SEZIONE 05.02 – Hardware per l’estrazione

WEEK 5
Il compito dei Minatori Bitcoin

We already know that Bitcoin relies crucially on mining. But who are the miners? How did they get into this? How do they operate? What’s the business model like for miners? What impact do they have on the environment?
Sappiamo già che il Bitcoin si basa fondamentalmente sull’estrazione mineraria. Ma chi sono i minatori? Come hanno fatto a diventarlo? Come operano? Qual’è il modello di business per i minatori? Che impatto hanno sull’ambiente?

Joseph Bonneau – Postdoctoral Research Associate Princeton University

Sezione 5.2 – Hardware per l’estrazione
All right. Now we’re going to talk about what hardware miners use to achieve this computation which I just spent time telling you is really, really difficult to do.
Tutto ok. Ora parleremo di quello che i minatori di hardware usano per ottenere questo calcolo, che ho appena trascorso del tempo a dirvi che è davvero, davvero difficile da fare.
05.02.01
So first of all, what exactly is this computation? So we’ve mentioned hash function and we’ve SHA-256 in particular. What exactly is SHA-256? Well it’s a general purpose cryptographic hash function. It’s actually part of a bigger family of functions that was standardized in 2001. It did come out of the NSA, which has led to a couple of interesting conspiracy theories by some people about its relationship to Bitcoin, but it’s generally considered a fairly strong hash function. It’s not broken cryptographically, although there are some theoretical weaknesses that are starting to show up. As a result the replacement, the SHA-3 family, has already been picked actually, and it’s in the final stages of standardization today, but it wasn’t available at the time Bitcoin was designed. This was a good choice, this was strongest general purpose cryptographic hash function available at the time. It is possible that it will become less secure over the lifetime of Bitcoin, but for now it’s pretty good.
Quindi, prima di tutto, cos’è esattamente questo calcolo? Quindi abbiamo menzionato la funzione di hash e in particolare abbiamo SHA-256. Che cosa è esattamente SHA-256? Bene, è una funzione hash crittografica per scopi generici. In realtà è parte di una famiglia più grande di funzioni che è stato standardizzato nel 2001. E ‘venuto fuori dalla NSA, che ha portato ad un paio di teorie del complotto interessanti da alcune persone circa la sua relazione con Bitcoin, ma è generalmente considerato un abbastanza forte hash funzione. Non è rotto crittograficamente, anche se ci sono alcune debolezze teoriche che stanno iniziando a comparire. Di conseguenza, la sostituzione, la famiglia SHA-3, è già stata prelevata e attualmente è nelle fasi finali della standardizzazione, ma non era disponibile al momento della progettazione di Bitcoin. Questa è stata una buona scelta, questa era la più potente funzione hash crittografica di uso generale disponibile al momento. È possibile che diventi meno sicuro per tutta la durata del Bitcoin, ma per ora è abbastanza buono.
05.02.02
So what does it look like? This is a diagram of what the SHA-256 state looks like, and we don’t need to know all of the details of this to understand how Bitcoin works, but I’ll give a high-level overview to give an idea of the task that needs to be solved by the miners.
So there’s a 256-bit state in SHA-256, it’s split up into eight 32-bit words, so this is very much optimized for 32-bit platforms.
And in each round some of those words are taken, there’s four different tweaks that are applied to those words that are at the bit-level. So each one of these is two or three bits being flipped or added together, basic logic operations.
And then a number of words in the state are taken, some with these tweaks applied and added together mod 32 in a pipeline here. And then the result of all of these additions, [COUGH] is wired over to the first word of the state and the entire state shifts over. So some of the design here, some of the design ideas date back to classic linear feedback shift registers, which was one of the earliest approaches to cryptographic design.
So all of this happens, this is just one round of the SHA compression function, and a complete computation of SHA-256 does this 80 times, for 80 iterations. And in each iteration there are slightly different constants applied at that one step there so that every reiteration isn’t exactly the same.
Allora, che aspetto ha? Questo è un diagramma di come appare lo stato SHA-256, e non abbiamo bisogno di conoscere tutti i dettagli di questo per capire come funziona Bitcoin, ma darò una panoramica di alto livello per dare un’idea del compito che deve essere risolto dai minatori.
Quindi c’è uno stato a 256 bit in SHA-256, è diviso in otto parole a 32 bit, quindi questo è molto ottimizzato per le piattaforme a 32 bit.
E in ogni round vengono prese alcune di queste parole, ci sono quattro diverse modifiche che vengono applicate a quelle parole che sono a livello di bit. Quindi ognuno di questi due o tre bit viene capovolto o aggiunto insieme, operazioni logiche di base.
E poi viene preso un numero di parole nello stato, alcune con queste modifiche applicate e aggiunte insieme a 32 mod in una pipeline qui. E poi il risultato di tutte queste aggiunte, [COUGH] è collegato alla prima parola dello stato e l’intero stato si sposta. Quindi, parte del design qui, alcune idee di design risalgono ai classici registri a scorrimento lineare di feedback, che è stato uno dei primi approcci al design crittografico.
Quindi tutto questo accade, questo è solo un round della funzione di compressione SHA, e un calcolo completo di SHA-256 lo fa 80 volte, per 80 iterazioni. E in ogni iterazione ci sono delle costanti leggermente diverse applicate a quell’unico passo in modo che ogni reiterazione non sia esattamente la stessa.
