Khai thác tài sản tiền điện tử: Từ nguyên lý đến thực hành hướng dẫn đầy đủ

Tại sao Khai thác lại quan trọng đối với Blockchain

Khai thác tiền điện tử không chỉ là một cách kiếm tiền, mà nó còn là nền tảng cho sự hoạt động bình thường của toàn bộ mạng Blockchain. Nói một cách đơn giản, khai thác giải quyết một vấn đề cốt lõi: Ai sẽ xác minh giao dịch mà không có ngân hàng trung ương? Ai sẽ tạo ra các đồng tiền mới? Câu trả lời chính là các thợ mỏ.

Khai thác thông qua việc tiêu tốn một lượng lớn tài nguyên tính toán để đảm bảo an ninh mạng. Cơ chế “bằng chứng công việc” tốn kém này khiến cho những kẻ xấu không thể dễ dàng giả mạo giao dịch hoặc làm sai lệch sổ cái. Chính vì vậy, Bitcoin (BTC) và các blockchain bằng chứng công việc khác mới có thể duy trì tính toàn vẹn và nhất quán mà không cần có cơ quan trung ương.

Khai thác tiền điện tử hoạt động như thế nào: Phân tích quy trình cốt lõi

Giao dịch tập trung và đóng gói

Mỗi khi người dùng gửi hoặc nhận tiền điện tử, những giao dịch đang chờ xử lý này sẽ vào một cái gọi là “bể giao dịch” (mempool). Công việc đầu tiên của thợ mỏ là thu thập các giao dịch từ cái bể này và tổ chức chúng thành một “khối ứng cử viên”.

Ngoài các giao dịch khác trong mạng, thợ mỏ còn tạo ra một giao dịch đặc biệt cho bản thân - “giao dịch coinbase” - để phân bổ phần thưởng khai thác cho chính mình. Giao dịch này thường là bản ghi đầu tiên trong khối mới.

Xây dựng hàm băm và cây Merkle

Tiếp theo, thợ mỏ cần thực hiện phép toán băm cho mỗi giao dịch. Hàm băm sẽ chuyển đổi dữ liệu giao dịch thành một chuỗi có độ dài cố định - đó chính là “dấu vân tay” của giao dịch đó.

Tất cả các giá trị băm của giao dịch sau đó được tổ chức thành một cấu trúc dạng cây, được gọi là “Cây Merkle”. Quá trình này được thực hiện theo cặp: trước tiên kết hợp hai giá trị băm lại với nhau, sau đó tiếp tục kết hợp kết quả thành cặp băm, cho đến khi chỉ còn lại một giá trị băm duy nhất - “Gốc Merkle”. Gốc Merkle đại diện cho tóm tắt của tất cả các giao dịch trong toàn bộ khối.

Tìm kiếm tiêu đề khối hợp lệ (băm khối)

Đây là phần tốn nhiều thời gian nhất trong khai thác. Thợ mỏ cần tạo ra một mã băm khối - định danh duy nhất của khối. Để làm điều này, họ cần kết hợp ba yếu tố lại với nhau:

• Giá trị băm của khối trước
• Gốc merkle của khối hiện tại
• Một số ngẫu nhiên gọi là “nonce”

Sau đó, kết hợp ba yếu tố này thông qua phép toán hàm băm. Mục tiêu là để kết quả đầu ra nhỏ hơn một giá trị mục tiêu cụ thể (giá trị mục tiêu này do giao thức quyết định, được gọi là “Khai thác khó khăn”).

Do vì hai yếu tố đầu tiên không thể thay đổi, thợ mỏ chỉ có thể thử nghiệm bằng cách liên tục thay đổi giá trị nonce. Thông thường cần thử hàng tỷ lần để tìm ra một hàm băm khối hợp lệ - đó chính là lý do tại sao cần có sức mạnh tính toán mạnh mẽ như vậy.

Khối của việc phát sóng và xác nhận

Một khi thợ mỏ tìm thấy một hash khối hợp lệ, anh ta sẽ phát sóng khối mới này đến toàn bộ mạng. Các nút xác minh khác sẽ kiểm tra xem khối này có thực sự hợp lệ hay không. Nếu được thông qua, tất cả các nút sẽ thêm nó vào bản sao blockchain của họ. Khối ứng cử chính thức trở thành “khối đã xác nhận”. Lúc này, các thợ mỏ khác sẽ từ bỏ khối mà họ đang tính toán (dù tiến độ như thế nào), và bắt đầu khai thác khối tiếp theo.

