دستگاه ماینر چیست؟ انواع سخت‌افزارهای استخراج را بشناسید

استخراج (ماینینگ) یا همان اثبات کار (Proof Of Work) اصلی‌ترین سازوکاری است که امنیت بسیاری از 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 مختلفی دارد، اما در حال حاضر از عبارت ماینر بیشتر برای دستگاه‌های مخصوص ای‌سیک (ASIC) استفاده می‌شود. پس از مطالعه این مقاله، با انواع سخت‌افزارهای استخراج به‌طور کامل آشنا می‌شوید.

ماینر یا سخت‌افزار استخراج چیست؟

ماینر یا دستگاه ماینر به سخت‌افزارهایی گفته می‌شود که در فرایند استخراج ارزهای دیجیتال مورداستفاده قرار می‌گیرند. استخراج ارزهای دیجیتال به توان پردازشی بسیار بالایی نیاز دارد و نقش 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. به‌طور 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 ابتدایی 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 گسترش شبکه، قدرت هش شبکه بیت کوین به‌اندازه‌ای بالا رفت که دیگر استفاده از این پردازنده‌ها سودآور نبود؛ تا جایی که بعضاً کل میزان بیت کوین استخراج‌شده، کفاف هزینه برق دستگاه را نمی‌کرد. به‌تدریج استفاده از این سخت‌افزار در استخراج سایر ارزهای دیجیتال نیز کارآیی خود را از دست داد.

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

همچنین بخوانید: آموزش تصویری استخراج مونرو (آپدیت جدید)

تیم توسعه‌ 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 فرایند حل مسائل پیچیده ریاضی برای اضافه‌کردن اطلاعات مربوط به تراکنش یک ارز دیجیتال در دفترکل توزیع‌شده یا بلاک چین آن ارز با استفاده از GPU گفته می‌شود.

به عبارت 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 قابلیت برای محاسبه هش بلاک در فرایند ماینینگ استفاده کرد. همانند CPU، از GPU نیز 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 از جمله اتریوم را با استفاده از کارت گرافیک استخراج کرد.

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

مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر (FPGA)

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

راه‌اندازی 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 مانند بهره‌وری انرژی و سهولت 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؛ در حالی که یک FPGA با قدرت هش ۸۲۶ مگاهش بر ثانیه، فقط به ۸۰ وات توان نیاز دارد. این پیشرفت چشمگیر، امکان ساخت اولین مزارع استخراج بیت کوین را فراهم کرد.

دستگاه‌های FPGA کارآیی بسیار بهتری نسبت به CPU و GPUها داشتند. نسخه‌های جدیدتر آنها که عملکرد بهتری داشتند خیلی سریع به بازار عرضه می‌شدند و علاوه بر این، طراحی آنهاً نیز نسبتا ساده بود و هزینه توسعه، طراحی و به‌کارگیری پایینی داشتند. با این حال، مدت اندکی بعد از تسلط این دستگاه‌ها بر صنعت استخراج، دستگاه‌های ای‌سیک هم از لحاظ کمّی و هم از لحاظ کیفی گسترش 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 عوامل باعث شد تا بازدهی 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 حال، هنوز می‌توان از این دستگاه‌ها برای استخراج برخی 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 به‌طور اختصاصی برای استخراج ارز دیجیتال طراحی می‌شود. به‌طور 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 توسعه و بزرگ‌ترشدن شبکه بلاک چین‌ها و افزایش سختی شبکه و به‌دنبال آن، سودآورنبودن کارت‌های گرافیکی برای استخراج برخی ارزها ایجاد شدند.

همچنین، دستگاه‌های ماینر ASIC به چیپ‌های ریزپردازنده و حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) در کامپیوتر شباهت دارند؛ با این تفاوت 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 داده‌های مربوط 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 می‌شود. 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. برخی از ریزتراشه‌ها با سیگنال‌های آنالوگ و برخی با سیگنال‌های دیجیتال کار می‌کنند.

ای‌سیک‌ها از چیپ‌هایی تشکیل شده‌اند که از نظر کارآیی، سرعت عملیاتی و توان مصرفی، به مراتب بهتر از تراشه‌های معمولی هستند. اما از طرفی، قابلیت انعطاف و توسعه‌پذیری تراشه‌های معمولی را ندارند؛ چراکه یک کاربرد خاص به‌صورت سخت‌افزاری درون آنها تعبیه شده است. بنابراین 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، به‌طوری که اگر تعداد تراشه‌های موردنیاز از حد خاصی کمتر باشد، تولید آن از دید اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

در حال حاضر، 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، همچنان بر بازار سخت‌افزارهای ماینینگ تسلط دارد و همچنین 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 پرونده اعلام شد. در حال حاضر میکرو بی‌تی سازنده دستگاه‌های واتس‌ ماینر (Whatsminer) است و در زمینه تولید تجهیزات ماینینگ از رقبای اصلی بیت مین محسوب می‌شود.

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

برند و مدل	قدرت پردازش	مصرف برق	تاریخ عرضه به بازار
Bitmain Antminer S۱۹ XP (140Th)	۱۴۰Th/s	۳۰۱۰W	Jul ۲۰۲۲
MicroBT Whatsminer M۵۰S	۱۲۶Th/s	۳۲۷۶W	Jul ۲۰۲۲
Bitmain Antminer S۱۹ Pro	۱۱۰Th/s	۳۲۵۰W	May ۲۰۲۰
Bitmain Antminer S۱۹	۹۵Th/s	۳۲۵۰W	May ۲۰۲۰
MicroBT Whatsminer M۳۰S	۸۶Th/s	۳۲۶۸W	Apr ۲۰۲۰
Canaan AvalonMiner ۱۲۴۶	۹۰Th/s	۳۴۲۰W	Jan ۲۰۲۱
Bitmain Antminer S۱۷+	۷۳Th/s	۲۹۲۰W	Dec ۲۰۱۹
Bitmain Antminer S۱۷ Pro	۵۳Th/s	۲۰۹۴W	Apr ۲۰۱۹
MicroBT Whatsminer M۳۱S	۷۰Th/s	۳۲۲۰W	Apr ۲۰۲۰
MicroBT Whatsminer M۲۰S	۶۸Th/s	۳۳۶۰W	Aug ۲۰۱۹
StrongU STU-U8 Pro	۶۰Th/s	۲۸۰۰W	Sep ۲۰۱۹
MicroBT Whatsminer M۲۱S	۵۶Th/s	۳۳۶۰W	Jun ۲۰۱۹
Ebang Ebit E۱۲+	۵۰Th/s	۲۵۰۰W	Sep ۲۰۱۹

جمع‌بندی

ماینر، سخت‌افزار یا دستگاهی است که از آن برای استخراج ارزهای دیجیتال مبتنی بر اثبات کار استفاده می‌شود. 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 ممکن است. زمانی که گفته می‌شود «دستگاه ماینر»، معمولاً منظور همان دستگاه ای‌سیک است.

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