05.02.03
So this is the task ahead of miners to compute this specific function, only this, as fast as possible.
And so you can see that to do this you need to be able to deal with 32-bit words, you need to be able to do 32-bit addition, and you need to also be able to do some bitwise logic.
Quindi questo è il compito davanti ai minatori per calcolare questa funzione specifica, solo questa, il più velocemente possibile.
E così puoi vedere che per fare ciò devi essere in grado di gestire le parole a 32 bit, devi essere in grado di fare l’aggiunta a 32 bit e devi anche essere in grado di fare una logica bit a bit.
05.02.04
So the first generation of mining when Bitcoin was originally proposed was all done on general purpose computers, general purpose CPUs. In fact, it was as simple as this code here, and it simply searched over nonces in an linear fashion, computed SHA-256 in software and checked if the result was a valid block.
And one quirk which I haven’t mentioned yet, this is probably a good time to mention it if ever there was one, is that for reasons that aren’t completely specified, you actually compute the SHA-256 function twice.
So it’s just doubled up, that’s a fact of life that miners have to live with.
Quindi, la prima generazione di mining quando il Bitcoin era stato originariamente proposto era tutto fatto su computer di uso generico, CPU generiche. In effetti, era semplice come questo codice qui, e cercava semplicemente su nonces in modo lineare, SHA-256 calcolato nel software e controllava se il risultato era un blocco valido.
E una stranezza che non ho ancora menzionato, questo è probabilmente un buon momento per menzionarlo, se mai ce ne fosse uno, è che per ragioni che non sono completamente specificate, si calcola la funzione SHA-256 due volte.
Quindi è solo raddoppiato, è un dato di fatto che i minatori devono convivere.
05.02.05
So how fast will this run on a general purpose computer?
Well, if you’re doing pretty well, if you have a high-end desktop PC, you might be able to do this in about 2 to the 24 hashes per second which would be about 20 megahertz.
Remember that even though hertz often are applied for processor speed, the basic idea of hertz is it just means something that you’re doing that many times per second.
Okay so if you’re hashing at a rate of 20 megahertz, what does that get you with today’s difficulty?
Well, it would actually take you over a hundred thousand years, at this rate, to find a block.
So we talked about how mining was gonna be a difficult slog. If you’re mining on a general purpose PC today, it’s a really, really big hill to get up, [COUGH] cuz it’s gonna take you that 140,000 years.
So as a result, today and even for the last few years, anybody trying to do mining on a CPU probably didn’t understand how Bitcoin worked, and were probably pretty disappointed that they never made any money doing it.So CPU mining was the first generation of mining. The second generation, when people started to get frustrated with how slow their CPUs were, was to try to use their graphics card, their graphics processing unit, or GPU.
Quindi quanto velocemente funzionerà su un computer di uso generale?
Bene, se stai andando piuttosto bene, se hai un PC desktop di fascia alta, potresti essere in grado di farlo in circa 2 o 24 hash al secondo, che sarebbero circa 20 megahertz.
Ricorda che anche se spesso hertz viene applicato per la velocità del processore, l’idea di base di hertz è solo che significa che lo stai facendo molte volte al secondo.
Okay, se stai facendo l’hashing a una velocità di 20 megahertz, cosa ti porta alla difficoltà di oggi?
Beh, in effetti ti ci vorranno più di centomila anni, a questo ritmo, per trovare un blocco.
Quindi abbiamo parlato di come l’estrazione mineraria sarebbe stata una battuta difficile. Se stai scavando su un PC di uso generico oggi, è davvero una grande collina alzarsi, [COUGH] perchè ci vorranno 140.000 anni.
Quindi, come risultato, oggi e persino negli ultimi anni, nessuno ha mai provato a capire come Bitcoin abbia funzionato, e probabilmente sono stati piuttosto delusi dal fatto che non abbiano mai fatto soldi per farlo. Quindi il mining di CPU è stata la prima generazione di mining. La seconda generazione, quando le persone cominciavano a sentirsi frustrate dalla lentezza delle loro CPU, doveva provare a usare la loro scheda grafica, la loro unità di elaborazione grafica o la GPU.
05.02.06
So what is a GPU? Almost every computer now has a GPU built in for high performance graphics. They’re designed to have high parallelism which does help with Bitcoin mining because you can parallelize and compute multiple hashes at the same time for different nonces that you want to try. And they’re also designed for high throughput, so there’s a highly pipelined design in graphics cards.
And around 2010, the first implementation came out, written in a language called OpenCL, which is a general purpose language to do things other than graphics on a GPU.
And it’s a high level language, so it took a little while before people started tweaking the code even further to run quickly on specific graphics cards.
Quindi cos’è una GPU? Quasi tutti i computer ora hanno una GPU integrata per una grafica ad alte prestazioni. Sono progettati per avere un elevato parallelismo che aiuta il mining di Bitcoin perché è possibile parallelizzare e calcolare più hash contemporaneamente per diversi nonce che si desidera provare. E sono anche progettati per alto throughput, quindi c’è un design altamente pipeline nelle schede grafiche.
E intorno al 2010, la prima implementazione è uscita, scritta in un linguaggio chiamato OpenCL, che è un linguaggio generico per fare cose diverse dalla grafica su una GPU.