Hai khối được khai thác đồng thời sẽ như thế nào?

Đôi khi, hai thợ mỏ sẽ tìm thấy hash khối hợp lệ cùng một lúc, dẫn đến việc mạng xuất hiện hai khối cạnh tranh. Điều này sẽ khiến mạng tạm thời phân tách thành hai phiên bản - mỗi phiên bản của thợ mỏ đều tiếp tục làm việc dựa trên khối mà họ nhận được trước.

Cạnh tranh này kéo dài cho đến khi khối tiếp theo được khai thác thành công. Bất kể khối nào “thắng”, người thất bại sẽ trở thành “khối mồ côi” - bị mạng lưới bỏ rơi, các giao dịch trong đó sẽ quay lại hàng đợi chờ xử lý.

Khai thác độ khó tự động điều chỉnh

Khai thác độ khó không phải là cố định, mà được giao thức điều chỉnh định kỳ dựa trên điều kiện mạng. Mục tiêu điều chỉnh rất rõ ràng: giữ cho tốc độ tạo khối ổn định.

Khi ngày càng nhiều thợ mỏ tham gia vào mạng lưới và tổng công suất tính toán tăng lên, độ khó sẽ tăng. Điều này đảm bảo rằng ngay cả khi có nhiều người cạnh tranh, thời gian khối trung bình (khoảng 10 phút cho Bitcoin) cũng có thể duy trì ổn định.

Ngược lại, nếu nhiều thợ mỏ rời khỏi mạng, độ khó sẽ giảm, khiến cho những thợ mỏ còn lại dễ dàng tìm thấy khối hợp lệ hơn. Cơ chế tự điều chỉnh này đảm bảo tính quy luật và khả năng dự đoán của việc phát hành đồng mới.

Các phương pháp chính trong khai thác tiền điện tử

Khai thác CPU: đã trở thành lịch sử

Trong giai đoạn đầu của Bitcoin, bộ xử lý trung tâm (CPU) của máy tính thông thường có thể thực hiện khai thác. Nhưng với sự gia tăng tỷ lệ băm của mạng và sự xuất hiện của phần cứng khai thác chuyên dụng, việc khai thác bằng CPU đã trở nên hoàn toàn không có lợi nhuận. Ngày nay, không ai sử dụng CPU để khai thác Bitcoin.

Khai thác GPU: linh hoạt nhưng có giới hạn

Bộ xử lý đồ họa (GPU) ban đầu được thiết kế để xử lý song song các tác vụ hình ảnh, nhưng chúng cũng có thể được sử dụng để Khai thác. Ưu điểm của GPU là chi phí tương đối thấp, tương đối linh hoạt, có thể Khai thác một số đồng tiền cạnh tranh. Nhưng đối với Bitcoin, GPU đã không còn có tính cạnh tranh.

Khai thác ASIC: Mạnh nhất nhưng đắt nhất

Mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC) là phần cứng được thiết kế cho các nhiệm vụ cụ thể, trong lĩnh vực tiền điện tử chỉ đến máy khai thác chuyên nghiệp. ASIC có hiệu suất và tỷ lệ băm cực cao, nhưng chi phí rất đắt. Hơn nữa, do công nghệ phát triển nhanh chóng, các máy khai thác ASIC cũ sẽ sớm trở nên không có lãi.

Mặc dù vậy, đối với những người muốn khai thác quy mô lớn, ASIC vẫn là lựa chọn thực tế nhất.

Khai thác khoáng sản: Giảm rủi ro cá nhân

Xác suất nhận được phần thưởng khai thác là rất thấp. Đối với những thợ mỏ cá nhân có tỷ lệ sức mạnh tính toán rất nhỏ, việc tự mình tìm thấy khối tiếp theo hầu như là điều không thể.

Khai thác khoáng sản giải quyết vấn đề này. Khoáng sản là liên minh của các thợ mỏ, họ chia sẻ khả năng tính toán để tăng xác suất phát hiện khối. Khi khoáng sản thành công khai thác ra khối, phần thưởng sẽ được phân phối theo tỷ lệ công sức mà mỗi người tham gia đóng góp.

