比特幣礦場在中國合法嗎(為什么最大的比特幣挖礦企業在中國)
比特幣網絡的計算能力有相當一部分都在這些架子上。
當我到達我的目的地內蒙古鄂爾多斯時才早上8點，但空氣已經是沉悶和令人難以忍受的熱。 主人載著我開車帶我穿過一扇大門，經過一名睡眼朦朧的保安，進入一個工業庭院，在我能看到的范圍內，這里一直延伸到干燥、貧瘠的鄉村。
我面前是9個有著鮮艷藍色屋頂的倉庫，每個倉庫都裝飾著Bitmain的標志。Bitmain是一家總部位于北京的中國公司，可以說是比特幣行業最重要的公司。 比特大陸出售比特幣挖礦設備：一種專門的計算機，這類計算機用于保持加密貨幣的運行，并為其所有者生產或“挖礦”新的比特幣。 它還使用自己的鉆井平臺來儲存自己擁有或共同擁有和運營的設施。 比特大陸擁有這家公司20%的股份。
比特大陸首席執行官吳忌寒稱，目前運行的比特幣挖礦設備中，70%是由他的公司制造的。 而且，根據英國劍橋大學(University of Cambridge)去年冬天進行的一項研究，這些機器中的大多數很可能是插在中國某個地方的插座上的。
比特大陸幾年前收購了內蒙古的這家挖礦設施，并將其變成了比特幣網絡上最強大的錢廠之一。它把電能轉化為金錢。根據我自己的計算，當我訪問比特幣網絡時，地面上的硬件：大約21000臺計算機：占所有計算能力的4%左右。就像10噸重的鎮紙一樣，這些機器壓在全球分布的比特幣交易賬本上，讓它的頁面永遠不會倒退。這是現有比特幣供應安全的地方。這里是新比特幣的盛宴。
這些機器插入得越快，它們就能越早開始消耗電能并將其轉化為金錢。比特幣挖礦設備的貨架相當于Bitmain鄂爾多斯工廠的7個倉庫的長度，該工廠處于不斷升級的狀態。
挖礦挖取比特幣的過程就像抽獎一樣。比特幣礦工正在競相生產固定長度的哈希-字母-數字字符串，這些字符串是由任意長度的數據計算出來的。他們用三種數據組合產生哈希:新的比特幣交易區塊;區塊鏈上的最后一個塊;和一個隨機數。這些統稱為當前塊的“塊頭”。每次礦工用一個新的隨機數對區塊頭執行哈希函數，他們就會得到一個新的結果。要贏得彩票，礦工必須找到一個以一定數量的0開頭的散列。需要多少個零是一個由比特幣網絡的計算能力決定的變化參數。平均每兩周，挖掘軟件就會根據新比特幣交易區塊的添加速度自動調整前導零的數量：也就是難度級別。該算法的目標是塊與塊之間的延遲為10分鐘。當礦工提高網絡上的計算能力時，他們會暫時提高塊創建的速度。網絡感知到變化，然后逐步提高難度。當礦工的計算機發現一個成功的散列時，它會將區塊報頭廣播給比特幣網絡中的下一個同行，后者會對其進行檢查，然后進一步傳播。
然后發生了兩件事。新的交易被添加到比特幣區塊鏈分類賬中，獲勝的礦工將獲得新鑄造的比特幣獎勵。礦商還向用戶收取少量費用，這些費用是用戶自愿附加在他們的交易上的，作為將他們推到隊列前面的一種方式。這最終是一種以電力換取貨幣的交易，以大量的計算能力為中介。單個礦工中彩票的概率完全取決于該礦工生成新哈希的速度，相對于所有其他礦工的速度之和。在這種情況下，彩票更像是抽獎，相比于其他人，你買的彩票越多，你的名字就更有可能被抽中。
一堆雜亂的網絡電纜證明了這座建筑是以驚人的速度建造和安裝設備的。
這些動態導致了礦商之間爭奪最快、最節能的芯片的競賽。對更快設備的需求催生了一個全新的行業，專門用于滿足比特幣礦工的計算需求。直到2013年底，通用顯卡和現場可編程門陣列(FPGA)的強大功能足以讓你參與競爭。但就在同一年，一些公司開始銷售被稱為專用集成電路(ASIC)的計算機芯片，這是專門為計算比特幣哈希算法而設計的。如今，ASIC已成為所有大型設施的標準技術，包括鄂爾多斯的礦山。當Bitmain在2013年開始生產ASIC時，這個領域充滿了競爭對手——跨國ASIC制造商BitFury;在斯德哥爾摩KnCMiner;美國的蝴蝶實驗室;北京迦南創意;以及分布在中國各地的大約20家其他公司。
