聊聊身边的嵌入式,乘风破浪的比特币

1. 大话比特币

曾经有一个比特币摆在我面前,但我没有珍惜,等到了今年我才后悔莫及,尘世间最痛苦的事情莫过于此。如果上天可以给我再来一次的机会,我会大声说:买进!如果非要加一个持有期限的话,我希望是,一万年。

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比特币从2013年的80美元左右,到2021年初接近50000美元,升值了600多倍。如果回看2009年比特币刚诞生的时候,价值不到1美分,其价格的暴涨更是令人瞠目结舌。

比特币在现实中的第一次交易发生于2010年5月18日,一个位美国佛罗里达州,昵称为Laszlo的用户在Talk上发帖,想用10000比特币买两份披萨。在Jercos的参与下,最终于5月21日,Laszlo用10000个比特币换来两份披萨。估计老兄现在已经哭晕在厕所。

我们今天聊一聊比特币是如何工作的,它和嵌入式又扯得上什么关系。

2.  比特币的前世今生

比特币,也是一种货币。我们知道世上本没有货币,最早人们通过物物交换,来得到一些其他人的物品。之后,贝壳,黄金,白银等稀缺又好保存的物品都做过一般等价物。近代则是国家统一发行纸币,靠国家的信用作为背书。这就带来一个问题,碰上信用不太好的国家,比如津巴布韦,他把发行货币当作了生财之道,搞得通货膨胀上天,残酷地掠夺了民众的财富。作为一个普通大众,难道只能任人宰割吗?

时势造英雄,2008年,一个叫中本聪(英语:Satoshi Nakamoto),的日裔美国人,发表了一篇名为《比特币:一种点对点式的电子现金系统》(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)的论文,描述了一种被他称为“比特币”的电子货币及其算法。在这篇论文中,他通过巧妙地应用一些已经广为人知的加密算法,创造了一种新型的数字货币,比特币。2009年,他发布了首个比特币软件,并正式启动了比特币金融系统。

比特币发行的数量每隔4年减半,现在90%的比特币已经被挖出来了,并且将在2140年达到2100万个的总量上限。

3. 比特币算法

在现实世界中,有一些事情正向做起来很容易,逆向做起来却很难。比如说把一把白沙子和一把黑沙子掺和起来很容易,但再想把它们分开,虽然理论上没问题,实际却很难。在数学世界里也有一些正向算起来很容易,而反向算起来特别难的运算。比特币用到的两个主要算法就是建立在这种计算不可逆的基础之上的。

SHA256

是一种数字签名算法。它可以把任意长度的消息,通过运算生成256 bits(也就是32字节)长度的信息摘要。可以理解为消息的指纹特征。但是反过来,我们没有办法通过信息摘要,推导出原始的消息。所以在发布一段消息时,连同它的信息摘要一同发布,接收信息的人可以通过自己再次生成信息摘要,并与发布的摘要对比,来确认消息是否被改动过。

RSA

是一种非对称加密算法,它建立在大数分解难题之上。如何理解这种算法呢?打个比方,有一个保险柜,他有两把钥匙,一把公开的钥匙,谁都可以用这把公钥往保险柜里存东西,但不能取出来。另一把私钥掌握在保险柜的主人手里,只有他才能打开保险柜并取出里面的东西。

好了,有了这两个算法,我们看看比特币系统是如何运作的吧。

交易

我们看一下,甲如何把自己名下的比特币支付给乙。特别简单,甲用自己的私钥解密自己拥有的比特币,然后用乙的公钥把这个比特币加密并发送给乙,此时乙就成了这枚比特币的新主人了。此时又会产生一个新问题,如果甲同时把比特币支付给多个人怎么办呢?乙方是没有办法知道的。防止赖账,传统上需要一个大家都信任的机构,比如支付宝就是解决这种信任问题的。但别忘了比特币的初心,就是去中心化,怎么可以又依赖一个中心机构呢。这里比较关键的地方来了,比特币另辟蹊径,采用了分布式记账解决了这一难题。