Điều này cho phép các thợ mỏ nhỏ chia sẻ chi phí điện và chi phí phần cứng với mức chi phí chấp nhận được. Tuy nhiên, sự thống trị của các bể khai thác cũng đã dấy lên những lo ngại về sự tập trung và khả năng tấn công 51%.

Khai thác đám mây: tiện lợi nhưng có rủi ro

Khai thác đám mây cho phép người dùng không cần mua phần cứng, chỉ cần thuê khả năng tính toán từ nhà cung cấp dịch vụ đám mây. Điều này có vẻ đơn giản, nhưng tồn tại rủi ro gian lận, và lợi nhuận thực tế thường không đạt được như mong đợi.

Đặc điểm của khai thác Bitcoin

Bitcoin là loại tiền điện tử khai thác nổi tiếng nhất. Nó sử dụng thuật toán đồng thuận bằng chứng công việc (PoW) - đây cũng là cơ chế đồng thuận nguyên thủy do Satoshi Nakamoto sáng tạo trong tài liệu trắng Bitcoin năm 2008.

PoW yêu cầu người tham gia投入大量 điện năng và tài nguyên tính toán để đạt được sự đồng thuận trong mạng lưới, chi phí cao này tự bản thân nó đã là một sự răn đe mạnh mẽ đối với các hành vi độc hại.

Trên mạng Bitcoin, những thợ mỏ thành công khai thác một khối sẽ nhận được phần thưởng khối. Đến tháng 12 năm 2024, phần thưởng này là 3.125 BTC. Con số này sẽ giảm định kỳ cùng với sự kiện “giảm một nửa” của Bitcoin - cứ mỗi 210.000 khối được khai thác (khoảng mỗi bốn năm một lần), phần thưởng sẽ giảm một nửa.

Khai thác tiền điện tử thật sự có kiếm được tiền không

Về lý thuyết là có thể, nhưng cần tính toán cẩn thận và quản lý rủi ro. Lợi nhuận thực tế phụ thuộc vào sự tương tác của nhiều yếu tố phức tạp.

Ảnh hưởng của sự biến động giá coin: Khi giá của các loại tiền điện tử tăng, giá trị bằng tiền pháp định của phần thưởng khai thác cũng tăng theo. Ngược lại cũng đúng.

Hiệu suất phần cứng: Một máy khai thác tốt có thể nâng cao tỷ lệ băm, nhưng chi phí mua sắm rất cao. Thợ mỏ phải tìm ra sự cân bằng giữa đầu tư phần cứng và lợi nhuận tiềm năng. Phần cứng cũ sẽ nhanh chóng lỗi thời, chi phí nâng cấp luôn tồn tại.

Áp lực từ chi phí điện: Đây thường là biến số lớn nhất. Chi phí điện quá cao sẽ nuốt chửng tất cả lợi nhuận. Các thợ đào ở khu vực có giá điện thấp thường có tính cạnh tranh cao hơn.

Thay đổi giao thức: Ví dụ, việc giảm một nửa Bitcoin sẽ trực tiếp cắt giảm phần thưởng, ngay lập tức ảnh hưởng đến tỷ suất lợi nhuận. Ví dụ cực đoan hơn là Ethereum vào tháng 9 năm 2022 đã chuyển hoàn toàn từ PoW sang chứng minh cổ phần (PoS), khiến cho thiết bị của tất cả các thợ mỏ PoW ngay lập tức trở thành sắt vụn.

Tóm tắt

Khai thác tiền điện tử là cần thiết cho Bitcoin và các blockchain PoW khác. Nó bảo vệ mạng lưới bằng cách tiêu tốn tài nguyên thực, đảm bảo rằng các đồng tiền mới được lưu thông một cách có trật tự.

Lợi ích của việc khai thác là rất rõ ràng - thu nhập tiềm năng từ phần thưởng khối. Nhưng những khoản thu nhập này dễ bị xói mòn bởi chi phí điện, sự biến động của thị trường và chi phí phần cứng.

Nếu muốn tham gia khai thác, bạn phải làm bài tập về nhà đầy đủ (DYOR) và đánh giá toàn diện rủi ro. Chỉ khi hiểu rõ những yếu tố này, bạn mới có thể quyết định liệu việc khai thác có đáng giá hay không.

Đọc thêm

• Blockchain cơ bản: Nó hoạt động như thế nào
• Hướng dẫn nhập môn khai thác tiền điện tử
• So sánh giữa tiền điện tử staking và Khai thác