2023. Sự kiện giảm phần thưởng này đã hai lần giảm tổng phần thưởng của các thợ mỏ.

Litecoin halving giảm mức lạm phát đi một nửa so với mức ban đầu, từ đó tăng giá trị và sức mua của đồng tiền. Tỷ lệ lạm phát của Litecoin hàng năm hiện đang ở mức 3.72% sau sự kiện halving năm 2019. Dự kiến nó sẽ giảm xuống còn 1.80% hàng năm tại sự kiện halving khối tiếp theo. Giá của đồng tiền dự kiến sẽ tăng lên trong sự kiện halving tiếp theo nếu nhu cầu về đồng tiền tăng lên.

Thuật toán đồng thuận: Bằng chứng công việc (PoW) và Bằng chứng cổ phần (PoS)

Công nghệ Blockchain là một hệ thống phi tập trung và sử dụng các thuật toán đồng thuận để tạo ra đồng tiền, xác minh giao dịch và cho phép thêm các khối giao dịch vào chuỗi khối.

Thuật toán đồng thuận rất quan trọng đối với việc duy trì và bảo mật của chuỗi khối vì nó ngăn chặn các trường hợp chi tiêu gấp đôi và xác minh các giao dịch bất hợp pháp. Mỗi khối giao dịch được xác minh được gắn dấu thời gian bằng một băm mật mã khi được thêm vào chuỗi khối.

Vì vậy, đơn giản, một thuật toán đồng thuận là quá trình mà một mạng phân tán của máy tính hoặc nút đạt được sự đồng thuận về một giá trị dữ liệu hoặc trạng thái mạng. Thông thường, họ yêu cầu ít nhất 51% các nút chấp nhận một giá trị dữ liệu. Do đó, nó cho phép sự đồng thuận giữa các máy tính phân tán trên một mạng ngang hàng phân tán, đảm bảo việc duy trì và bảo mật hệ thống cũng như hồ sơ dữ liệu. Đơn giản, các thuật toán đồng thuận thay thế nhu cầu cho một thực thể tập trung hoặc bên thứ ba.

Ngoài ra, các thuật toán đồng thuận được sử dụng rộng rãi trong công nghệ blockchain và cũng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như quản lý chuỗi cung ứng, lưới điện thông minh, điều khiển các phương tiện bay không người lái như drone, v.v. Trong phần này, chúng tôi sẽ tìm hiểu về cơ chế đồng thuận hàng đầu trong công nghệ blockchain, đó là Proof of Work (PoW), và Proof of Stake (PoS) algorithms.

Chứng minh công việc (PoW)

Thuật toán đồng thuận Proof of Work là hệ thống đồng thuận đầu tiên giữa các nút được sử dụng trong blockchain, và nó đồng nghĩa với blockchain Bitcoin - mặc dù các blockchain khác cũng sử dụng PoW, như Litecoin.

Thuật toán đồng thuận PoW liên quan đến một mạng lưới phân tán của máy tính và nút mà cạnh tranh để giải một câu đố hoặc một phương trình toán học phức tạp bằng cách tìm ra một giá trị băm mật mã của một khối cụ thể. Nút tham gia cố gắng giải câu đố bằng cách đoán ngẫu nhiên các giá trị nonce khác nhau phù hợp với độ khó. Nút giải câu đố thành công sẽ được thưởng, thường là bằng tiền điện tử.

Ngoài ra, dữ liệu giao dịch và giá trị nonce được nhập vào một hàm băm trong khi giải pháp tương ứng hoặc giá trị băm đầu ra (băm mật mã) cần phải khớp với độ khó. Do đó, mạng các nút sử dụng công suất tính toán rất cao để giải quyết vấn đề, từ đó tạo ra một giá trị băm mật mã khớp với độ khó, vì vậy nguyên nhân của thuật ngữ “công việc”.

Bitcoin sử dụng hàm băm SHA - 256 để giải các câu đố mật mã.

Thuật toán PoW được coi là 'không hiệu quả' và rất tốn kém để vận hành vì nó tiêu thụ một lượng lớn điện trong sức mạnh tính toán và tốn rất nhiều thời gian (10 phút) để khai thác thành công một Bitcoin hoặc thêm một khối giao dịch vào chuỗi khối. Điều này được xem là một trở ngại lớn và các nhà môi trường đã thường xuyên chỉ trích việc khai thác Bitcoin vì ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và khí hậu toàn cầu. Điều này đã dẫn đến việc cấm hoàn toàn khai thác Bitcoin ở một số nước, như Trung Quốc, Bolivia, Bangladesh, Qatar và Morocco.

Tuy nhiên, sự đổi mới công nghệ gần đây - và theo đúng với định luật năng lượng bảo toàn đầu tiên, rằng năng lượng không thể tạo ra hoặc tiêu hủy nhưng có thể chuyển đổi từ một dạng sang dạng khác - đã thấy một số lượng ngày càng tăng các công ty sản xuất các thiết bị có thể chuyển đổi năng lượng khai thác lớn thành nhiệt độ để làm ấm nhà cửa và tòa nhà vào mùa đông.

