關(guān)于比特幣WK與HASH

挖礦(下稱WK)一直是2020~2021的熱點(diǎn)話題，一直持續(xù)到今天，今天我們想聊聊用FPGA進(jìn)行WK的核心是什么，以及為什么會(huì)現(xiàn)在鮮有用FPGA進(jìn)行挖礦的了？

WK在挖什么？

大家都在聊WK，那么這個(gè)礦是什么？這個(gè)其實(shí)很多人都了解的，就是虛擬數(shù)字“幣”，最著名的就是Bitcoin。

今天我們的主題并不是Bitcoin，也不是區(qū)塊鏈這些，而是WK（以Bitcoin為例）。

WK實(shí)際上就是通過(guò)一系列算法，計(jì)算出符合要求的哈希值（HASH），從而爭(zhēng)取到記賬權(quán)。這個(gè)過(guò)程實(shí)際上就是試錯(cuò)的過(guò)程，一臺(tái)計(jì)算機(jī)每秒產(chǎn)生的隨機(jī)HASH碰撞次數(shù)越多，先計(jì)算出正確HASH的概率就越大。

這就是WK的本質(zhì)。

關(guān)于比特幣WK與HASH

今天第一個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)介紹類項(xiàng)目，關(guān)于比特幣WK與HASH。

https://github.com/ray33ee/BitcoinHash-Verilog

項(xiàng)目關(guān)于HASH組成以及在WK中的應(yīng)用，作者很用心的手繪了很多框圖幫助我們理解，同時(shí)也有Verilog描述。

關(guān)于比特幣任務(wù)生成器

在使用FPGA集群進(jìn)行挖礦需要使用CPU接收任務(wù)，所以需要一個(gè)任務(wù)接收的FPGA，現(xiàn)在一般使用ZYNQ，以前也有軟核，下面這個(gè)項(xiàng)目就是關(guān)于比特幣任務(wù)生成器。

https://github.com/Canaan-Creative/MM

Miner Manager 是一個(gè)比特幣任務(wù)生成器固件，適合 FPGA 和更快的礦機(jī)，它內(nèi)部有 LM32 CPU，適合 XC6SLX16 等小型 FPGA。

關(guān)于比特幣礦工

一

https://github.com/teknohog/Xilinx-Serial-Miner

https://github.com/teknohog/Open-Source-FPGA-Bitcoin-Miner

這個(gè)是已經(jīng)應(yīng)用并淘汰的比特幣WK程序，一個(gè)使用Xilinx FPGA實(shí)現(xiàn)，一個(gè)使用Altera實(shí)現(xiàn)的。

二

https://github.com/kmod/bitcoin_mining

一個(gè)簡(jiǎn)單的比特幣挖掘系統(tǒng)，用于 Digilent Nexys 3 fpga 板上.