比特大陸通過提供大量優質產品獲得了優勢，這是業內其他所有公司都無法做到的。鄂爾多斯的設施幾乎全部配備了比特大陸表現最好的鉆機——Antminer S9。根據該公司的規格，S9每秒能夠產生14萬億哈希，同時每十億哈希消耗約0.1焦耳的能量，總功率約為1400瓦(大約相當于一臺微波爐的消耗)。
雖然BitFury聲稱正在生產性能與S9幾乎相同的芯片，但該公司將其封裝成一種非常不同的產品。它被稱為BlockBox，是一個完整的比特幣挖掘數據中心，BitFury將它放在一個存儲容器中運送給客戶。北京的迦南創意仍在向公眾銷售挖礦設備，但它只提供一種產品，AvalonMiner 741，它的功率只有S9的一半，效率略低。
在鄂爾多斯，比特大陸安裝了其最先進的挖礦設備Antminer S9。
Antminer S9內置189塊ASIC，由臺積電制造公司(全球最大的代工公司)使用其16納米制造工藝制造。
每個ASIC有超過100個核心，所有這些核心都獨立運行，以運行比特幣的SHA-256哈希算法。機器頂部的一個控制板負責協調工作，下載需要散列的區塊頭，并將問題分發給所有的散列引擎，然后這些引擎將反饋解決方案和用于獲取這些數據的隨機數。
比特大陸(Bitmain)集成電路設計總監彼得·霍爾姆(Peter Holm)透露了這個平臺名字的靈感來源，他說:“它有點像蟻群，控制板是指導工人的女王。”
包括比特大陸在內的所有挖礦專用集成電路基本上都在執行相同的計算——SHA-256散列算法——盡管它們的運行方式略有不同。標準算法需要64步才能完成，但在比特幣中，每個區塊頭需要運行兩次，這意味著一個完整的一輪需要128步，而整數加法的工作量很大。“這就是整個設計的主導因素，”弦實驗室(String Labs)的首席密碼學家蒂莫·漢克(Timo Hanke)說，該實驗室位于加州帕洛阿爾托，是一家專注于密碼學的孵化器。這是我們大部分的工作所在。”
內蒙古的電價是世界上最便宜的(每千瓦時4美分，這是政府降低的電價)，這是礦工在這里設廠的主要原因。但這也有一個代價:比特大陸倉庫之外的環境可能很惡劣，尤其是在夏季。
漢克說，盡管有類似的需求，但芯片設計師在構建哈希引擎的方式上存在很大差異。他還曾擔任一家現已倒閉的挖礦鉆機制造商CoinTerra的首席技術官。例如，Bitmain使用流水線: 一種將流程中的步驟連接成鏈的策略，其中一個步驟的輸出就是下一個步驟的輸入。比特的主要競爭對手BitFury選擇不使用這項技術。
挖礦芯片設計中最緊迫的問題是能耗，因為你的投資回報是你花在電力上的錢與你能贏得多少新比特幣之間的差異。
在這里，功率比絕對速度更重要。你設計的加法器不是為了最大可能的速度，而是為了最大的功率能耗，”漢克說。
如果你的工作做得很好，你也會拼命地尋找讓芯片保持涼爽的方法。S9將在38℃以下運行。機器頂部的控制器對環境溫度進行采樣，并相應地設置風扇轉速、電壓和機器時鐘轉速。
但如果你在內蒙古這樣的地方挖礦，這些措施是不夠的。
每個倉庫都用網包裹著以防花粉和灰塵進入。
在鄂爾多斯的倉庫里，黑暗、嘈雜、多風。
一個姓張的年輕人把我帶了進去，在震耳欲聾的呼喊聲中大聲喊叫。“這是涼爽的一面，”他告訴我。倉庫的一整面墻的窗戶都被從窗框上拆了下來，換成了沙漠扇子，扇子是由扭曲的、緊密排列的金屬條組成的面板，上面的一根管道向扇子里澆水。
小張走到兩個裝滿挖礦設備的架子之間的一扇門前，我們走了進去。“這是熱的一面，”他告訴我。我們站在一個空的，明亮的空間，作為該設施的熱轉儲。另一邊所有挖礦機器的排氣扇都從金屬墻上的小洞里伸出來，將熱空氣噴向太空，然后被另一堵滿是巨型金屬風扇的墻壁吹到外面。
