Đào Bitcoin là gì? Cách tính lợi nhuận khi đào Bitcoin

Đào Bitcoin là gì? Cách tính lợi nhuận khi đào Bitcoin

Đào Bitcoin là một thuật ngữ dùng để mô tả việc xử lý và xác nhận thanh toán trên hệ thống mạng lưới Bitcoin. Điều đó giúp cho thông tin về các giao dịch được xác thực và lưu trữ trên hệ thống Blockchain.

Khái niệm đào Bitcoin

Bất kỳ ai cũng có thể tham gia đào Bitcoin bằng cách vận hành một ứng dụng trên máy tính. Ngoài việc hoạt động trên máy tính truyền thống, một số công ty đã thiết kế ra phần cứng dành riêng cho việc khai thác Bitcoin, giúp việc xử lý các giao dịch và tạo khối mới nhanh hơn, hiệu quả hơn các máy tính thông thường. Để có thể xác nhận giao dịch và gắn kết vào chuỗi Blockchain, các thiết bị này phải giải quyết được những bài toán học mật mã đặc biệt.

Bitcoin là một hệ thống phân cấp và không có bên thứ ba nào đứng ra làm trung gian điều khiển nó. Việc đào Bitcoin sẽ giúp cho chúng ta xác nhận giao dịch từ người A sang B, hoặc ngăn chặn người A thực hiện hành vi gian lận (Double Spending) khi giao dịch cùng một lúc với B và C.

Trong mạng lưới Bitcoin, mỗi một thợ mỏ phải cạnh tranh với những thợ mỏ khác để trở thành người đầu tiên giải quyết được bài toán mà hệ thống đưa ra. Thợ mỏ sẽ được thưởng cho một lượng Bitcoin tương ứng cho với mức phí giao dịch mà họ xử lý. Đồng thời nhận được phần thưởng bổ sung cho mỗi khối Bitcoin khai thác, hiện tại là 12,5 BTC/khối.

Do phần thưởng cho mỗi khối Bitcoin khai thác quá cao, nên sự cạnh tranh giữa các thợ mỏ trở nên gắt gao hơn. Có tới hàng trăm nghìn siêu máy tính đang tìm cách khai thác khối Bitcoin tiếp theo. Ước tính công suất khai thác Bitcoin của toàn hệ thống Blockchain này bằng 500 siêu máy tính hàng đầu thế giới gộp lại và nhân thêm 1000 lần. Sự cạnh tranh không ngừng của các thợ mỏ giúp gia tăng sức mạnh của mạng lưới Bitcoin. Sức mạnh của mạng lưới Bitcoin rất quan trọng đối với sự sống còn của hệ thống. Nếu kẻ tấn công có sức mạnh tính toán vượt quá một nửa sức mạnh của hệ thống thì nguy cơ đảo ngược giao dịch sẽ xảy ra (Tấn công 51%).

Cùng với sự cạnh tranh khốc liệt đó, hệ thống phần cứng phải “tiến hoá” đi theo sức mạnh tính toán của hệ thống Bitcoin. Bắt đầu thời sơ khai bằng việc sử dụng sức mạnh khiêm tốn của máy tính cá nhân – gọi là CPU. Nhưng rồi các thợ mỏ phát hiện ra rằng việc sử dụng card đồ hoạ GPU để khai thác sẽ được lợi hơn và hiệu quả hơn. Khi việc xử lý các giao dịch Bitcoin trở nên nhanh hơn, các thợ mỏ lại nhận ra rằng thiết lập nhiều card đồ hoạ trên cùng một máy tính sẽ gia tăng sức mạnh hơn nữa.

Nhưng cả CPU và GPU vẫn chưa phải là sự lựa chọn hoàn hảo nhất, vì nó chỉ hiệu quả khi hoạt động đa nhiệm và tiêu tốn rất nhiều điện năng, trong khi việc đào Bitcoin chỉ cần làm duy nhất một việc là giải mã các hàm băm. Cùng với việc Bitcoin được ủng hộ rộng rãi và giá trị ngày càng tăng, một thiết bị chỉ dành cho riêng cho việc khai thác Bitcoin ra đời: Application Specific Integrated Circuit, hay còn gọi tắt là ASIC. ASIC là một con chip với sức mạnh giải mã vô cùng hiệu quả so với CPU và GPU. Do đó ASIC là lựa chọn giúp bảo vệ mạng lưới Bitcoin tốt nhất cho đến nay.