https://github.com/fpgaminer/fpgaminer-vanitygen

一個(gè)功能性的，實(shí)驗(yàn)性的項(xiàng)目，性能較低。

https://github.com/byingyang/mojo-miner

為 mojo fpga 開發(fā)板開發(fā)的比特幣礦工

https://github.com/jackproudfoot/fpga-bitcoin-miner

ECE350 最終項(xiàng)目

https://github.com/dawood95/BitcoinMinerFPGA

ECE350 最終項(xiàng)目

https://github.com/jkiv/shapool-core

針對(duì) Lattice iCE40 比特幣礦工

https://github.com/xtrinch/fpga-bitcoin-miner

針對(duì) Lattice ECP5

https://github.com/dawood95/BitcoinMinerFPGA

ECE 337 最終項(xiàng)目

https://github.com/ivandavid14/Bitcoin

EE454 最終項(xiàng)目

https://github.com/jesstherobot/llbitcoin

https://github.com/ailuropoda0/BitcoinMiningAlgorithm

三

https://github.com/WebKingdom/bitcoin_asic

這個(gè)就是今天的第三個(gè)主角ASIC，這是一個(gè)ASIC比特幣礦工。

GPU、ASIC和FPGA算力對(duì)比

上面介紹的項(xiàng)目大家不用太在意，大部分都是落后的架構(gòu)和算力（不然我也不敢介紹），主要是大家可以學(xué)習(xí)比特幣SHA256算法實(shí)現(xiàn)原理，之前有個(gè)比較火的網(wǎng)站（https://fpga.guide/）現(xiàn)在也封掉了，F(xiàn)PGA挖礦基本也處于淘汰的狀態(tài)了，所以我們?cè)倩仡^看看為什么FPGA被淘汰了？

通過(guò)以上的項(xiàng)目在Vivado中在XC7A200T上的算力及功耗如下：

功耗約為0.5W，算力功耗比約為200MHash/sW。

而GPU呢？

在https://technical.city/en/video/bitcoin-rating 算力榜很容易得到數(shù)據(jù)：

（較老的數(shù)據(jù)）算力功耗比最高不會(huì)超過(guò)6MHash/sW。

最后就是ASIC，以螞蟻區(qū)塊鏈運(yùn)算機(jī)DR5 35T版本為例，其算力為35THash/s，功耗為1610W，算力功耗比約為21739MHash/sW。

經(jīng)過(guò)以上對(duì)比，高下立判，不解釋。

PS:GPU挖礦是最簡(jiǎn)單易行的，插上顯卡，下載個(gè)軟件就可以了。

總結(jié)一下：雖然ASIC已經(jīng)淘汰了FPGA，但是FPGA真的一無(wú)是處嗎？

通過(guò)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)FPGA其實(shí)在某些方面還是優(yōu)于GPU的，但是為什么現(xiàn)在鮮有用FPGA WK呢？其實(shí)這是一個(gè)誤區(qū)，一些好的幣種肯定被ASIC取代了（第一個(gè)用FPGA挖礦的礦機(jī)是中國(guó)人制造的，創(chuàng)造者是中國(guó)人南瓜張（張楠賡，嘉楠耘智創(chuàng)始人））。在一些小眾的幣種里FPGA還是有一席之地的。

FPGA礦機(jī)的幾個(gè)特點(diǎn)：

1、通過(guò)上面的對(duì)比，F(xiàn)PGA的算力功耗比比GPU低很多；

2、FPGA可以通過(guò)升級(jí)讓礦機(jī)挖取不同算法的POW幣種；

3、優(yōu)化得當(dāng)，算力比GPU高很多；

4、當(dāng)算法內(nèi)存需求小、并行性較高時(shí)，其優(yōu)勢(shì)較GPU更高；

5、風(fēng)險(xiǎn)較ASIC低，每個(gè)幣種都有不同算法，ASIC更新周期較慢，而且一旦“幣潮”前期的投入基本沒(méi)了，對(duì)于一個(gè)小公司可能就GG了。

（上面的對(duì)比反正就是拿我的優(yōu)勢(shì)對(duì)比你的劣勢(shì)，XX對(duì)比法則！@）

最后點(diǎn)綴一下主題：“FPGA WK”的本質(zhì)是什么？

通過(guò)上面一些Bitcoin的WK算法，我們能看出WK的本質(zhì)其實(shí)就是并行實(shí)現(xiàn)挖取不同幣種所需要的算法，比如SHA256或者Scrypt等。不能說(shuō)在WK領(lǐng)域FPGA被淘汰了，而是在受歡迎的幣種里被淘汰了，在小幣種里還是受歡迎的，由于其“可重構(gòu)”的特點(diǎn)更適合在不同幣種之間進(jìn)行切換，硬件成本也低，或許哪一天這個(gè)領(lǐng)域突然就火起來(lái)了?；蛟S你也可以先制作一個(gè)可以用FPGA進(jìn)行WK的幣種，讓全世界為你瘋狂~

審核編輯 ：李倩