由于Antminers需要保持在38°C以下，蒙古不是挖礦設施的理想地點。我7月份去那里的時候，氣溫已經超過40攝氏度好幾天了。在冬季，溫度可降至零下20°C，這一溫度足以讓Bitmain為設施增加隔熱層。灰塵也是個問題，這就是為什么我走過的每一個倉庫的內部都罩著一個精細的織物過濾器。
倉庫一側的窗戶已全部拆除，取而代之的是沙漠扇子——扭曲的金屬面板，上面的管道向其噴水。當空氣通過這些沙漠風扇進入倉庫時，水分蒸發并使內部冷卻。
為了節省降溫費用，一些煤礦經營者選擇了更涼爽的氣候。BitFury還運營著三家大型挖礦設施，其中一家位于冰島，因為那里天氣涼爽。BitFury的首席執行官瓦萊里·瓦維洛夫(Valery Vavilov)解釋說:“世界上許多數據中心30%到40%的電力成本都用于冷卻系統。“這不是我們冰島數據中心的問題。”
另外兩個BitFury礦場位于格魯吉亞共和國第比利斯，那里的天氣要暖和得多。據瓦維洛夫稱，該公司已經與他們的子公司Allied Control開發了一種兩相浸入式冷卻技術。該系統將挖礦機器浸泡在一種名為Novec的介質熱傳導液體中，當它蒸發時，就可以冷卻計算機。該系統現在部署在喬治亞數據中心。
在倉庫炎熱的一側，工業風扇將空氣吹回庭院。這邊的溫度超過40°C(104°F)。
雖然熱對鄂爾多斯的煤礦來說絕對是個問題，但那里的電力非常便宜，每千瓦時只有4美分，還有政府補貼。這大約是英國平均價格的五分之一。該設施唯一的其他成本是鉆機本身以及維持鉆機運轉的幾十名工作人員的工資。
小張就是這個團隊的一員。他最近剛從內蒙古大學畢業，幾個月前才開始在這家煤礦工作。他說自己是一名技術人員，然后指著一個站在氣壓升降機上的人，他正把挖礦鉆機從架子上拉出來。“我就是這么做的，”他告訴我。
S9控制器上的紅燈在檢測到故障時熄滅。像小張這樣的技術人員正在現場掃描架子上生病的鉆機。當他們找到一個，他們把它拉出來，并把它送到一個房子在工廠的其他技術人員診斷問題，修理它，并讓機器回到線上。有時是一個失敗的芯片。有時候是風扇燒壞了。如果發生更嚴重問題，那么這個平臺就會被一路送到比特大陸位于中國東南部深圳的實驗室進行適當的重建。鉆井平臺不插電的每一刻，潛在的收入都在流失。
考慮到我訪問鄂爾多斯時比特幣的價格，該設施的每個挖礦平臺每天能賺大約10美元的比特幣。按照這個速度，這個擁有2萬多臺Antminer鉆井平臺的設備每年可以帶來7000萬美元甚至更多的收入。這只是比特大陸運營的設施之一。
挖礦架的布局正在重新配置，以保持涼爽的一面和炎熱的一面。這些機器安裝在一個貨架上，貨架貫穿整個倉庫的長度。風扇的排列是為了將熱空氣從機器后面噴射到倉庫的熱側，還設置了一個屏障，防止空氣回流。
但由于比特幣的波動性，不可能預測一個礦場的年收入。在我從中國回美國的航班上，比特幣的價格暴跌了25%，從2400美元跌到了1800美元。很快，我走訪的所有公司每天的收入都減少了5萬美元。不到一周，股價就回升，并接近歷史最高水平。
從8年前比特幣誕生之日起，價格波動就在比特幣中很常見，這給礦工帶來了風險和不確定性。芯片制造商分擔了這一風險，尤其是像比特大陸這樣的公司，他們把時間和金錢投入到完全定制的設計中。比特大陸（Bitmain）的國際營銷經理尼尚特·夏爾馬(Nishant Sharma)表示，今年春天比特幣的價格打破紀錄時，S9平臺的銷量翻了一番。但同樣，這不是該公司能夠押注的趨勢。
因此，比特大陸已經開始嘗試多元化。除了比特幣業務，該公司還開始涉足人工智能，并正在開發面部識別硬件，計劃出售給中國的政府部門。
與之競爭的ASIC制造商BitFury也開始從非挖礦中尋求利潤。首席執行官瓦維洛夫表示:“雖然我們在2011年開始時只是一家礦業公司，但從那時起，我們的業務范圍已經顯著擴大。”除此之外，BitFury目前正在為高性能數據中心提供浸入式冷卻技術，這些數據中心與比特幣無關。