Ed è un linguaggio di alto livello, quindi ci è voluto un po’ di tempo prima che la gente iniziasse a modificare ulteriormente il codice per correre velocemente su schede grafiche specifiche.
05.02.07
So what’s the advantage of using a graphics card? Well, [COUGH] for one thing, they’re easily available and they’re easy for amateurs to set up. You can order graphics cards online, you can buy them now at most big consumer electronic stores, so they’re just the most accessible high end hardware that’s available to most people.
They also have some properties that make them specifically nice for Bitcoin. They’re designed for parallelism, so they have a lot of arithmetic logic units, ALUs, that you can use in parallel to do different SHA-256 computations, and some of them also have some specific instructions to do Bit fiddling that work out quite nicely for SHA-256. They also have the property that you can drive many graphics cards from one motherboard and CPU, so you could take your one computer and attach multiple graphics cards to it if you want.
Most graphics cards can also be overclocked which is a property that gamers demand, so you can run them faster than they’re actually designed for, if you want to take the risk on.
And with Bitcoin mining, [COUGH] it might be a good idea to run the chip much faster than it was designed for, even if you introduced some errors into the process.
Qual è il vantaggio dell’utilizzo di una scheda grafica? Beh, [COUGH] per una cosa, sono facilmente disponibili e sono facili da installare per i dilettanti. Puoi ordinare le schede grafiche online, ora puoi acquistarle presso i più grandi negozi di elettronica di consumo, quindi sono solo l’hardware di fascia alta più accessibile disponibile per la maggior parte delle persone.
Hanno anche alcune proprietà che le rendono particolarmente interessanti per Bitcoin. Sono progettati per il parallelismo, quindi hanno un sacco di unità logiche aritmetiche, ALU, che puoi usare in parallelo per fare diversi calcoli SHA-256, e alcuni di loro hanno anche alcune istruzioni specifiche per fare un po’ di giocherellando che funzionano abbastanza bene per SHA-256. Hanno anche la proprietà di poter guidare molte schede grafiche da una scheda madre e una CPU, quindi puoi prendere il tuo computer e allegare più schede grafiche se vuoi.
La maggior parte delle schede grafiche può anche essere overcloccata, una proprietà che i giocatori richiedono, quindi puoi eseguirli più velocemente di quanto non siano realmente progettati per, se vuoi correre il rischio.
E con Bitcoin mining, [COUGH] potrebbe essere una buona idea far girare il chip molto più velocemente di quanto progettato, anche se hai introdotto alcuni errori nel processo.
05.02.08
So there’s a measure of mining success called Goodput, which is the throughput, how quickly you’re finding blocks, times the success rate, how often does the computation actually have errors?
An interesting observation is that it may be worth while to go much faster even if you make a large number of errors if it leads you to find valid blocks more quickly. So [COUGH] if you can tweak one knob and run your graphics card 50% faster, even if you have an error in SHA-256 computation 30% of the time, you just multiply 1.5 times .7 And you’re still finding blocks faster than running the chip at normal speed with no error. So this is something that people spent a long time optimizing exactly how much should they over-clock the chip and what errors it would introduce.
C’è una misura del successo del mining chiamato Goodput, che è il throughput, la velocità con cui stai trovando i blocchi, le volte il tasso di successo, quanto spesso il calcolo ha effettivamente degli errori?
Un’osservazione interessante è che potrebbe valere la pena andare molto più velocemente anche se si commettono un gran numero di errori se ti porta a trovare blocchi validi più rapidamente. Quindi [COUGH] se puoi modificare una manopola ed eseguire la tua scheda grafica del 50% più velocemente, anche se hai un errore nel calcolo SHA-256 il 30% delle volte, devi solo moltiplicare 1.5 volte .7 E stai ancora trovando blocchi più veloce di far girare il chip a velocità normale senza errori. Quindi questo è qualcosa che le persone hanno speso a lungo ottimizzando esattamente quanto avrebbero dovuto sovraccaricare il chip e quali errori avrebbe introdotto.
05.02.09
So people started trying to scale this up. They said, ah-ha. I have a graphics card, I’m mining faster than I was on my CPU. What’s better than one graphics card? Lots of graphics cards. And you started to see these really interesting home brew setups like this one here. Where people hand built their own racks, they had their own custom cooling setup which was often as simple as buying a bunch of fans or a bunch of air conditioning units. And trying to run as many GPUs as possible in their basement or whatever other room was available to them.
So this was obviously in the early days of Bitcoin when it was still mostly hobbyists who didn’t know a lot about running a modern data center, but they came up with some quite ingenious designs to pack. A lot of graphics cards fit in a small place and try to keep them cool.
Così le persone hanno iniziato a provare a ridimensionarlo. Hanno detto, ah-ha. Ho una scheda grafica, sto scavando più velocemente di quanto non fosse nella mia CPU. Cosa c’è di meglio di una scheda grafica? Un sacco di schede grafiche. E hai iniziato a vedere questi setup di homebrew davvero interessanti come questo qui. Laddove le persone costruivano i propri rack a mano, disponevano di una propria configurazione di raffreddamento personalizzata che spesso era semplice come comprare un gruppo di fan o un gruppo di unità di condizionamento dell’aria. E cercando di eseguire il maggior numero possibile di GPU nel loro seminterrato o qualunque altra stanza fosse disponibile per loro.