Chứng minh cổ phần (PoS)

Sức mạnh tính toán cao của PoW cần thiết để giải quyết các câu đố toán học phức tạp, cùng với thời gian mất để khám phá mã băm mật mã đã tạo ra một phương pháp thay thế gần gũi là Proof of Stake (PoS). Thuật toán đồng thuận PoS không đòi hỏi tài nguyên tính toán (thiết bị chuyên dụng và điện năng) để đào khối. Thay vào đó, chủ sở hữu của tiền điện tử có thể đặt cược tiền của họ để tham gia vào việc đồng bộ hóa dữ liệu, xác minh giao dịch và thêm khối vào chuỗi khối. Ngoài ra, các nhóm đặt cược cho phép những người giữ tiền nhỏ đặt cược/bloque tiền của họ trong một nhóm để có cơ hội kiếm tiền từ phí giao dịch.

Cơ bản, chủ sở hữu coin khóa một phần trăm tiền điện tử của họ trong ví sau đó thiết lập một node validator duy nhất. Giao thức tiền điện tử sẽ chọn ngẫu nhiên một validator để xác nhận giao dịch và xác thực các khối. Việc chọn một node validator phụ thuộc vào số lượng coin đặt cược và thời gian đặt cược của coin. Các khối được xác thực bởi nhiều hơn một validator và được thưởng bằng một phí giao dịch. Các validator phải xác nhận và thêm các khối chính xác vào blockchain để tránh mất một phần của số tiền cược của họ hoặc thậm chí toàn bộ số tiền cược.

The PoS consumes less amount of electricity (energy), thus, it’s environmentally friendly and cheaper to operate, compared to PoW. The major drawback is it is believed that PoS offer less security than PoW as the validator with the highest coins staked invariably controls which transaction is approved and added to the blockchain. This negates the blockchain’s feature of decentralization.

Ban đầu, Ethereum đã sử dụng thuật toán PoW để xác minh giao dịch nhưng gần đây đã chuyển sang PoS nhằm giảm tiêu thụ điện năng quá mức và thời gian cần thiết để khai thác một khối. Do đó, theo thuật toán PoS, Ethereum 2.0 yêu cầu chủ sở hữu đồng tiền đặt cược 32 ETH để được chọn làm máy xác minh.

Cách Khai thác Hoạt động: Một Trọng tâm Đặc biệt về Thuật toán Chứng minh Công việc Bitcoin

Trong quá trình khai thác Bitcoin, người đào xác nhận giao dịch bằng cách giải quyết hoặc băm một bộ phận các phương trình toán học hoặc thuật toán liên quan đến giao dịch bằng cách sử dụng máy tính phức tạp và lượng điện lớn. Những giao dịch này được ghi lại trong một khối, mỗi khối có một hash duy nhất liên kết với khối tiếp theo thông qua một kỹ thuật mật mã. Sửa đổi hash của một khối cụ thể vô tình sẽ thay đổi hash của các khối sau đó, do đó, làm cho toàn bộ mạng blockchain trở nên vô hiệu.

NB: Block Hash là một chuỗi ký tự chữ cái và số ẩn dữ liệu giao dịch và danh tính người dùng, được tạo ra bằng cách sử dụng hàm băm — Bitcoin sử dụng SHA - 256.

Sự khó khăn ngày càng tăng trong việc khai thác tiền điện tử là kết quả của quá trình thách thức trong việc băm một khối, điều này có nghĩa là cần một lượng lớn tài nguyên máy tính để giải quyết những phép tính mật mã toán học này và để khám phá một giao dịch hoặc băm khối.

Thiết bị cần thiết để khai thác Bitcoin bao gồm:

• Thiết bị phần cứng chuyên dụng:Đây là các thiết bị được xây dựng đặc biệt để khai thác tiền điện tử, chẳng hạn như Đơn vị Xử lý Đồ Họa (GPU), Ổ đĩa rắn cho việc khai thác tiền điện tử, Mạch tích hợp Cụ thể Ứng dụng (ASIC), và các vi mạch Field Programmable Gate Array (FPGA) vừa ra mắt gần đây.

  Các thiết bị này thực hiện các loại phép tính cụ thể cần thiết cho việc khai thác. Điều này khác biệt so với việc sử dụng các máy tính gia đình thông thường và các thẻ xử lý đồ họa dành cho người tiêu dùng.

Lưu ý rằng, các thiết bị này không phù hợp cho môi trường trong nhà vì chúng tiêu thụ một lượng điện lớn. Chúng rất ồn ào và phát ra một lượng năng lượng khổng lồ vào môi trường.