分布式记账,区块链

分布式记账很好理解,比如班上A同学给了B同学10块钱,然后A在班上大声把这件事对所有同学说一下,每个同学在自己的账本上都做一下记录,这就不好抵赖了是吧。比特币系统的每一笔交易也要对系统里的所有节点广播,每10分钟内所有的交易记录生成一个区块(Block)。那如何激励大家做记录呢?因为这至少要消耗计算机资源和电力。它就通过对第一个完成记录的节点发放比特币作为奖励。

系统要求记录者寻找一个随机数,连同交易信息,时间戳等,通过哈希运算SHA256生成一个以0为起始的目标哈希值,0的个数越多,寻找这个随机数的难度就越大。这个没有什么技巧,只能通过一个一个数的试。找到这个数的过程俗称挖矿。最终找到这个数后,完成这一区块的记录并把它添加到上一区块的末尾,形成一个区块链(Block Chain)。

(父区块哈希值,交易信息,时间戳,难度信息,随机数?) -> 目标哈希值00XXXX…

到这里你是否已经发现,区块链里的每一个节点,都包含有上一节点的信息,层层嵌套。所以虽然这个链是公开的,你也没有办法篡改它的信息。尤其是这个链条还在不断延申,需要的计算量也越来越大。计算能力,或者说哈希计算能力,是比特币世界里的核心能力。

4. 比特币和嵌入式

比特币刚刚诞生的时候,一台PC就可以挖到矿了,但随着加入挖矿大军的人越来越多,挖矿设备先后经历了GPU,FPGA后,现在一般都是以ASIC专用芯片作为核心的矿机了。整个挖矿产业的整体算力也越来越高。矿机的算力是以1秒能完成的HASH碰撞次数为单位的。

1000H=1KH,1000KH=1GH,1000GH=1TH,1000TH=1PH,1000PH=1EH。

比特大陆的蚂蚁矿机S19 Pro的算力有110TH/s,而目前一台顶配的家用电脑,算力大概是 2GH/s左右。所以我们在家用计算机上运行个开源软件来挖矿,理论上是可以挖到的,但希望太渺茫了。

比特币催生了一批半导体芯片行业新贵,如成立于2013年的比特大陆,仅仅4年之后营业利润就达到了30亿美元至40亿美元。而传统芯片制造巨头英伟达(Nvidia)同一时期的营业利润为30亿美元,英伟达走到这一步花了整整24年。

矿机一般都采用FPGA+ASIC的架构,除了算力超高,耗电也是相当惊人。个人挖矿的时代一去不复返了。如今都是专业的挖矿公司,在偏僻寒冷,电力便宜的地方,设置成千上万台矿机集中运行。当然个人也可以购买矿机加入矿池,或者直接购买云矿机参与挖矿与抽成。下面是一些主要的矿机供应商:

比特大陆,蚂蚁矿机,S19 Pro,110TH/s,3250W

嘉楠科技,阿瓦隆矿机 A1246算力可达90TH/s,功耗3420W。

亿邦国际,翼比特矿机

比特微,神马矿机

芯动科技,芯动矿机

5. 一些大咖对比特币的看法

巴菲特:远离比特币。它基本上只是一种幻影,是转移资产的一种途径。

索罗斯曾经说过比特币不值一分钱。2018年画风突变,索罗斯在华尔街-耶鲁大学校友会上直言,大家应该多买比特币。

比尔盖茨:比特币是科学技术发展的高成就。

特斯拉2021年2月8日官宣购买15亿美元比特币,并宣布将接受比特币付款。

全球支付巨头万事达卡于2月10日宣布,计划今年晚些时候在其网络上支持某些数字货币。

2月11日周四,美国历史最悠久的银行纽约梅隆银行(BNY Mellon)宣布,今年晚些时候起,将为机构客户持有,转让和发行比特币及其他加密货币。

你买过比特币吗?对比特币是什么看法?

参考资料:

Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System by Satoshi Nakamoto

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