ASIC Miner

आना कंप्यूटर के पास एक छोटा माइनर देखकर पूछती है कि क्या उसका लैपटॉप भी यही काम कर सकता है। सामान्य कंप्यूटर जरूरी गणनाएँ कर सकता है। लेकिन ASIC इन्हीं के लिए बना है, इसलिए समान ऊर्जा में आम तौर पर कहीं ज्यादा प्रयास कर पाता है। इसका पूरा नाम Application-Specific Integrated Circuit है: किसी खास उपयोग के लिए बना एकीकृत सर्किट। बोलचाल में इन चिपों वाली पूरी माइनिंग मशीन को भी ASIC कहा जाता है। बिटकॉइन माइनर SHA-256 से उपयुक्त संख्यात्मक फिंगरप्रिंट, यानी हैश, खोजता है। उसे सही उत्तर पहले से पता नहीं होता; वह इनपुट बदलकर दोबारा कोशिश करता है। इसी विशेष बनावट ने प्रतिस्पर्धी माइनिंग में सामान्य CPU, ग्राफिक्स प्रोसेसर GPU और प्रोग्राम किए जा सकने वाले FPGA सर्किट की जगह धीरे-धीरे ले ली। लेकिन SHA-256 माइनिंग चिप को आसानी से सामान्य कंप्यूटर में भी नहीं बदला जा सकता। [6] [8]

मान लीजिए एक माइनर 100 TH/s की क्षमता पर 3,000 W विद्युत शक्ति लेता है। ये उदाहरण के अंक हैं, किसी उत्पाद के विनिर्देश नहीं। TH/s प्रति सेकंड ट्रिलियन हैश की इकाई है: यहाँ मशीन हर सेकंड 100 ट्रिलियन प्रयास करती है। इस दर को Hashrate कहते हैं। बिजली का मीटर ऊर्जा मापता है: लगातार 3 kW लेने पर 24 घंटे में 72 kWh खर्च होंगे। बिजली का खर्च निकालने के लिए इस मात्रा को प्रति kWh कीमत से गुणा करते हैं। तुलना के लिए J/TH भी इस्तेमाल होता है: प्रति ट्रिलियन प्रयास ऊर्जा, जूल में। इस उदाहरण में 3,000 / 100 = 30 J/TH। कम मान का अर्थ समान काम के लिए कम ऊर्जा है। मगर मापने का तरीका और सेटिंग समान होनी चाहिए। सिर्फ चिप की दक्षता की तुलना सीधे पूरी मशीन के सॉकेट से लिए गए बिजली के माप से नहीं कर सकते। [7] [8]

माइनर की लगभग सारी ऊर्जा अंत में गर्मी बन जाती है। इसलिए आना को जगह चुनते समय गर्मी बाहर निकालने और बनावट के अनुसार पंखों के शोर का भी ध्यान रखना होगा। छोटे घरेलू माइनर और औद्योगिक मशीन की जरूरतें बहुत अलग हो सकती हैं। ASIC नाम अकेले आकार या बिजली की जरूरत नहीं बताता। चिपों के अलावा उपकरण में बिजली आपूर्ति, वोल्टेज नियंत्रक, कंट्रोलर और माइनिंग चिप वाले बोर्ड होते हैं, जिन्हें hashboards कहते हैं। पंखे या तरल कूलिंग गर्मी हटाते हैं। धूल, खराब पंखा, अनुपयुक्त बिजली आपूर्ति या जरूरत से ऊँची सेटिंग त्रुटियाँ और बंद होने की समस्या पैदा कर सकती है। इसलिए निर्माता के विज्ञापन में सबसे बड़े अंक से ज्यादा उपयोगी पूरी मशीन का संचालन देखना है। [7] [8]

