Mining trong lĩnh vực crypto đang được nhiều nhà đầu tư chú ý đến, đặc biệt là khi giá Bitcoin đang có xu hướng tăng mạnh và đạt đỉnh cao nhất từ trước đến nay vào tháng 11/2021. Vậy, mining là gì? Hãy cùng hiểu rõ hơn về quá trình mining, cách hoạt động của nó và tại sao nó lại quan trọng đối với hệ thống blockchain. Bên cạnh đó, lợi ích cũng như những thách thức mà thợ đào phải đối mặt trong quá trình này là gì?

Mining là gì?

Mining (Đào coin) là một quy trình tính toán và công nghệ cực kỳ phức tạp, giải quyết các thuật toán liên quan trên Blockchain nhằm xác minh các giao dịch của người dùng và thêm vào sổ cái công khai của blockchain. Nhờ đó, thông tin về các giao dịch được xác thực và lưu trữ trên hệ thống blockchain, đảm bảo tính bảo mật và phi tập trung cho blockchain cũng như đồng tiền mã hóa được xây dựng dựa trên cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW).

 

Có thể nói, mining là một yếu tố quan trọng, giúp blockchain hoạt động trơn tru mà không cần có một cơ quan trung ương quản lý và kiểm soát.

 

Mining là gì
Mining là gì

Những người tham gia vào quá trình đào được gọi là thợ đào (miner). Lý do tại sao quy trình trên được gọi là "đào" (mine), là bởi vì giống như bất kỳ loại tài nguyên tự nhiên nào khác, đa phần coin hay token được tạo ra với tổng cung cố định. Ví dụ: nguồn cung tối đa Bitcoin có thể được tạo hoặc đào ra là 21 triệu.

 

Vậy, tương tự như khi khai thác kim cương, vàng hoặc các loại khoáng sản khác từ lòng đất, với tiền mã hóa, người dùng cần đầu tư máy móc để tạo hoặc đào ra coin. Tiếp đó, miner sẽ cạnh tranh với nhau để giải các bài toán phức tạp, người giải quyết nhanh nhất sẽ có quyền tạo block mới và được nhận phần thưởng khối.

 

Cần lưu ý rằng quy trình giải toán này được thực hiện hoàn toàn bởi máy tính. Vì vậy, chỉ cần sở hữu máy tính mạnh hơn một chút, miner hoàn toàn có thể tăng khả năng chiến thắng trong cuộc đua này.

Một phòng máy chủ đào coin tại trung tâm dữ liệu BitRiver ở Bratsk, Nga
Một phòng máy chủ đào coin tại trung tâm dữ liệu BitRiver ở Bratsk, Nga

Hiện nay, việc khai thác ngày càng trở nên khó khăn hơn khi phần thưởng khối giảm đi đáng kể. Theo số liệu thống kê tính đến tháng 03/2022, hơn 94% BTC đã được khai thác. Trung bình cứ 4 năm Bitcoin halving một lần, kéo theo đó phần thưởng sau khi đào sẽ giảm đi một nửa. Đồng nghĩa với việc cơ hội kiếm lời từ việc đào Bitcoin ngày càng thấp đi.

 

Như vậy, mining là quy trình nhằm:

 

  • Tạo và đưa coin mới lưu thông ra thị trường, đồng thời xác nhận các giao dịch đang diễn ra.
  • Kiểm tra các hành vi gian lận và Double Spending (Gian lận lập chi - được biết đến như một hình thức gian lận dùng số dư của một tài khoản mà sử dụng hai giao dịch khác nhau).
  • Duy trì sổ cái một cách phi tập trung.

Cơ chế hoạt động của mining

Quy trình mining có thể tóm gọn như sau:

 