Quindi questo era ovviamente agli albori di Bitcoin quando era ancora per lo più hobbisti che non sapevano molto su come gestire un moderno data center, ma hanno inventato alcuni progetti abbastanza geniali da mettere in valigia. Un sacco di schede grafiche si adattano in un piccolo spazio e cercano di tenerle al fresco.
05.02.10
Now what are the disadvantages of doing this? Well, GPUs actually have a lot of other hardware specifically for doing video. Specifically, they have floating point units that you don’t use at all in SHA256. So you’re actually wasting a lot of the hardware from what the factory built.
They also don’t have the greatest cooling characteristics when you put a lot of graphics cards next to one another. They’re not designed to be run all in a row like I showed on the previous slide. They’re designed to be run one graphics card and one box doing graphics for one computer.
They can also have a fairly large power draw, so a lot of electricity is being used by these relative to a computer.
And initially there was the problem that you had to build your own board or buy expensive boards to actually house multiple graphics cards.
So what’s the upshot of this, what kind of performance can you get?
Well, on a good card, a really high end graphics card, with a lot of aggressive tuning, you might get as high as 200 MHz.
Which is about 2 to the 27 hashes per second.
So that’s up to an order of magnitude better than you would be doing in the CPU case.
But even without improved performance, and even if you’re really aggressive and you say, I want to get 100 graphics cards together from my mining rig, that setup would still take you 174 years to find a block at the current difficulty.
So it it was a fun era while it lasted, but graphics cards for Bitcoin mining is basically dead.
So what replaced graphics cards?
Ora quali sono gli svantaggi di fare questo? Bene, le GPU hanno in realtà un sacco di altro hardware specifico per fare video. In particolare, hanno unità a virgola mobile che non si utilizzano affatto in SHA256. Quindi stai davvero sprecando un sacco di hardware da ciò che è stato costruito dalla fabbrica.
Inoltre non hanno le migliori caratteristiche di raffreddamento quando si mettono molte schede grafiche l’una accanto all’altra. Non sono progettati per essere eseguiti tutti in fila come mostrato nella diapositiva precedente. Sono progettati per far funzionare una scheda grafica e una casella per la grafica per un computer.
Possono anche avere un assorbimento di potenza abbastanza grande, quindi molta elettricità viene utilizzata da questi relativi a un computer.
E inizialmente c’era il problema che dovevi costruire la tua scheda personale o acquistare schede costose per alloggiare in realtà più schede grafiche.
Quindi qual è il risultato di questo, che tipo di prestazioni puoi ottenere?
Beh, su una buona scheda, una scheda grafica davvero di alto livello, con un molto sintonizzazione aggressiva, potresti arrivare fino a 200 MHz.
Che è circa da 2 a 27 hash al secondo.
Questo è fino a un ordine di grandezza migliore di quello che faresti nel caso della CPU.
Ma anche senza prestazioni migliorate, e anche se sei davvero aggressivo e dici, voglio ottenere 100 schede grafiche insieme dal mio impianto di perforazione mineraria, che la configurazione ti richiederebbe ancora 174 anni per trovare un blocco alla difficoltà attuale.
Quindi è stata un’era divertente mentre è durato, ma le schede grafiche per il mining di Bitcoin sono fondamentalmente prive.
Quindi cosa sostituite le schede grafiche?
05.02.11
Well around 2011, people started to use FPGA or Field Programmable Gate Arrays.
That was around the time of the first implementation of Bitcoin mining came out in Verilog. Which is the hardware design language that’s used to program FPGAs.
Beh, intorno al 2011, le persone hanno iniziato a utilizzare FPGA o Field Programmable Gate Arrays.
Questo è stato il periodo della prima implementazione di Bitcoin mining uscito in Verilog. Qual è il linguaggio di progettazione hardware utilizzato per programmare gli FPGA.
05.02.12
And FPGAs are something that maybe you’ve programmed before if you’ve taken a hardware design course.
They’re defined to have hardware like performance but to have customers or the owner of the card being able to customize it or reconfigure it in the field unlike a chip which is made in a factory and does the same thing forever.
So they do offer better performance than graphic cards. Particularly on some of the bit fiddling operations. That kind of stuff is very easy to spec out on FPGA. And if you know what you’re doing, you can get the cooling to work out better with an FPGA. You’re wasting a little bit less of the card then you would be with a graphics card. And you can pack more of these together and drive them from one central unit.
So just like with the graphics cards, people said, once I have the FPGA working, why don’t I try getting a lot of FPGAs?
E gli FPGA sono qualcosa che forse hai programmato prima se tu se ha fatto un corso di progettazione hardware.
Sono definiti per avere prestazioni hardware simili, ma per consentire ai clienti o al proprietario della scheda di personalizzarlo o riconfigurarlo sul campo a differenza di un chip prodotto in una fabbrica e stessa cosa per sempre.
Quindi offrono prestazioni migliori rispetto alle schede grafiche. In particolare su alcune delle operazioni di bit-huming. Questo tipo di cose è molto semplice da mettere in evidenza su FPGA. E se sai cosa stai facendo, puoi fare in modo che il raffreddamento funzioni meglio con un FPGA. Stai sprecando un po ‘meno della carta, quindi con una scheda grafica. E puoi mettere insieme più di questi e guidarli da un’unica unità centrale.