軟件可以監控數千臺挖礦鉆機的運行狀態，并在其中一臺在出現故障時向工人發出警報。
對于比特大陸首席執行官吳忌寒來說，追求新的收入來源是保護公司在比特幣中角色的一種方式，他對比特幣技術充滿了崇拜之情。吳忌寒說:“我想讓比特幣取得成功是出于個人原因。”“但作為一家公司，我們不能完全依賴比特幣的成功。這是我們負擔不起的。”
這種不確定性或許可以解釋為什么半導體行業的巨頭們至今都不愿參與競爭。但如果比特幣價格保持高位，這種情況可能會改變。
“這對比特大陸來說是一個真正的證明，他們已經能夠筑起圍欄抵御競爭。但是,你還沒有看到一個英特爾和Nvidia全面進入這個領域,這將是有趣的,看看會發生什么,如果他們這么做了,” Hileman)說,經濟歷史學家的倫敦經濟學院聯合劍橋大學開展了關于一個礦工調查。
地面上的一棟建筑包含了餐廳、操作中心、維修車間和宿舍。幾十名員工管理著整個工廠。他們的工作包括掃描貨架上出現故障的機器，清理冷卻風扇，修理損壞的鉆機，安裝升級后的機器。許多員工都是當地大學工程專業的應屆畢業生。
怎樣才能讓競爭對手加入競爭呢?首先，它必須愿意投入大量資金。在生產出一個原型之前，芯片設計要花費數百萬美元。漢克說:“這需要有激發付錢的意愿。”但他相信這將成為現實。“人們會看到這是有利可圖的，他們會蜂擁而入。”
事實上，這種情況可能已經發生了。今年9月，收入1350億日元(12億美元)的日本公司GMO互聯網集團宣布，它正在利用7納米工藝技術開發自己的挖礦專用集成電路。
對于社區中的一些人來說，這種顛覆將是一個好消息，他們認為比特大陸在挖礦硬件方面的巨大市場地位本身就是對比特幣的威脅。
今年春天，一名開發者在比特大陸的S9 Antminers固件中發現了一個名為Antbleed的“后門”，比特大陸因此引起了一場小騷動。這個后門可能被該公司用來追蹤其機器的位置，并遠程關閉它們。雖然沒有電腦買家會接受這樣的漏洞，但這對比特幣來說尤其麻煩。
在修理廠，工人們手動修理損壞的鉆機，修理風扇和更換芯片。在每個工作站上，清洗后的瓶蓋上都裝滿了新的ASIC，準備好粘合到位。工人們從電路板上拆下散熱器，并更換任何失效的芯片。
比特幣協議旨在鼓勵在礦工之間分配哈希能力，而不是集中。具體的原因是什么?礦工不僅掌握著將哪些交易添加到比特幣區塊鏈的權力，還掌握著比特幣軟件本身的演變。當對協議進行更新時，很大程度上是礦工執行這些更改。如果礦工們聯合起來，選擇不部署來自比特幣核心開發者的更新，他們可能會阻礙交易，甚至導致比特幣分裂成相互競爭的版本。
如果使用像Antbleed這樣的后門，ASIC制造商將有能力有效地壓制那些支持比特幣協議版本但不同意的礦工。例如，如果比特大陸發現自己與其他股東意見不一致，它可以扳動開關，關閉位于鄂爾多斯的整個設施。
吳忌寒表示，后來已經打了補丁的Antbleed只是工程師試圖為客戶創建一個自毀開關時錯誤留下的殘留代碼。有人對這一解釋表示懷疑，但由于S9的固件是開源的，用戶對補丁版本很有信心。不過，這一發現令人吃驚地提醒人們，挖礦業硬件行業需要多元化。
比特幣核心開發者、應用密碼學顧問彼得·托德(Peter Todd)表示:“硬件供應商對比特幣有很大的控制權。”“一個有能力的后門可能極其難以檢測，(可能)充當散列能力的kill switch，讓網絡完全被關閉，或將比特幣置于單個參與者的控制之下。”
今年7月坐在他北京的辦公室里，吳忌寒似乎認為，競爭已經足夠了，或者至少有足夠多的競爭威脅，可以讓比特大陸保持誠實。
“在任何特定領域，都只有一兩個玩家。這就是ASIC業務的本質。如果不是我們，也可能是AMD(高級微設備公司)。可能是英偉達。可能是英特爾。也可能是其他人。”“如果我們做錯了什么，我們可能會被取代。” 吳忌寒說。
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