  • Xác nhận giao dịch: Người dùng gửi và nhận Bitcoin thông qua mạng. Các giao dịch này sẽ tạm thời được gửi đến một nơi gọi là memory pool (bể nhớ). Công việc của một thợ đào là xác minh tính hợp lệ của các giao dịch đang chờ xử lý này và sắp xếp chúng vào các block.
  • Thiết lập block mới: Hãy xem một block như là một trang sổ cái blockchain và miner sẽ ghi chép nhiều giao dịch (cùng với các dữ liệu khác) vào đây. Cụ thể hơn, một node khai thác là người chịu trách nhiệm thu thập các giao dịch chưa được xác nhận từ bể nhớ và lắp ráp chúng thành một candidate block (Khối ứng cử viên - một thuật ngữ được sử dụng để chỉ một khối mới được tạo ra và đang chờ được thêm vào blockchain). Các miners cạnh tranh nhau để giải quyết một bài toán toán học phức tạp (thông qua quá trình tính toán) được gọi là "proof-of-work" (bằng chứng của công việc). Miner nào giải quyết bài toán này đầu tiên sẽ có quyền tạo một khối mới chứa các giao dịch đã xác nhận.
  • Xác nhận và phân phối phần thưởng: thợ đào sẽ cố gắng chuyển đổi block này thành một block hợp lệ. Để làm điều này, thợ đào phải giải quyết các bài toán học phức tạp. Nếu khai thác block thành công, miner nhận được phần thưởng khối bao gồm một phần tiền mã hóa được tạo mới cùng phí giao dịch.
Quy trình mining
Quy trình mining

Để nắm rõ hơn, quy trình mining sẽ phải thông qua các bước:

Bước 1: Băm (Hash) các giao dịch

Như đã chia sẻ, bước đầu tiên để đào một block là lấy các giao dịch đang chờ xử lý từ bộ nhớ và đưa chúng, từng cái một, thông qua một hàm băm (hash function). Hàm băm là một loại thuật toán mật mã đặc biệt, có khả năng chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành một chuỗi mã hóa duy nhất có độ dài cố định.

 

Theo đó, băm của mỗi giao dịch bao gồm một chuỗi số và chữ cái được sử dụng như một định danh. Băm giao dịch đại diện cho tất cả thông tin chứa trong giao dịch đó.

 

Ngoài việc băm và liệt kê từng giao dịch một cách riêng lẻ, thợ đào còn thêm một giao dịch tùy chỉnh, trong đó họ gửi cho chính họ phần thưởng khối. Giao dịch này được gọi là giao dịch coinbase và thông qua đó, một đồng coin mới được tạo ra. Trong hầu hết các trường hợp, giao dịch này sẽ được ghi lại đầu tiên trong một block mới, xếp theo sau là tất cả các giao dịch đang chờ xác nhận.

Ví dụ về hash function
Ví dụ về hash function

Bước 2: Tạo cây Merkle

Sau khi giao dịch được băm ra, các băm này sẽ được sắp xếp, quản lý thành một cây Merkle (còn được gọi là cây băm).

 

Cây Merkle (Merkle tree) là một cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống crypto, nhằm tăng cường tính bảo mật và hiệu suất của việc xác minh các giao dịch trong mạng blockchain. Cây Merkle lấy cảm hứng từ tên của nhà khoa học máy tính Ralph Merkle, người đã đề xuất ý tưởng này vào những năm đầu của thập kỷ 1980.

Cấu trúc của cây Merkle
Cấu trúc của cây Merkle

Để tạo cây, phía thợ đào cần:

 

  • Xây dựng cây từ các giao dịch: Mỗi block trong blockchain chứa nhiều giao dịch. Theo đó, các mã băm (hash) của từng giao dịch được tính toán và sắp xếp thành các cặp.
  • Tạo các node con: Các cặp mã băm được kết hợp và lại tiếp tục tính toán mã băm cho các cặp mới. Quá trình này được lặp lại cho đến khi chỉ còn lại một mã băm duy nhất, được gọi là "root hash". Root hash là tổng hợp của tất cả các mã băm cấp dưới, và do đó, bất kỳ thay đổi nào trong một mã băm nhỏ cũng sẽ làm thay đổi mã băm của gốc cây.

Bước 3: Tìm tiêu đề block hợp lệ (định danh khối)

Mỗi block có một mã hash duy nhất được dùng để định danh cho block đó. Mã này còn được gọi là tiêu đề block (block header). Khi tạo block mới, miner sẽ kết hợp mã hash của block trước đó với mã root hash của block được đề xuất của họ để tạo ra một mã block hash mới. Ngoài ra, thợ đào cũng phải thêm một thông số ngẫu nhiên được gọi là nonce.

 

Như vậy, tóm gọn lại, để có thể xác thực block được đề xuất của mình, thợ đào cần kết hợp mã root hash, mã hash của block trước đó, một nonce và đưa chúng qua một hàm băm. Miner phải làm đi làm lại quy trình này nhiều lần cho đến khi họ có thể tạo ra một mã hash hợp lệ.