Năm 2013 là một năm của công nghệ ASIC khi rất nhiều công ty bước vào cuộc đua tạo ra con chip có sức mạnh lớn nhất. Nhưng tất cả chỉ tập trung vào tối ưu hoá hiệu quả hoạt động mà bỏ qua phần chi phí điện năng cho quá trình đào Bitcoin.

Vì chi phí điện năng để đào Bitcoin rất lớn nên nhiều nhóm thợ mỏ đã liên kết lại với nhau và xây dựng một trung tâm dữ liệu gọi là trang trại khai thác Bitcoin tại những địa điểm có chi phí điện năng rẻ, chẳng hạn như ở Iceland (Genesis Mining) hay khu vực Tân Cương – Tây Tạng.

Việc đào Bitcoin vẫn tiếp tục phát triển mạnh hơn và an toàn hơn cho đến hôm nay, cho dù phần thưởng cho mỗi khối Bitcoin đã giảm từ giữa năm 2016.Một tiến bộ đáng kể trong công nghệ khai thác là việc tạo ra các hồ khai thác (mining pool), đó là một cách liên kết sức mạnh cá nhân của thợ mỏ lại để gia tăng xác suất giải bài toán nhanh hơn. Sau đó mới chia nhỏ phần thưởng ra cho các thợ mỏ góp phần. Hiện nay đa số các hoạt động đào Bitcoin đều diễn ra tại Trung Quốc.

Đào Bitcoin là hoạt động giải mã toán học

Một trong những đặc tính quan trọng của Bitcoin là khan hiếm. Đặc tính này được quy định thông qua thuật toán của Bitcoin, khiến cho số lượng đồng tiền này bị giới hạn ở mức 21 triệu, với số Bitcoin thưởng cho mỗi khối mới được đào thành công giảm dần theo thời gian. Đồng Bitcoin cuối cùng dự kiến được khai thác vào năm 2140.

Thuật toán Bitcoin quy định, mỗi khối mới phát sinh trong một khoảng thời gian chứa đựng (1) thông tin về các giao dịch mới phát sinh trong khoảng thời gian đó, (2) thông tin được mã hóa một chiều của các giao dịch trong khối liền trước nó trong Blockchain, và (3) một tham số để giải bài toán.

Trước hết, thông tin về các giao dịch mới phát sinh trong một khoảng thời gian được gói vào trong một khối. Sau đó thông tin này được mã hóa bằng thuật toán SHA-256 (Secure Hash Algorithm). Đây là thuật toán mã hóa bất cứ dữ liệu nào thành một kết quả dài 256 bit, tức 64 ký tự bao gồm chữ và số. Ví dụ, cụm từ ‘U23 Việt Nam lập kỳ tích lọt vào trận chung kết U23 Châu Á’ sau khi mã hóa bởi thuật toán SHA – 256 sẽ được kết quả là ‘f6679d7151d85fc4ea1ac4047ae4cdba7a2ed836652672c8f2178f695f45cef9’.

Kết quả này sau đó tiếp tục được ghép với kết quả mã hóa của một giao dịch khác kế tiếp bằng thuật toán SHA-256 (double hashing) cho tới khi còn hai kết quả hashing của các giao dịch trong khối này sau khi mã hóa. Quá trình này tạo thành một cây nhị phân gọi là Merkle Tree.

Tới đây, hai kết quả này được ghép lại và mã hóa để tạo thành một kết quả hashing sau cùng. Kết quả hashing sau cùng này gọi là Gốc (Merkle Root). (Hình minh họa)

Hình 1. Quá trình hashing tạo thành cây nhị phân Merkle Tree.

Hình 1. Quá trình hashing tạo thành cây nhị phân Merkle Tree.

Kết quả hashing sau cùng này được ghép cùng các thông tin khác trong khối, bao gồm (1) kết quả hashing của khối trước đó, (2) nhãn thời gian ghi chép việc khởi tạo khối, (3) tham số chạy Nounce là biến chạy ngẫu nhiên có vai trò đặc biệt quan trọng. Các thông số này tiếp tục được mã hóa để tạo ra kết quả hashing cuối cùng của khối mới khởi tạo đó.

