دستگاه ماینر چیست؟ انواع سخت‌افزارهای استخراج را بشناسید

استخراج (ماینینگ) یا همان اثبات کار (Proof Of Work) اصلی‌ترین مکانیسمی است که امنیت اغلب ارزهای دیجیتال را تأمین می‌کند. در شبکه بیت کوین و ده‌ها ارز دیجیتال دیگر، تأیید تراکنش‌ها، ایجاد بلاک‌های جدید و برقراری امنیت شبکه، بر عهده مشارکت‌کنندگانی است که آنها را «ماینر» می‌نامیم. اما واژه ماینر فقط به یک شخص یا گروه اشاره ندارد، بلکه امروزه به سخت‌افزارهایی هم که برای استخراج ارزهای دیجیتال کاربرد دارند، ماینر می‌گویند. دستگاه‌ ماینر انواع متفاوتی دارد، اما هم اکنون از عبارت ماینر بیشتر برای دستگاه‌های مخصوص ای‌سیک (ASIC) استفاده می‌گردد. بعد از مطالعه این مقاله، با انواع سخت‌افزارهای استخراج به‌روش کامل آشنا می‌شوید.

ماینر یا سخت‌افزار استخراج چیست؟

ماینر یا دستگاه ماینر به سخت‌افزارهایی گفته می‌گردد.که در پروسه استخراج ارزهای دیجیتال مورداستفاده قرار می‌گیرند. استخراج ارزهای دیجیتال به توان پردازشی بسیار بالایی نیاز دارد و وظیفه ماینرها در شبکه، فراهم‌کردن این توان پردازشی است. استخراج‌کنندگان با دستگاه‌های ماینر خود در شبکه فعالیت کرده و در ازای قدرت پردازشی که در اختیار شبکه قرار می‌دهند، پاداش دریافت می‌کنند.

هر ارز دیجیتال را می‌توان با یک یا چند سخت‌افزار کامپیوتری استخراج کرد. مثلاً استخراج بیت کوین فقط با دستگاه‌های ای‌سیک به‌صرفه است. به‌روش کلی امروزه برای استخراج ارزهای دیجیتال می‌توان از این چهار سخت‌افزار استفاده کرد:

• پردازنده‌های مرکزی (CPU)
• پردازنده‌های گرافیکی یا همان کارت گرافیک (GPU)‌
• مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر (FPGA)
• مدارهای مجتمع با کاربرد خاص (ASIC)

در ادامه، برای آشنایی با انواع دستگاه‌های ماینر با ارزدیجیتال همراه باشید.

پردازنده مرکزی (CPU)

از CPU اولین بار برای استخراج بیت کوین در نسخه‌های نخستیی این ارز دیجیتال استفاده شد. اولین پذیرندگان بیت کوین در سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۰ با کامپیوترهای معمولی خود هزاران بیت کوین را استخراج کردند، اما خیلی زود با پیشرفت شبکه، قدرت هش شبکه بیت کوین به‌اندازه‌ای بالا رفت که دیگر استفاده از این پردازنده‌ها سودآور نبود؛ تا جایی که بعضاً کل مقدار بیت کوین استخراج‌شده، کفاف هزینه برق دستگاه را نمی‌کرد. به‌تدریج استفاده از این سخت‌افزار در استخراج سایر ارزهای دیجیتال هم کارآیی خود را از دست داد.

با این وجود، هنوز هم ارزهایی وجود دارند که استخراج آنها با پردازنده مرکزی انجام می‌گردد.که مشهورترین‌شان مونرو است.

ضمناً بخوانید: آموزش تصویری استخراج مونرو (آپدیت جدید)

تیم پیشرفت‌ مونرو به‌صورت کاملاً فعال در برابر ورود دستگاه‌های ای‌سیک به استخراج ارز XMR مقاومت می‌کند و با به‌روزرسانی‌های مداوم سعی دارد مانع از انحصار و تمرکز در شبکه مونرو شود.

پردازنده‌های گرافیکی یا همان کارت گرافیک (GPU)‌

ماینینگ با واحد پردازش گرافیکی (Graphics Processing Unit) یا به اختصار «GPU» یا همان کارت گرافیک، به پروسه حل مسائل پیچیده ریاضی برای اضافه‌کردن اطلاعات راجع به تراکنش یک ارز دیجیتال در دفترکل توزیع‌شده یا بلاک چین آن ارز با استفاده از GPU گفته می‌گردد.

به تعبیری دیگر، ماینینگ با GPU، یعنی استفاده از توان محاسباتی یک کارت گرافیکی برای هش‌کردن اطلاعات موجود در یک بلاکِ یک بلاک چین. کارت‌های گرافیک به گونه‌ای طراحی شده‌اند که محاسبات بسیار پیچیده بازی‌های کامپیوتری را انجام دهند و می‌توان از همین امکان برای محاسبه هش بلاک در پروسه ماینینگ استفاده کرد. همثل CPU، از GPU هم در گذشته برای استخراج بیت کوین استفاده می‌شد؛ اما با ورود دستگاه‌های ای‌سیک به عرصه استخراج بیت کوین و افزایش شدید هش ریت شبکه، دیگر استفاده از پردازنده‌های گرافیکی برای استخراج بیت کوین سودآور نبود.