Così come con le schede grafiche, le persone hanno detto, una volta che l’FPGA funziona, perché non provo a ottenere molti FPGA?
05.02.13
And now this doesn’t look quite as messy as the graphics card setup looked. This is a relatively neat rack with neat wires. You don’t see the cooling set up here, you still needed a cooling set up with air conditioning or with fans.
But it was possible to build a big array of FPGAs a little more neatly and cleanly than you could with graphics cards.
E ora questo non sembra abbastanza disordinato come sembrava l’impostazione della scheda grafica. Questo è un rack relativamente pulito con fili puliti. Non si vede il raffreddamento impostato qui, era ancora necessario un raffreddamento con aria condizionata o con i ventilatori.
Ma era possibile costruire una vasta gamma di FPGA un po ‘più ordinata e pulita di quanto si potesse fare con le schede grafiche.
05.02.14
The disadvantages of using FPGAs are that they were being driven harder for Bitcoin mining by being on all the time and working as hard as possible, that a lot of consumer grade FPGAs were really designed for. So a lot of people found a number of errors and malfunctions in their FPGAs as they were doing Bitcoin mining.
It was, also it turned out to be difficult to optimize a 32-bit ad step, which as we said is critical for doing SHA256. They were also just less accessible for people. It’s harder to buy a FPGA, you can’t buy one at most stores. There are fewer people who know how to program FPGAs or know how to set them up.
And it turned out that the cost, even though the performance on FPGAs went up, the cost for performance was only an incremental, very marginal gain over using graphics cards. So it was a pretty short-lived reign whereas people were mining on graphics cards and graphics cards were king for maybe a year or so. It was a much shorter matter of months where FPGAs were a popular solution for Bitcoin mining. But if you were using an FPGA and using it well, you might get up to about a gigahertz.
And now it sounds like we’re making some real progress, we’re doing a billion hashes per second.
But even with a one gigahertz setup on a FPGA and even if you had 100 boards. So again even if you bought a lot of FPGAs and shoved them on to your amateur mining rig, it would still take you 25 years to find a BitCoin block at that rate. So this is still not looking like a really attractive thing to jump into.
And you might be asking if all these solutions are so intractable today, what are people actually doing.
Gli svantaggi dell’utilizzo di FPGA sono che sono stati guidati più duramente per il mining di Bitcoin rimanendo sempre attivo e lavorando il più duramente possibile, per cui sono stati progettati molti FPGA di livello consumer. Così molte persone hanno riscontrato una serie di errori e malfunzionamenti nei loro FPGA mentre stavano facendo il mining di Bitcoin.
Era anche difficile ottimizzare una fase di annuncio a 32 bit, che come abbiamo detto è fondamentale per fare SHA256 . Erano anche meno accessibili per le persone. È più difficile acquistare un FPGA, non è possibile acquistarne uno presso la maggior parte dei negozi. Ci sono meno persone che sanno come programmare gli FPGA o sanno come configurarli.
E si è scoperto che il costo, anche se le prestazioni degli FPGA aumentavano, il costo per le prestazioni era solo un guadagno incrementale, molto marginale rispetto all’utilizzo della grafica carte. Quindi è stato un regno piuttosto breve mentre le persone stavano sfruttando le schede grafiche e le schede grafiche erano re per circa un anno. È stata una questione molto più breve di mesi in cui gli FPGA erano una soluzione popolare per l’estrazione di Bitcoin. Ma se stavi usando un FPGA e lo usassi bene, potresti arrivare a circa un gigahertz.
E ora sembra che stiamo facendo dei veri progressi, stiamo facendo un miliardo di hash al secondo.
Ma anche con un solo gigahertz installazione su un FPGA e anche se avessi 100 schede. Quindi, anche se hai acquistato un sacco di FPGA e li hai spinti al tuo impianto di mining amatoriale, ti ci vorrebbero ancora 25 anni per trovare un blocco BitCoin a quel ritmo. Quindi questo non sembra ancora una cosa davvero interessante da buttare dentro.
E potreste chiedervi se tutte queste soluzioni sono così intrattabili oggi, cosa stanno facendo le persone.
05.02.15
Well, mining today is essentially dominated by Bitcoin ASICs, or Application Specific Integrated Circuits. So these are chips that were designed and built from scratch to do nothing except mine Bitcoins.
They were fabbed out at a factory, packaged up, and sold to a consumer solely to be Bitcoin miners. And if you go online today, you can find a lot of people willing to sell you Bitcoin mining ASICs. There’s a couple of big vendors that now do this as a full-time product. So these companies have sprung up in the last two years. And the main product, in some cases the only product that they sell as a business is Bitcoin mining ASICs.
And now you’ll notice when you’re buying an ASIC you have a lot of options. You can choose between the slightly bigger and more expensive models, more compact models. And they’ll throw a lot of numbers at you in terms of what the performance is gonna be, the cost, how much power it’s going to use.
But the most important thing to look at in a lot of these cases is how quickly they’re going to ship to you.
So, a lot of ASIC’s have a pretty strong disclaimer that you have to pre-order them before they’re even available and they don’t make any firm guarantees on when they’re going to be delivered.