 

Mã root hash và mã hash của block trước đó không thể thay đổi, vì vậy thợ đào phải liên tục thay đổi giá trị nonce cho đến khi tìm được mã hash hợp lệ. Để được xem là hợp lệ, đầu ra (mã block hash) phải nhỏ hơn một giá trị mục tiêu nhất định được quy định bởi giao thức. Trong khai thác Bitcoin, mã blockhash phải bắt đầu bằng một dãy số không nhất định.

Cấu trúc của block header
Cấu trúc của block header

Bước 4: Phát hành block đã đào

Như đã chia sẻ, các thợ đào phải băm lại tiêu đề block sử dụng các giá trị nonce khác nhau. Họ phải liên tục làm như vậy cho đến khi tìm thấy một giá trị băm hợp lệ. Sau đó, miner có thể phát hành block này lên mạng lưới. Tất cả các node khác sẽ kiểm tra xem block và giá trị băm của nó có hợp lệ không và nếu có, họ sẽ thêm block mới vào bản sao của blockchain của họ.

 

Như vậy, block ứng cử đã trở thành block được xác nhận và tất cả các thợ đào sẽ chuyển sang đào block tiếp theo.

Một block hoàn chỉnh ra đời
Một block hoàn chỉnh ra đời

Lợi ích và rủi ro khi mining

Lợi ích

  • Tạo coin mới: Khi một miner thành công giải quyết một block và thêm nó vào blockchain, thợ đào sẽ được nhận coin mới và một khoản phí giao dịch. Điều này giúp duy trì nguồn cung coin và khuyến khích người tham gia đóng góp vào mạng.
  • Xác minh giao dịch: Các miner chịu trách nhiệm xác minh tính hợp lệ của các giao dịch trong mạng blockchain. Việc kiểm tra và xác minh giao dịch giúp đảm bảo rằng chỉ các giao dịch hợp lệ mới được ghi vào blockchain. Điều này giúp ngăn chặn các giao dịch lừa đảo và bảo vệ tính toàn vẹn của dữ liệu trong hệ thống.
  • Hỗ trợ phát triển hệ sinh thái: Việc mining mang lại thu nhập cho các miner và để tăng lợi nhuận, thợ đào thường dùng khoản tiền đó để duy trì hoạt động và nâng cấp hệ thống. Nhờ đó hệ sinh thái crypto có thể mở rộng và phát triển, từ việc cung cấp dịch vụ khai thác, phát triển ứng dụng mới, tạo ra các dịch vụ liên quan đến blockchain, đến nâng cấp cơ sở hạ tầng và công nghệ.
Mining thu hút được nhiều sự chú ý bởi khả năng kiếm lời cũng như nhiều lợi ích khác
Mining thu hút được nhiều sự chú ý bởi khả năng kiếm lời cũng như nhiều lợi ích khác

Rủi ro

  • Chi phí cao: Việc đào coin khó khăn, đòi hỏi sử dụng các loại máy đào mạnh mẽ và mới nhất, dẫn đến chi phí ban đầu khá cao. Thêm vào đó, tiền lời kiếm được không đảm bảo đủ để trả cho các chi phí điện nước, bảo trì máy móc...
  • Rủi ro về lợi nhuận: Vì thị trường crypto biến động phụ thuộc vào tâm lý cộng đồng, giá trị của coin tương đối bấp bênh. Nếu giá giảm mạnh thì coin đào ra cũng sẽ mất giá trị hoàn toàn.
Chỉ số tiêu thụ điện khi đào Bitcoin, theo số liệu của Cambridge
Chỉ số tiêu thụ điện khi đào Bitcoin, theo số liệu của Cambridge

Các phương pháp mining hiện nay

Có nhiều cách để khai thác coin, tuy nhiên, phổ biến nhất là năm cách dưới đây:

Mining bằng CPU

Central Processing Unit (CPU) Mining là phương pháp sử dụng CPU của máy tính để thực hiện các chức năng băm được yêu cầu bởi mô hình PoW. Vào những ngày đầu của mạng lưới Bitcoin, độ khó, chi phí khai thác cũng như những bất cập khi tham gia đào coin còn tương đối thấp. 

 

Vì vậy, thợ đào có thể dùng CPU thông thường để xử lý giao dịch, do đó, bất kỳ ai cũng có thể thử khai thác BTC và các loại tiền mã hóa khác.

