区块链基础 - 什么是挖矿（ASIC 挖矿）？

ASIC的全称是Application-Specific Integrated Circuit，是指专门设计用于执行特定计算任务的集成电路。在区块链领域使用ASIC进行挖矿是非常普遍的。本文将分析ASIC挖矿的原理以及为什么需要逆向ASIC。

ASIC的基本原理

我们先说一下ASIC的基本原理，看看为什么用ASIC挖矿可以大大提高效率。

挖掘过程的本质是许多机器竞争首先找到复杂数学问题的答案。对于比特币来说，解决这个数学问题就是看谁能在单位时间内执行更多的 SHA256 操作。因此，优化SHA256的计算时间可以提高挖矿效率。

处理数学问题的 CPU 是通过编程思想来解决的。 CPU面向一般的计算任务，因此只能在硬件层面进行加法或乘法等基本运算。所以要完成一个复杂的操作，比如 A*B + C ，需要多次操作，需要多个时钟周期才能完成。但是，如果开发出一种集成电路，使得A*B+C的运算可以直接在硬件层面完成，那么这个运算只需要一个计算运算就可以完成，需要一个时钟周期。这种集成电路的特点是不再是通用的，但在完成特定任务时却极其高效。这就是所谓的ASIC。 SHA256运算比上面的乘加运算要复杂一些，但原理是一样的。

对于比特币，挖矿经历了 CPU、GPU、FPGA 和 ASIC 四个阶段。 GPU的固有特点是适合并行简单的运算，所以SHA256的执行比CPU高很多。 FPGA是可编程硬件，因为它还是有一定的通用性，所以单价会比较贵。 ASIC初期设计投入较大，但量产后单价会更便宜。因此，如果可以确定市场规模比较大的话，使用ASIC技术在经济上是最划算的。

这是ASIC的基本原理。

抗ASIC算法

由于ASIC前期投入过大，容易造成挖矿的中心化问题，因此区块链领域对反ASIC挖矿算法的研究并未停止。

比特币的挖矿哈希算法 SHA256 本身其实对 ASIC 非常友好。因为SHA256是传统密码原语，主要用于签名摘要等传统操作，并不是专门为挖矿任务设计的，也没有考虑ASIC抗性，所以做ASIC矿机很方便, 可以提高数千倍的效率。

Zcash 使用的挖矿算法是 Equihash。 ASIC 实现起来比较困难，但是实现之后区块链挖矿机是真的吗，仍然可以将挖矿效率提升一百倍。底层原理是挖矿时需要存储150M的状态数据，所以即使实现了ASIC芯片，也要承担150M的存储成本，所以效率提升不是那么明显，但是还是没有问题的一百次。

门罗币使用的挖矿算法是CryptoNight，ASIC实现难度更大。因为算法本身的复杂度很高区块链挖矿机是真的吗，所以在硬件层面实现还是会很复杂，成本也会比较高。同时需要2M的状态存储，这对普通CPU来说是友好的，因为可以节省，但是在ASIC上实现还是有一些成本的。所以整体效果只有50倍的效率提升。

以太坊使用的 ETHash 对 ASIC 极其不友好，到目前为止，还没有人有开发以太坊矿机的动力。基本原理是需要存储大量数据。但是，在计算方面，仍然可以使用硬件来提高效率。总的来说，如果实现为ASIC挖矿，效率还是可以翻倍的。

所以总结一下，抗ASIC挖矿算法的实现主要有两个思路：一是增加数据存储量，因为ASIC主要是一个压缩计算步骤，对于反ASIC挖矿还是有相应规模的贮存。硬件要省，优化空间不大。其次，通过增加计算步骤的复杂性，可以将计算步骤设计成难以用硬件优化。甚至还有ProgPOW等算法，专门针对主流GPU的硬件设计了非常复杂的计算步骤，并且算法具有动态性和可扩展性。调整了，所以如果算法固化在硬件上，一旦算法发生变化，硬件就会失效。这样在实现ASIC的时候，需要把硬件功能做得非常通用，也就是和通用GPU很相似，所以成本非常高，最好还是直接从大公司买GPU制造商来开采。

反ASIC真的有意义吗？

最后，让我们思考一个问题：反ASIC真的有意义吗？

首先，ASIC 厂商实际上是与区块链的利益共同体。以ProgPOW为例，也有观点认为ProgPOW会将挖矿绑定到少数大型机构显卡厂商。这真的比依赖 ASIC 制造商更安全吗？要知道，ASIC厂商的利益与币价有关。深度和长期绑定，但大GPU厂商没有，所以如果攻击某种币有利可图，通用GPU厂商不会在意某种币的长期声誉影响，所以攻击动机更充足.

第二，挖矿本身还是比较复杂的工作，专业化是必然趋势。矿机方面总是有优化的空间。此外，大型矿池可以将机器统一移动到电力相对便宜的偏远地区。这些都是零售矿工很难做到的事情。

第三，挖矿，从一方面来说，就是烧钱。不管你用什么硬件挖矿，只要你有钱，一次就能买很多。

所以，反ASIC的意义值得深思。但目前很多人认为，至少在一个区块链的启动阶段，如果有人投入大量资金设计一个ASIC来挖掘这条链，就会使这条链的持币非常中心化，这显然不好。 ，因此尽早考虑反 ASIC 是有意义的。

总结

总结一下。首先，ASIC主要是利用硬件来压缩挖矿操作所需的计算步骤来提高效率，但如果操作本身需要大量的数据存储，优化空间不大。其次，反ASIC的意义可能主要体现在区块链的启动阶段。