加密貨幣是如何產生?

加密貨幣是如何產生?

早前在不少文章中提及過加密貨幣的種類、歷史、價值等資料。那麼,加密貨幣的誕生過程到底是怎樣的?本文將簡單介紹一下加密貨幣產生的具體方法,以及關注挖礦過程中會引起的問題。

 

加密貨幣的挖掘原理

首先,讓我們先了解一下加密貨幣的挖掘原理。負責採集貨幣的人被稱為礦工,他們會從區塊鏈中的内存池收集尚未驗證的交易,利用電腦的專用採礦軟件(即挖礦節點),去進行一系列的精密計算。這個步驟涉及雜湊(Hash Function)的演算法,需要大量的計算資源,把池中的資料量縮小,然後把資料以固定格式記錄,重新建立成為雜湊值 (Hash 值),而 Hash 值是由隨機字母和數字組成。簡單來說,掘礦的過程是利用軟件計算出一條只有電腦才可拆解的數學題,找到答案後並組成新的區塊。假如出現兩個礦工同時找到同一個區塊鏈的情況,他們需要繼續挖掘直到下一個區塊被發現,先到先得者會獲得報酬,而後者之前所發掘的區塊將會被棄置,稱為陳腐區塊。

 

Proof of work 挖礦

2008 年中本聰在白皮書中寫下比特幣的概念時,提出以工作量證明 (Proof of work)方式進行貨幣挖礦,代表每一個獨立的參與者在沒有第三方的介入下,配合電腦的計算功能去解決複雜的加密數學題。第一個成功的礦工把區塊連結到區塊鏈上,便能夠獲得打包獎勵和手續費分成。然而,不同區塊鏈的掘礦獎勵是有所不同,以比特幣為例,每一個成功挖掘區塊的礦工可獲得 6.25 比特幣作為報酬。

十多年間,虛擬貨幣的挖掘方式不停改進,由最初的 CPU 挖礦到現時的 ASIC 挖礦,目的都是改進挖礦的效率和成本。全球第一批的比特幣就是沿用 CPU 挖礦,它是屬於初期的挖礦方式。礦工使用家用電腦的 CPU 計算器來進行雜湊計算法,可是隨着近年愈來愈多人參與挖礦,硬件和軟件的要求比以往更趨嚴格,網絡計算力因而不斷提高,並令到這種掘礦方法逐漸被淘汰。

 

GPU 挖礦

GPU 採礦是近代最常見的挖礦方式,利用電腦顯示卡的處理器 GPU Stream Processers,針對不同貨幣的演算法進行推算。與 CPU 挖礦比較下,一張高端的顯示卡相等於數十個 CPU 的計算能力,亦比即將介紹的 ASIC 掘礦方式更方便化算,因此成為掘礦的主流方式。雖然如此,顯示卡的原本功能是用於編輯圖畫或電玩遊戲,不是專門用於貨幣掘礦,所以耗電量高而且發熱量大,效率亦取決於不同貨幣挖掘的難度。

 

ASIC 挖礦

ASIC 挖礦,全名是特殊應用積體電路 Application Specific Intergrated Circuit,顧名思義是專為加密貨幣為掘礦而開發的專用硬體,於 2012 年正式推行。基於每款 ASIC 只運行一種計算法,所以每款只能開採該種相應的貨幣。ASIC的挖礦效率高,是屬於最高端的挖礦技術,成本固然比之前提及的兩個方法高出很多。長期運作而言,ASIC 挖礦的耗電量較低,其技術亦會一直被改進。

 

礦池掘礦

現時,掘礦的單位主要是以礦池形式進行。以往,掘礦是獨立的活動,每一位礦工利用自己的資源挖掘,只是這個行列的競爭越來越大,難以再單靠個人的能力去計算演算值,最壞的情況是浪費電力和時間後,挖不到新的區塊。相反,礦池允許礦工匯聚資源,由伺服器集合所有人的運算力量挖掘,再按比例把報酬分發到每一位礦工,令效率大大提升。

 

與此同時,挖礦的影響卻逐漸引起各界的關注。其中的問題包括 GPU 挖礦方法需要大量顯示卡以加快掘礦速度。顯示卡仍是礦工的主要工具,目前的需求遠高於供應,加上新冠肺炎的影響下,引發全球晶片荒。目前為止,PS5 的銷售情況受壓,原因是供應商並沒有足夠的顯示卡製造主機。另外,掘礦過程中產生的環境污染助長了全球暖化的危機。根據綠色和平的數據顯示,掘礦活動在2021 年一月至四月的總用電量,是 2015 年的 66 倍。掘礦的電力來源主要是依賴煤炭,其化石燃料的碳排放量令人震驚,盼望日後可以把能源轉型,例如多使用可再新能源或潔淨能源,把他們的使用比率提高,朝着可持續發展的方向邁進。

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