البته استخراج با کارت گرافیک منسوخ نشده است. به‌جز بیت کوین، بیت کوین کش، لایت کوین و ارزهای دیجیتالی که استخراج آنها فقط با دستگاه ای‌سیک به‌صرفه است، امروزه می‌توان ده‌ها ارز دیجیتال همچون اتریوم را با استفاده از کارت گرافیک استخراج کرد.

گفتنش خالی از لطف نیست که روی کاغذ، استخراج تمام ارزهای دیجیتال که با مکاهمم اجماع «اثبات کار» کار می‌کنند با GPU میسراست.

مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر (FPGA)

قدم بعدی در پیشرفت دستگاه‌های استخراج بیت کوین، استفاده از «مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر» (Field-programmable gate array) یا به ‌اختصار FPGAها بود. مهندسان قادر هستند FPGA‌ها را بعد از ساخت برای هدف موردنظر خود برنامه‌ریزی کنند. این خاصیت به تولیدکنندگان سخت‌افزارهای استخراج این امکان را می‌دهد که تراشه‌ها را به‌صورت انبوه خریداری کرده و قبل از اینکه آنها را در دستگاه استخراج بگذارند به‌روش خاص برای استخراج بیت کوین شخصی‌سازی کنند.

افتتاح اولین دستگاه‌های FPGA، یک موفقیت بزرگ بود و فضای استخراج بیت کوین را به کلی تغییر داد. FPGAها اولین ابزارهایی بودند که به‌صورت تخصصی برای استخراج بیت کوین تولید شدند. آنها مزایایی مثل بهره‌وری انرژی و سادگی در استفاده را برای استخراج‌کنندگان به ارمغان آوردند. یک GPU معمولی با قدرت هش ۶۰۰ مگاهش بر ثانیه، به ۴۰۰ وات توان الکتریکی نیاز دارد؛ زمانیکه یک FPGA با قدرت هش ۸۲۶ مگاهش بر ثانیه، فقط به ۸۰ وات توان نیاز دارد. این پیشرفت برجسته، امکان ساخت اولین مزارع استخراج بیت کوین را فراهم کرد.

دستگاه‌های FPGA کارآیی بسیار بهتری در مقابل CPU و GPUها داشتند. نسخه‌های جدیدتر آنها که کارکرد بهتری داشتند خیلی سریع به بازار عرضه می‌شدند و در کنار این، طراحی آنهاً هم نسبتا ساده بود و هزینه پیشرفت، طراحی و به‌کارگیری پایینی داشتند. با این وجود، مدت ناچیزی بعد از تسلط این دستگاه‌ها بر صنعت استخراج، دستگاه‌های ای‌سیک هم از بُعد کمّی و هم از بُعد کیفی پیشرفت یافتند.

تولید دستگاه‌های ای‌سیک در مقایسه با FPGAها هزینه کمتری دارد، مصرف برق آن به‌مراتب پایین‌تر است، سرعت آن چندین برابر بیشتر از FPGA است و فضای بسیار کمتری را اشغال می‌کند. مجموع این موجبات سبب شد تا راندمان و کارآیی دستگاه‌های ای‌سیک بسیار بیشتر از FPGA باشد. این دستگاه‌ها به‌تدریج بر بازار استخراج غالب شدند و بعد از گذشت مدتی، عملاً استفاده از FPGA برای استخراج بیت کوین سودآوری خود را از دست داد.

با این وجود، هنوز می‌توان از این دستگاه‌ها برای استخراج تعدادی از ارزهای دیجیتال استفاده کرد. دیجی بایت (DGB)، نروس نتورک (CKB)، وری بلاک (VBK) و کادنا (KDA) تعدادی از این کوین‌ها هستند.

ای‌سیک (ASIC)

یک ماینر «مدار یکپارچه مقصود محور» یا به اختصار ای‌سیک (ASIC)، دستگاهی است که به‌روش اختصاصی برای استخراج ارز دیجیتال طراحی می‌گردد. به‌روش کلی، هر دستگاه ماینر ASIC تنها برای استخراج ارزهایی با یک (یا چند) الگوریتم خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه اگر بخواهید بیت کوین، بیت کوین کش، لایت کوین و یا زی‌‌کش استخراج کنید، چاره‌ای جز تهیه دستگاه ای‌سیک ندارید.

مدارهای مجتمع با کاربرد خاص یا همان ASICها به‌ گونه‌ای طراحی شده‌اند که فقط یک کار را انجام دهند: استخراج ارز دیجیتال با سرعت بالا و مصرف برق پایین. ای‌سیک‌ها در نتیجه‌ی پیشرفت و بزرگ‌ترشدن شبکه بلاک چین‌ها و افزایش سختی شبکه و در پی آن، سودآورنبودن کارت‌های گرافیکی برای استخراج تعدادی ارزها ایجاد شدند.

