數(shù)字貨幣為什么要挖礦，去中心化的挖礦算法又在哪里？

數(shù)字貨幣的挖礦經(jīng)歷了從CPU，到GPU，到FPGA，到ASIC的過程，算力也在經(jīng)歷著越來越集中的趨勢。

挖礦的本質(zhì)就是“沒有中央集權(quán)背景下的印鈔和分發(fā)貨幣”。挖礦是一種公平的派發(fā)貨幣的過程。

礦工是為了區(qū)塊獎勵去挖礦的，現(xiàn)在幾乎所有的POW幣，除去區(qū)塊鏈獎勵之外的挖礦所得都可以忽略不計，除了BTC有占比不到10%的交易手續(xù)費(fèi)外。

比特幣和絕大多數(shù)數(shù)字貨幣也是持續(xù)通脹的，比特幣總量是2100W個，但要到2140年才會全部挖出來，現(xiàn)在平均每天產(chǎn)生1800個幣。所有這些新產(chǎn)出的幣歸誰所有？答案是歸礦工所有，誰挖到了區(qū)塊，就歸誰所有。而挖礦是一個礦工之間競爭的游戲，這個游戲沒有行政門檻，只要你愿意消耗資源和金錢，就可以加入進(jìn)來，所以說這是去中心化的貨幣分發(fā)過程。

挖礦還有另外兩個主要功能，其一是打包交易，這是幫數(shù)字貨幣用戶記賬和驗賬的過程；其二是部署協(xié)議升級，當(dāng)數(shù)字貨幣系統(tǒng)要升級時，礦工需要將自己的節(jié)點(diǎn)軟件按照新協(xié)議進(jìn)行升級，如果礦工不升級整個數(shù)字貨幣系統(tǒng)就無法勝利升級。

礦工，其實礦池更為準(zhǔn)確，是有自主意識的，挖礦的第三個功能使得礦工本身會對數(shù)字貨幣系統(tǒng)的協(xié)議進(jìn)化方向有主觀意念的選擇。

ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片專業(yè)礦機(jī)是指使用專門訂制的硬件芯片來做的礦機(jī)，在制造業(yè)里是非常常見的，專門為實現(xiàn)特定的功能來設(shè)計一個芯片。

數(shù)字貨幣挖礦中的ASIC芯片礦機(jī)主要是為了獲得和顯卡礦機(jī)、CPU礦機(jī)的競爭性優(yōu)勢。顯卡和CPU都是通用型芯片，而ASIC芯片是專用型的。相同價格下ASIC礦機(jī)的性能往往是顯卡和CPU礦機(jī)的幾百倍到幾千倍，這種優(yōu)勢是數(shù)量級的。

在形成相同算力的網(wǎng)絡(luò)里，使用ASIC礦機(jī)顯然要更低成本、更環(huán)保，比顯卡礦機(jī)低到了不可想象的地步。但ASIC挖礦往往帶來的是整個網(wǎng)絡(luò)算力指數(shù)級別增長，支撐網(wǎng)絡(luò)所消耗的能源和制造業(yè)成本也會比顯卡礦機(jī)更多。

算力趨于集中化

隨著越來越多專業(yè)設(shè)備的投入，挖礦難度越來越高，挖礦越來越難以回本，挖礦將更趨于中心化，擁有巨額算力的礦業(yè)壟斷組織絕對不會甘心接入三方礦池被他人賺走挖礦手續(xù)費(fèi)，未來這些巨頭將會建立自己的礦池，未來，礦池也將趨于中心化。

最終導(dǎo)致的結(jié)果就是算力也在經(jīng)歷著越來越集中的趨勢，普通用戶基本沒有機(jī)會得到區(qū)塊生成激勵，使得區(qū)塊鏈原本設(shè)想的去中心化，一步一步集中到有實力的中心化的礦池手上而不再是真正意義上的去中心化。

抵抗ASIC的血淚史

設(shè)計能抵抗ASIC的挖礦算法大致有幾種基本策略。最流行的是內(nèi)存依賴法。它避開ASIC高計算速度的鋒芒，把戰(zhàn)場轉(zhuǎn)移到了內(nèi)存。內(nèi)存的性能差異遠(yuǎn)比計算單元的差異小，技術(shù)的升級速度也相對緩慢。所以一旦內(nèi)存變成瓶頸，ASIC就算有勁也使不上，只能干等I/O。

比特幣選用的SHA-256算法只需要32字節(jié)的狀態(tài)空間，可以輕松塞入寄存器里，在ASIC面前毫無抵抗力。而Ethereum基于Dagger-Hashimoto的Ethash、Zcash基于泛化生日問題的Equihash、ternity基于二分圖環(huán)路檢測的Cuckoo Cycle等新算法都很耗費(fèi)內(nèi)存，至今沒有出現(xiàn)ASIC礦機(jī)。當(dāng)然這并不代表它們無懈可擊，能至死抵御ASIC。想當(dāng)初Litecoin的設(shè)計者以為用上Scrypt就高枕無憂了，結(jié)果參數(shù)設(shè)定得不夠保守，終究還是被ASIC攻破。

回到挖礦本身，挖礦是一個極富場景感的詞，當(dāng)我們聽到挖礦的時候，想象中就會浮現(xiàn)一群人淘金的樣子。我們講“搬磚”，就是自己在寫字樓，付出自己的勞動，獲得相應(yīng)的獎勵，這和挖礦一樣的。搬磚是一個價值生產(chǎn)的過程，挖礦也是一樣。

適合區(qū)塊鏈技術(shù)長久發(fā)展的挖礦算法應(yīng)當(dāng)是一個民主公平的行為，能夠?qū)崿F(xiàn)讓更多普通人參與到挖礦中，防止挖礦的中心化，保證挖礦節(jié)點(diǎn)足夠分散，讓所有人都可以加入到守護(hù)數(shù)字貨幣中來。

那么問題來了，真正去中心化的挖礦算法究竟在哪里？