Mining Pool से जुड़ने के बाद आना के माइनर को माइनरों का समन्वय करने वाली सेवा से काम मिलता है। पूल का अपना सॉफ़्टवेयर और संचालक होता है; वह चिप का हिस्सा नहीं है। अकेले माइनिंग करने पर आना को संबंधित व्यवस्था जुटानी होगी। Firmware, यानी उपकरण का नियंत्रण सॉफ़्टवेयर, चिपों को काम देता और परिणाम भेजता है। पहले किसी को लेनदेन जोड़कर ब्लॉक का प्रस्ताव बनाना होता है, जिसे Block Template कहते हैं। Full Node या कोई दूसरा टेम्पलेट प्रदाता इसे देता है। Full Node ऐसा प्रोग्राम है जो बिटकॉइन के नियमों के अनुसार ब्लॉक और लेनदेन की स्वतंत्र रूप से जाँच करता है। BIP22 getblocktemplate इंटरफ़ेस और BIP23 पूल के लिए उसके विस्तार बताते हैं। Stratum V2 काम के लिए Mining Protocol, अपना काम प्रस्तावित करने के लिए Job Declaration और टेम्पलेट देने के लिए Template Distribution अलग रखता है। माइनर लेनदेन चुन सकता है या नहीं, यह व्यवस्था और इन हिस्सों के समर्थन पर निर्भर है। चिप खुद उन्हें नहीं चुनती। [1] [2] [4] [5] [9]

आना को पूल के पैनल में स्वीकृत shares दिखती हैं, जबकि उसकी मशीन ने बिटकॉइन ब्लॉक नहीं खोजा। Share वह परिणाम है जो पूल की आसान शर्त पूरी करता है और किए गए काम का सांख्यिकीय प्रमाण देता है। पूल अपने भुगतान नियमों के अनुसार इस काम को हिसाब में लेता है। Share कोई अतिरिक्त सिक्का या अपने आप ब्लॉक का टुकड़ा नहीं है। बहुत कम मिलने वाला परिणाम ही बिटकॉइन नेटवर्क की कठिन शर्त भी पूरी करता है। उससे ब्लॉक प्रस्तुत किया जा सकता है, लेकिन उसे बाकी सभी जाँचों में भी सही होना होगा। Shares की कठिनाई बदलने से उनके भेजे जाने की दर बदलती है। इससे अपने आप मशीन की वास्तविक क्षमता नहीं बढ़ती और नेटवर्क की माइनिंग कठिनाई भी नहीं बदलती। [4] [6]

मिला हुआ परिणाम नेटवर्क के सामने प्रस्ताव है, दूसरों के लिए आदेश नहीं। Full Node बिटकॉइन के नियम खुद जाँचता है और बहुत शक्तिशाली माइनर का अमान्य ब्लॉक भी खारिज करता है। ASIC से सीमा से ज्यादा इनाम बनाना, बिना अधिकार दूसरों के सिक्के खर्च करना या नोडों को अलग नियम मानने पर मजबूर करना संभव नहीं होता। संचालक फिर भी महत्वपूर्ण निर्णय लेता है: कौन सा firmware, कौन सा पूल और जहाँ संभव हो, ब्लॉक में किन लेनदेन को शामिल करना है। मशीन की दिखाई क्षमता की तुलना पूल के लंबे समय के अनुमान से करना, अस्वीकृत shares, तापमान और असली बिजली खपत देखना उपयोगी है। पूल के अनुमान में छोटी अवधि का उतार-चढ़ाव अकेले खराबी साबित नहीं करता। [5] [10]

दो समान माइनरों का आर्थिक परिणाम अलग हो सकता है। एक अच्छी कूलिंग और सस्ती बिजली के साथ चलता है; दूसरा बार-बार बंद होता और महँगी बिजली लेता है। खरीद मूल्य, उपकरण का घटता मूल्य, पूल शुल्क, बिटकॉइन कीमत, नेटवर्क कठिनाई और ब्लॉकों के लेनदेन शुल्क भी असर डालते हैं। तकनीकी दक्षता लागत वसूल होने का वादा नहीं है। विशेषीकरण ने चिप निर्माण और बड़े माइनिंग केंद्र चलाने की जरूरतें भी बढ़ाई हैं। संकेंद्रण की बात करते समय चिप निर्माता, मशीन मालिक, वास्तविक स्थान और पूल अलग समझने चाहिए। किसी पूल का बड़ा हिस्सा यह साबित नहीं करता कि सभी जुड़ी मशीनें एक ही कंपनी की हैं। [6] [8]