So again, since these are new companies selling the ASICs, they’ve had to be funded as they went which means they need to essentially pay for the production run of ASICs with consumers’ preorders. And that means there’s a lot of pressure on people, on consumers to pay before the chip is ready. In a lot of cases, the chip have been shipped late and this has caused considerable consternation, heartache for customers. There are a lot of dramatic complaints and stories, and tales of woe of people who spent good money on a Bitcoin ASIC and were hoping to really strike it rich when the thing came in the mail. Only it came in the mail later than they were expected.
Bene, oggi l’estrazione mineraria è essenzialmente dominata da ASIC Bitcoin o Integrazione specifica dell’applicazione circuiti. Quindi questi sono chip progettati e costruiti ex novo per fare nient’altro che minare Bitcoin.
Sono stati fabbricati in fabbrica, confezionati e venduti ad un consumatore esclusivamente per essere minatori Bitcoin. E se vai online oggi, puoi trovare molte persone disposte a venderti ASIC di mining Bitcoin. Ci sono un paio di grandi venditori che ora fanno questo come prodotto a tempo pieno. Quindi queste aziende sono nate negli ultimi due anni. E il prodotto principale, in alcuni casi, l’unico prodotto che vendono come business è il bitcoin mining ASIC.
E ora noterai che quando acquisti un ASIC hai molte opzioni. Puoi scegliere tra i modelli leggermente più grandi e più costosi, i modelli più compatti. E ti tireranno un sacco di numeri in termini di quale sarà la performance, il costo, quanta energia sarà utilizzata.
Ma la cosa più importante da guardare in molti di questi casi è quanto velocemente loro spediranno a te.
Quindi, molti ASIC hanno un disclaimer piuttosto forte che devi preordinarli prima che siano disponibili e non fanno alcuna garanzia su quando saranno consegnato.
Quindi, dato che si tratta di nuove società che vendono gli ASIC, hanno dovuto essere finanziati mentre andavano, il che significa che devono essenzialmente pagare per la produzione di ASIC con i preordini dei consumatori. Ciò significa che c’è molta pressione sulle persone, sui consumatori da pagare prima che il chip sia pronto. In molti casi, il chip è stato spedito in ritardo e ciò ha causato considerevoli costernazioni, fastidio per i clienti. Ci sono un sacco di lamentele e storie drammatiche, e storie di sventure di persone che spendono bene in un ASIC Bitcoin e speravano di diventare davvero ricchi quando la cosa arrivava per posta. Solo che è arrivato per posta più tardi di quanto ci si aspettasse.
05.02.16
Like I said, these are special purpose. They’re designed to be run at full speed, constantly, for life, to do nothing other than mine BitCoins. They require a lot of expertise and a long lead time to design, so much more complicated to actually tape out a chip than to just write an implementation in OpenCL or in Verilog.
But the amazing thing about BitCoin ASICs is that as hard as they were to design, analysts who’ve looked at this have said, this may be the fastest turnaround time, essentially in the history of integrated circuits, for specifying a problem, which was mining BitCoins, and turning it around to have a working chip in people’s hands.
So this was really a rush job. People realized the need to have BitCoin mining ASICs, and the fact that they could sell them for a lot of money. They designed them extremely quickly and started shipping them to the consumers. And as a result you can probably expect there were a lot of bugs in the first few generations of these things. Some of them didn’t deliver, in fact most of them probably didn’t deliver quite the performance that they were promising. Some of them, in fact, were quite buggy, but it’s evolved a lot over the past year and there are now fairly reliable ASICs being shipped.
Come ho detto, questi sono scopi speciali. Sono progettati per funzionare a tutta velocità, costantemente, per la vita, per fare nient’altro che i miei BitCoin. Richiedono molta esperienza e un lungo lead time per progettare, molto più complicato per realizzare un chip su misura piuttosto che scrivere un’implementazione in OpenCL o in Verilog
Ma la cosa incredibile di BitCoin ASICs è che, per quanto fossero difficili da progettare, gli analisti che hanno guardato a questo hanno detto, questo potrebbe essere il tempo di consegna più veloce, essenzialmente nella storia dei circuiti integrati, per specificare un problema, che stava estraendo BitCoin e girandolo per avere un chip funzionante nelle mani delle persone.
Quindi questo era davvero un lavoro urgente. La gente si rese conto della necessità di avere ASIC di mining BitCoin e il fatto che potevano venderli per un sacco di soldi. Li hanno progettati in modo estremamente rapido e hanno iniziato a spedirli ai consumatori. E di conseguenza probabilmente ci si può aspettare che ci siano stati molti bug nelle prime generazioni di queste cose. Alcuni di loro non hanno consegnato, in effetti la maggior parte di loro probabilmente non ha fornito abbastanza le prestazioni che stavano promettendo. Alcuni di questi, infatti, erano piuttosto buggy, ma si sono evoluti molto nell’ultimo anno e ora ci sono ASIC abbastanza affidabili che vengono spediti.
05.02.17
So what does it look like if you actually wanna buy one of these things?
So here’s just a case study of something that’s been available for about six months now, so it’s already a little bit out of date. But this TerraMiner IV is this nice, big, fancy box you see here, and this hashes at about 2 TH, so it’s 1000 times faster than that hypothetical array of a hundred 100 really good FPGAs that we were talking about previously.
So you had to pay about $6,000 for this. Even with these incredible performance, it will still take 14 months on average to find a block.