Kết quả hashing cuối cùng này sẽ có dạng chuỗi ký tự 256 bit (64 ký tự), chẳng hạn có dạng ‘0000641727781545e50c0235823c9ae0785d419499cc5a5dcdff2332a53f0f7f’.

Thuật toán Bitcoin quy định, một khối mới chỉ có thể được khởi tạo khi thợ mỏ tìm được kết quả hashing cuối cùng này nhỏ hơn giá trị mục tiêu (Target Value) đang được duy trì trong hệ thống Blockchain. Chẳng hạn, với Target value mà hệ thống đang duy trì là ‘00007bbd6491304360d142bd5f32610214937c263b0bc6c44b3ac04574b62d4c’, thì kết quả hashing ở trên được coi là hợp lệ, bởi vì các ký tự đầu ‘00006’ nhỏ hơn ‘00007’ của Target Value.

Sau đó, kết quả này sẽ ngay lập tức được chuyển tới các khối khác trong mạng lưới để xác nhận. Sau khi có đa số (trên 50%) số khối trong Blockchain xác nhận kết quả, khối mới chính thức được tạo thành.

Nếu như kết quả chưa hợp lệ, tham số động Nounce sẽ được thay đổi ngẫu nhiên cho tới khi nào có một thợ mỏ tìm được tham số thỏa mãn tiêu chí hệ thống đặt ra, đó là kết quả hashing nhỏ hơn Target Value của hệ thống. Khi đó khối mới sẽ được tạo thành, và thợ mỏ khai thác được khối đó sẽ được thưởng một số lượng Bitcoin nhất định.

Như vậy, ‘bài toán’ mà các thợ mỏ phải giải chính là việc tìm ra tham số Nounce thỏa mãn tiêu chí của hệ thống. Khi số lượng thợ mỏ càng lớn, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh Target Value thấp xuống để đảm bảo thời gian để tạo thêm một khối mới duy trì ở khoảng 10 phút.

Hình 2. Minh họa quá trình Proof of Work.

Hình 2. Minh họa quá trình Proof of Work.

Quá trình tìm kiếm tham số Nounce ngẫu nhiên này gọi là ‘Proof of Work’ (Bằng chứng công việc), rất tốn kém điện năng để duy trì năng lực tính toán của hệ thống, khiến cho Bitcoin được cho là có giá trị, bởi việc tìm kiếm thêm các đồng Bitcoin mới sẽ ngày càng tốn kém nguồn lực điện năng.

Toàn bộ quá trình những người tham gia mạng lưới cùng tìm kiếm tham số Nounce để tạo ra kết quả hashing hợp lệ này nhằm xác nhận việc tạo thành các khối mới, hay chính là việc xác nhận các giao dịch mới, được gọi là mining. Như vậy, toàn bộ lượng điện năng khổng lồ mà các thợ mỏ đang tiêu thụ được sử dụng để chạy các phép toán ngẫu nhiên, một việc không có nhiều ý nghĩa.

Một số người chỉ trích việc này làm tiêu tốn nguồn lực của quốc gia. Giáo sư John Quiggin thuộc Đại học Queensland đã tính ra rằng, cứ nửa giờ, mạng lưới Bitcoin sử dụng một lượng điện năng gần tương đương với lượng điện các hộ gia đình bình thường tại Mỹ dùng trong một năm, với giả định các hộ gia đình bình thường tại Mỹ tiêu thụ điện năng từ 10.000 tới 12.000 kWh/năm. Tức là, lượng điện năng này tương đương với lượng điện cần thiết để tạo ra 4 Bitcoin, với mức giá hiện tại ở khoảng hơn 8.000 USD/Bitcoin.

Một số người khác cho rằng, đặc tính tiêu tốn nguồn lực này khiến cho Bitcoin thực sự là một tài sản có giá trị, bởi việc tạo ra đồng tiền mật mã này yêu cầu tốn kém chi phí.

Với những người giao dịch Bitcoin thông thường, việc hiểu được cơ chế kỹ thuật tạo ra đồng Bitcoin sẽ phần nào giúp nhận thức đầy đủ hơn về đồng tiền này. Qua đó, mỗi người sẽ có đánh giá khách quan về việc Bitcoin thực sự có giá trị hay không.