आवृत्ति चिप के काम की रफ्तार तय करती है और वोल्टेज गणना की विश्वसनीयता में मदद करता है। एक ही प्रकार की दो चिपों को अलग सेटिंग चाहिए हो सकती है, क्योंकि निर्माण से विद्युत गुणों में छोटे अंतर आते हैं। Firmware हर चिप या बोर्ड के लिए उचित सेटिंग खोज सकता है। इसे Autotuning कहते हैं। उचित वोल्टेज के साथ आवृत्ति घटाने से J/TH बेहतर हो सकता है, भले कुल Hashrate घट जाए। इसके उलट, ओवरक्लॉकिंग क्षमता बढ़ा सकती है लेकिन बिजली और गर्मी अनुपात से ज्यादा बढ़ सकती हैं। परिणाम उपकरण, कूलिंग और सेटिंग पर निर्भर है। इसलिए सबसे ज्यादा संभव क्षमता लंबे समय के लिए सबसे उचित संचालन नहीं होती। [7]

गणना का आधार 80-बाइट ब्लॉक हेडर है, जिसमें ब्लॉक की मुख्य जानकारी संक्षेप में होती है। इसमें संस्करण, पिछले ब्लॉक का हैश, लेनदेन का सार देने वाला Merkle Root, समय, nBits में एन्कोड किया गया कठिनाई का लक्ष्य और 32-बिट Nonce फ़ील्ड होते हैं। SHA-256(SHA-256(header)) का अर्थ SHA-256 दो बार लगाना है; header यही ब्लॉक हेडर है। परिणाम के हैश को संख्या की तरह पढ़ते हैं। जरूरी कार्य प्रमाण के लिए वह लक्ष्य से बड़ा नहीं होना चाहिए: hash ≤ target। चिप स्थिर इनपुट भागों के मध्यवर्ती परिणाम दोबारा इस्तेमाल कर गणना तेज कर सकती है। लेकिन नोड परिणाम और सही लक्ष्य जाँचते हैं, निर्माता के सर्किट का विन्यास नहीं। ब्लॉक की वैधता के बाकी नियम फिर भी लागू रहते हैं। [6] [10]

Nonce में 2^32 संभावित मान हैं। तेज माइनर इन्हें जल्दी आजमा लेता है, इसलिए व्यवस्था को दूसरे डेटा भी बदलने होते हैं। Extranonce, Coinbase Transaction में एक सहायक मान है। यह ब्लॉक का पहला विशेष लेनदेन है जिसमें माइनिंग इनाम होता है। उसे बदलने पर लेनदेन, उससे बना Merkle Root और अगली गणना का इनपुट बदलते हैं। समय फ़ील्ड nTime को अनुमत सीमाओं में या उचित संस्करण बिटों को भी बदला जा सकता है। BIP320 प्रस्ताव कुछ बिट सामान्य उपयोग के लिए आरक्षित करने का वर्णन करता है; यह नेटवर्क के नियम अनदेखे करने की अनुमति नहीं है। Stratum V2 काम इस तरह बाँटने की माँग करता है कि मशीनें एक ही उम्मीदवार पर बेकार प्रयास न दोहराएँ। ये तरीके चिपों को नई संभावनाएँ देते हैं, प्रति ब्लॉक इनाम नहीं बढ़ाते। नया BIP323 प्रस्ताव BIP320 की जगह लेने और इस काम के लिए संस्करण के 24 बिट आरक्षित करने का सुझाव देता है। Stratum V2 के मौजूदा विनिर्देश में BIP323 का संदर्भ दिया गया है। फिर भी इसकी स्थिति Draft, यानी मसौदा, है: प्रस्ताव प्रकाशित करने भर से बिटकॉइन के नियम नहीं बदलते। [3] [4] [11]