So even if you think that you are investing on a fairly nice hardware it’s still extremely difficult to find a block.
Quindi, che aspetto ha se davvero vuoi comprare una di queste cose?
Quindi, ecco solo un case study di qualcosa che è disponibile da circa sei mesi, quindi è già un po ‘obsoleto. Ma questo TerraMiner IV è questa scatola bella, grande e fantastica che vedi qui, e questo hash a circa 2 TH, quindi è 1000 volte più veloce di quell’ipotetica serie di 100 100 FPGA davvero buoni di cui parlavamo in precedenza.
Quindi avevi per pagare circa $ 6.000 per questo. Anche con queste incredibili prestazioni, ci vorranno ancora 14 mesi in media per trovare un blocco.
Quindi, anche se pensi di investire in un hardware abbastanza carino, è ancora estremamente difficile trovare un blocco.
05.02.18
And the market dynamics are really interesting here.
So, most boards that have been coming on the market since ASICs came out, have been effectively obsolete in maybe six months.
And on top of being obsolete within six months, the bulk of the profits are made upfront. Often in the first six weeks is when you’ll make half of the expected profits in the lifetime of a mining ring. The fact that such a high proportion of the profits are made in the first six months, means that there is an incredible premium on shipping speed. If your thing ships a week late, you may have lost one sixth of that optimum time, in fact, you’ll have lost the most valuable week in a lifetime of the ASIC because it’s value’s only going to go down over time as mining gets more and more difficult.
And this is really the motivation for why so many companies require pre-orders, the fact that there’s so much competition to get the ASICs first. And there’s a lot of speculation that some company’s have actually manufactured the ASICs, tried to run themselves for a couple of weeks before shipping them and then ship them off to consumers.
So the dynamics of this are still very unfavorable to the small miner who wants to go online, order an ASIC and start making money.
And in fact in almost all cases, people who have placed orders for mining hardware should have lost money based on the calculation that they made at the time.
Except for one thing, which is that the price of BitCoin has been rising for most of the history of BitCoin. It has levelled off a lot in the last six months or so, but during the period when prices were rising, the rising prices often bailed out miners who would have lost money if prices had stayed constant.
So in effect buying BitCoin ASICs has been an expensive and convulated way to simply bet that the price of Bitcoin would rise.
And a lot of miners, even though they’ve made money mining BitCoins would’ve been better off it they have just taken the money that they were going to spend on mining equipment, invested it in BitCoins, held them while they appreciated in value, and then sold the BitCoins at the end.
E le dinamiche del mercato sono davvero interessanti qui
Quindi, la maggior parte delle schede che sono state immesse sul mercato da quando gli ASIC sono usciti, sono state effettivamente obsolete in circa sei mesi.
E oltre ad essere obsoleto entro sei mesi, la maggior parte dei profitti viene fatta in anticipo. Spesso nelle prime sei settimane si guadagna la metà dei profitti attesi nella vita di un anello minerario. Il fatto che una proporzione così elevata dei profitti venga fatta nei primi sei mesi significa che c’è un incredibile premio sulla velocità di spedizione. Se la tua nave viene spedita con una settimana di ritardo, potresti aver perso un sesto di quel periodo di tempo ottimale, infatti, avrai perso la settimana più preziosa nella vita dell’ASIC perché il suo valore andrà giù nel tempo man mano che il mining sempre più difficile.
E questa è davvero la motivazione per cui così tante aziende richiedono pre-ordini, il fatto che ci sia così tanta competizione da ottenere prima gli ASIC. E c’è molta speculazione sul fatto che alcune aziende abbiano effettivamente fabbricato gli ASIC, provato a correre per un paio di settimane prima di spedirli e poi spedirli ai consumatori.
Quindi le dinamiche di questo sono ancora molto sfavorevoli al piccolo minatore che vuole andare online, ordinare un ASIC e iniziare a fare soldi.
E infatti in quasi tutti i casi, le persone che hanno effettuato ordini per hardware di data mining dovrebbero aver perso denaro in base al calcolo che hanno fatto in quel momento.
Tranne una cosa, che è che il prezzo di BitCoin è aumentato per gran parte della storia di BitCoin. Negli ultimi sei mesi, il livello si è stabilizzato molto, ma durante il periodo in cui i prezzi erano in aumento, i prezzi in aumento spesso hanno salvato i minatori che avrebbero perso denaro se i prezzi fossero rimasti costanti.
In effetti l’acquisto di BitCoin ASIC è stato un modo costoso e convulso per scommettere semplicemente che il prezzo del Bitcoin sarebbe salito.
E molti minatori, anche se hanno fatto soldi con i BitCoin sarebbe stato meglio, hanno appena preso i soldi che avrebbero speso per le attrezzature minerarie, l’hanno investito in BitCoins, le hanno tenute mentre hanno apprezzato il valore, e poi hanno venduto i BitCoin alla fine.
05.02.19
And now we’re firmly in the era of professional mining.
So the details are often pretty scant because companies doing this don’t want to share exactly what their setup is. But it is known that there are some professional mining centers popping up around the world now. And here’s just one picture that’s been made available, one that came online in the last couple months in the Republic of Georgia.
So if you want to open a professional BitCoin mining center, where should you go? You basically need three things. You need cheap electricity, you need good network connectivity so that you can hear about new boxes as they’re announced and not miss out. And ideally you’d like a cool climate so that you don’t have to pay too much in your cooling bill to cool all this equipment down.