ضمناً، دستگاه‌های ماینر ASIC به چیپ‌های ریزپردازنده و حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) در کامپیوتر شباهت دارند؛ با این فرق که به‌جای مدارهای الکتریکی عمومی که در ساخت این قطعات استفاده شده، دستگاه‌های ماینر ASIC بیت کوین از مدارهای الکتریکی ویژه‌ای بهره می‌برند که به‌صورت انحصاری برای ذخیره اطلاعات راجع به استخراج بیت کوین طراحی شده‌اند.

مدار مجتمع، آی‌سی (IC) و یا ریز تراشه به دسته‌ای از مدارهای الکترونیکی می‌گویند که با استفاده از مواد نیمه‌رسانا در اندازه کوچک ساخته می‌گردد. اگر چندین ترانزیستور در یک ریزتراشه ساخته شود، به آن مدار مجتمع فشرده می‌گوییم. هر مدار مجتمع یا ریز تراشه، وظایف خاصی را در یک مدار انجام می‌دهد. هر یک از آنها، چندین ورودی داشته و با پردازش این ورودی‌ها، مقادیر خروجی را تولید می‌کنند. تعدادی از ریزتراشه‌ها با سیگنال‌های آنالوگ و تعدادی با سیگنال‌های دیجیتال کار می‌کنند.

ای‌سیک‌ها از چیپ‌هایی تشکیل شده‌اند که از دید کارآیی، سرعت عملیاتی و توان مصرفی، به مراتب بهتر از تراشه‌های معمولی هستند. اما از طرفی، امکان انعطاف و پیشرفت‌پذیری تراشه‌های معمولی را ندارند؛ چراکه یک کاربرد خاص به‌صورت سخت‌افزاری درون آنها تعبیه شده است. در نتیجه این تراشه‌ها به‌جز وظیفه اصلی که برای آن طراحی و تولید شده‌اند، نمی‌توانند وظیفه تخصصی دیگری انجام دهند. از سویی دیگر، هزینه لازم برای تولید این تراشه‌ها بسیار بالا است، به‌روشی که اگر تعداد تراشه‌های موردنیاز از حد خاصی کمتر باشد، تولید آن از دید اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

هم اکنون، شرکت‌های بیت مین، میکرو بی‌تی (MicroBT)، اینوسیلیکون (Innosilicon)، کنان (Canaan) و ای‌بنگ (Ebang) بزرگترین تولیدکنندگان دستگاه‌های ای‌سیک در جهان هستند.

شرکت بیت مین تکنولوژی (Bitmain Technology) که دفتر مرکزی آن در پکن چین قرار دارد، در سال ۲۰۱۳ تأسیس شد و اکنون بزرگترین تولیدکننده ماینر در دنیاست. دستگاه استخراج انت‌ ماینر (Antminer) ‌که پرچم‌دار این شرکت است، کماکان بر بازار سخت‌افزارهای ماینینگ تسلط دارد و ضمناً استخرهای استخراج آن تقریباً یک‌چهارم قدرت پردازش شبکه‌ بیت کوین را تشکیل می‌دهند. این غول سخت‌افزارِ چینی موقعیت قدرتمندی در حوزه بیت کوین و ارزهای دیجیتال دارد.

در سال ۲۰۱۶، یانگ زئوکسین (Yang Zuoxing)، طراح انت ماینر S۹ از بیت مین جدا شد و یک ماه بعد شرکت میکرو بی‌تی را تأسیس کرد. در همان سال بیت مین به‌ اتهام نقض حق ثبت اختراع از زئوکسین شکایت کرد؛ اما در نهایت بیت مین بازنده‌ این پجریانه اعلام شد. هم اکنون میکرو بی‌تی سازنده دستگاه‌های واتس‌ ماینر (Whatsminer) است و در شرایط تولید تجهیزات ماینینگ از رقبای اصلی بیت مین محسوب می‌گردد.

در جدول زیر بهترین دستگاه‌های استخراج بیت کوین را در سال ۲۰۲۰ مشاهده می‌کنید:

جمع‌بندی

ماینر، سخت‌افزار یا دستگاهی است که از آن برای استخراج ارزهای دیجیتال بر پایه اثبات کار استفاده می‌گردد. در حقیقت ماینرها با توان پردازشی که در اختیار شبکه قرار می‌دهند، به صاحبان خود درآمد می‌رسانند. از هر سخت‌افزار کامپیوتر که قدرت پردازش داشته باشد می‌توان برای ماینینگ استفاده کرد، اما نمی‌توان استفاده از هر سخت‌افزاری را به‌صرفه و منطقی دانست. به‌عنوان نمونه، استخراج بیت کوین زمانی با پردازنده مرکزی کامپیوترهای معمولی ممکن بود، اما امروز استخراج به‌صرفه این ارز دیجیتال فقط با دستگاه ای‌سیک شاید. زمانی که گفته می‌گردد.«دستگاه ماینر»، بیشتر اوقات منظور همان دستگاه ای‌سیک است.

برای نگارش این مقاله، از مقالات وب‌سایت‌های کوین‌شارک، بیت کوین ویکی و کوین تلگراف استفاده شده است.