• Ứng dụng Phần mềm:Đây là các ứng dụng phần mềm chuyên biệt chạy trên máy tính và nhanh chóng trong việc thực hiện các hoạt động khai thác. Chúng xác minh và ghi lại các giao dịch trong một khối được gửi đến mạng lưới của các nút/miner để xác nhận trước khi được thêm vào chuỗi khối. Phần mềm cần được sử dụng là ECOS, BeMine, Kryptex Miner Awesome Miner, Easy Miner và Pionex. Ngoài ra, phần mềm này tính toán phần thưởng khai thác và chuyển đến địa chỉ ví của bạn.
• Nguồn cung cấp Điện:Khai thác tiền điện tử đòi hỏi nguồn điện ổn định để cung cấp năng lượng cho các máy tính tham gia. Do đó, để giảm chi phí năng lượng, người khai thác thường đặt trang trại khai thác gần các nhà máy điện, v.v.

Tuy nhiên, kiến thức kỹ thuật rất quan trọng để lắp đặt các thiết bị khác nhau và kiểm tra hiệu suất tối ưu của chúng.

Yếu tố Ảnh hưởng Đến Khai thác Tiền điện tử

• Chi phí điện: Điều này là một vấn đề lớn trong việc khai thác tiền điện tử. Chi phí điện cao cần thiết để vận hành phần cứng chủ yếu làm giảm lợi nhuận của các thợ đào. Khai thác tiền điện tử đòi hỏi lượng điện lớn.
• Chi phí cao của phần cứng: Hầu hết các thiết bị khai thác, như ASIC, rất đắt đỏ, làm nản lòng các nhà khai thác bán lẻ tham gia khai thác tiền điện tử.
• Sự khai thác ngày càng khó khăn: Khi công nghệ blockchain chứng kiến sự thông dụng rộng rãi hơn, nhu cầu về tiền điện tử và tài sản kỹ thuật số cũng tăng cao. Hiện tại, tiền điện tử đang trở nên phổ biến rộng rãi, với sự tăng cao về nhu cầu về tiền tệ kỹ thuật số. Với sự tăng đột ngột này, các thợ mỏ cạnh tranh để khai thác nhiều tiền điện tử hơn, do đó độ khó khăn trong khai thác cũng tăng lên.
• Sự giảm thưởng của các thợ đào: Khi cạnh tranh khai thác và độ khó khối tăng lên, sẽ có sự giảm dần đều trong thưởng của các thợ đào.

Rủi ro liên quan đến Khai thác Tiền điện tử

Một thách thức phổ biến mà hầu hết mọi người đối mặt là chi phí vận hành, đặc biệt là chi phí cung cấp điện ổn định. Điều này một mình đã làm giảm sự nhiệt tình của các thợ mỏ bán lẻ. Chi phí ở một số quốc gia rất đắt đỏ, do đó, các thợ mỏ Tiền điện tử đang đối mặt với nguy cơ không thể thu lợi nhuận vì chi phí vận hành của họ cao hơn rất nhiều so với lợi nhuận đầu tư.

Một cách khả thi là trích dẫn các trang trại khai thác gần các nhà máy điện hoặc trong khu định cư công nghiệp, và tận dụng nguồn năng lượng lớn của họ.

Ngoài ra, chi phí để sở hữu thiết bị hiện đại (ASICs) là rất lớn và hạn chế thêm phần đối tượng tham gia khai thác Bitcoin. Điều này không có nghĩa là bạn không thể khai thác Bitcoin bằng PC của mình, nhưng để có lợi thế cạnh tranh trong việc kiếm được phần thưởng khối, bạn cần phải có một ASIC, một thiết bị được làm đặc biệt cho việc khai thác tiền điện tử.

Với sự tạo ra của các hồ bơi khai thác và trang trại khai thác, các thợ mỏ bán lẻ có thể cung cấp một phần trăm sức mạnh tính toán hoặc thiết bị khai thác của họ và kiếm được một phần từ phần thưởng khối của hồ bơi khai thác.

Hơn nữa, hầu hết các thiết bị khai thác này gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng như tiếng ồn và phát ra lượng nhiệt lớn vào môi trường dẫn đến hiện tượng ấm lên toàn cầu. Một cách giải quyết là đưa năng lượng nhiệt hữu ích này vào việc sưởi ấm cho các ngôi nhà, văn phòng và tòa nhà vào mùa đông.

Kết luận

Khai thác tiền điện tử là một dự án đáng giá vì nó đóng góp mạnh mẽ vào việc duy trì và bảo mật của blockchain, và cũng xác minh và ghi lại giao dịch trong sổ cái của blockchain. Các thợ mỏ nhận phần thưởng khối trong PoW trong khi các nhà xác thực thu phí giao dịch trong PoS.

Rất cần hiểu rõ những điểm mạnh và điểm yếu của việc khai thác tiền điện tử và lợi nhuận đầu tư. Để tối đa hóa lợi nhuận trong PoW, người đào cần trang thiết bị ưu việt, nguồn cung cấp điện giá rẻ, và kiến thức kỹ thuật trong khi ở PoS, người xác thực cần đặt cược số tiền lớn để có lợi thế cạnh tranh trở thành người xác thực.