So in addition to Georgia, places like Iceland have been popular destinations for people to try to [COUGH] start their BitCoin mining data center.
E ora siamo fermamente nell’era del mining professionale.
I dettagli sono spesso piuttosto scarsi perché le aziende fanno questo don Voglio condividere esattamente quale sia la loro configurazione. Ma è noto che ci sono alcuni centri minerari professionali che stanno spuntando in tutto il mondo ora. Ed ecco una sola foto che è stata resa disponibile, una che è arrivata online negli ultimi due mesi nella Repubblica della Georgia.
Quindi se vuoi aprire un centro minerario professionale di BitCoin, dove dovresti andare? Fondamentalmente hai bisogno di tre cose. Hai bisogno di elettricità a basso costo, hai bisogno di una buona connettività di rete in modo che tu possa sentire parlare di nuove scatole come sono state annunciate e non perdere l’occasione. E idealmente ti piacerebbe un clima fresco in modo da non dover pagare troppo nel tuo conto di raffreddamento per raffreddare tutto questo equipaggiamento.
Quindi, oltre alla Georgia, luoghi come l’Islanda sono stati destinazioni popolari per le persone a provare a [ COUGH] avvia il loro data center di data mining di BitCoin.
05.02.20
So if we zoom out a little bit and we think about the evolution of mining, we can see really interesting parallels between BitCoin mining and gold mining, or really any other kind of mining. But especially gold mining because it’s led to the same kind of gold rush mentality, when initially a lot of young amature folks wanted to get into the business.
So whereas with BitCoin mining we’ve seen this slow evolution from CPUs to GPUs to FPGAs to now ASICs. With gold mining we saw the evolution from individual people with a gold pan to maybe a small team of people with a sluice box, to placer mining, which was a big group of people blowing away hillsides with water, to modern gold mining, which is a giant open pit extracting tons and tons of raw material from the Earth.
And in both cases, the friendliness to small people trying to jump into this has gone down. And there’s been a consolidation with large companies owning most of the action over time.
Quindi, se ridimensioniamo un po ‘e pensiamo all’evoluzione del mining, possiamo vedere paralleli davvero interessanti tra il mining di BitCoin e l’estrazione dell’oro, o qualsiasi altro tipo di data mining. Ma soprattutto l’estrazione dell’oro perché ha portato allo stesso tipo di mentalità della corsa all’oro, quando inizialmente molte persone giovani volevano entrare nel business.
Quindi, con BitCoin mining abbiamo visto questa lenta evoluzione da CPU a GPU a FPGA a ASIC ora. Con l’estrazione dell’oro abbiamo visto l’evoluzione da persone individuali con una padella dorata a forse una piccola squadra di persone con una chiusa, per mettere in campo l’estrazione mineraria, che era un grande gruppo di persone che spazzano via le colline con l’acqua, per l’estrazione dell’oro moderno, che è un enorme pozzo aperto che estrae tonnellate e tonnellate di materia prima dalla Terra.
E in entrambi i casi, la cordialità delle persone piccole che cercano di saltare in questa situazione è diminuita. E c’è stato un consolidamento con le grandi aziende che possiedono la maggior parte dell’azione nel tempo.
05.02.21
So a couple of questions for the future are, are small miners out of BitCoin mining forever? Is there any way to make it as a small miner in this game?
And does that violate the original spirit of BitCoin? Does the existence of these ASICs and these large mining centers go against the original vision of Satoshi Nakamoto, which was to have every individual in the network being a miner running on their own computer?
So some people, who think that this has been a violation of the original vision, wonder would we be better off if there were no mining ASICs? If the only way to mine BitCoin was using your CPU like in the good old days.
Well, we’re gonna have a lecture later on in this series, which I’ll point forward to a number of times in this lecture, where we look at alternative formulations of mining that might be possible. So I won’t say anything more about how we could design mining to be less friendly for ASICs here, but that will be a topic that will come up in the future, that will be quite interesting.
Quindi un paio di domande per il futuro sono, sono piccoli minatori fuori dal mining di BitCoin per sempre? C’è un modo per renderlo un piccolo minatore in questo gioco?
E questo viola lo spirito originale di BitCoin? L’esistenza di questi ASIC e di questi grandi centri minerari va contro la visione originale di Satoshi Nakamoto, che avrebbe dovuto far sì che ogni individuo della rete fosse un minatore che correva sul proprio computer?
Quindi alcune persone pensano che sia stata una violazione della visione originale, meraviglia se saremmo meglio se non ci fossero ASIC minerari? Se l’unico modo per estrarre BitCoin era usare la CPU come nei bei tempi andati.
Bene, avremo una conferenza più avanti in questa serie, che farò riferimento a più volte in questa conferenza, dove guarda a formulazioni alternative di estrazione che potrebbero essere possibili. Quindi non dirò altro su come potremmo progettare il mining in modo che sia meno amichevole per gli ASIC qui, ma sarà un argomento che verrà presentato in futuro, che sarà piuttosto interessante.
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© Edward W. Felten – Professor of Computer Science and Public Affairs Princeton University
SEZIONE 05.01
Il compito dei minatori Bitcoin
SEZIONE 05.03
Consumo energetico ed Ecologia