 

Tuy nhiên, hiện nay, ngày càng nhiều người khai thác coin và kéo theo đó là tỷ lệ băm mạng cũng tăng lên, lợi nhuận từ việc đào coin cũng giảm đi nhiêu. Ngoài ra, sự xuất hiện của các phần cứng chuyên dụng để mining đã khiến cho việc khai thác bằng CPU gần như không thể thực hiện được. 

 

Hiện nay, khai thác bằng CPU có lẽ không còn là một lựa chọn khả thi nữa, vì tất cả các nhà khai thác đều chuyển sang sử dụng phần cứng chuyên dụng.

Một hệ thống đào coin bằng CPU tại gia
Một hệ thống đào coin bằng CPU tại gia

Mining bằng GPU

Đơn vị xử lý đồ họa (Graphics Processing Units - GPU) được thiết kế để có thể xử lý đa dạng các ứng dụng cùng một lúc. Mặc dù chúng thường được sử dụng cho các trò chơi video hoặc kết xuất đồ họa, GPU cũng có thể được sử dụng để đào coin.

 

GPU khá rẻ và linh hoạt hơn so với phần cứng đào ASIC phổ biến. Chúng có thể được sử dụng để đào một số altcoin nhưng hiệu suất của chúng phụ thuộc vào độ khó và thuật toán đào coin.

NVIDIA GeForce 3060 Ti - Một trong những GPU phù hợp để đào coin tốt nhất hiện nay
NVIDIA GeForce 3060 Ti - Một trong những GPU phù hợp để đào coin tốt nhất hiện nay

Mining bằng ASIC

Mạch tích hợp đặc thù ứng dụng (Application-Specific Integrated Circuit - ASIC) được thiết kế để phục vụ chuyên dụng cho một mục đích cụ thể. 

 

Trong lĩnh vực crypto, ASIC là phần cứng chuyên dụng được thiết kế để giúp thợ đào mining dễ dàng hơn. Ưu điểm của ASIC là tính hiệu quả cao nhưng đồng thời cũng rất đắt tiền. Vì các máy khai thác ASIC rất chất lượng nên giá của một ASIC cao hơn nhiều so với CPU hoặc GPU.

 

Ngoài ra, vì công nghệ ASIC cải tiến liên tục nên các mô hình ASIC cũ sẽ không còn sinh lời và do đó, miner cần thường xuyên thay thế các linh kiện này. Như vậy, khai thác ASIC trở thành một trong những phương thức đào coin tốn kém nhất.

Avalon - một trong những máy ASIC đầu tiên trên thế giới, được trình làng vào năm 2013
Avalon - một trong những máy ASIC đầu tiên trên thế giới, được trình làng vào năm 2013

Mining pool

Mining Pool còn được gọi là hội thợ đào, là một nhóm các thợ đào (miner) tập hợp lại với nhau để tăng tính hiệu quả và tăng cường khả năng khai thác các khối blockchain để nhận phần thưởng khối. Nói cách khác, Mining Pool cung cấp cho các thợ đào một cơ hội để họ cùng nhau hợp tác đào Bitcoin hoặc Altcoin một cách hiệu quả hơn.

 

Công việc đào Bitcoin hoặc Altcoin có thể được so sánh với việc tham gia xổ số. Nếu user là một thợ đào và có một máy tính với tốc độ Hashrate là 1TH trong khi tổng Hashpower của mạng lưới Bitcoin là 1 Petahash, thì người dùng chỉ có 1/1000 cơ hội để đào được một block trong khoảng thời gian 10 phút.

 

Tuy nhiên, nếu miner tham gia vào một mining pool cùng với các thợ đào khác, user có thể tăng khả năng đào thành công. Bằng cách hợp tác với các thợ đào khác, người dùng có thể tăng tỷ lệ Hashrate để tăng khả năng đào được các khối blockchain.

 

Lợi nhuận của người dùng sẽ được chia sẻ theo tỷ lệ Hashrate mà user đóng góp vào pool. Ví dụ, nếu thợ đào có 1TH trong một pool có tổng cộng 100TH và pool đó đào được 20 Bitcoin, miner sẽ nhận được 1% lợi nhuận, tương đương với 0,2 Bitcoin.

Những nhóm khai thác Bitcoin lớn nhất hiện nay
Những nhóm khai thác Bitcoin lớn nhất hiện nay

Phương pháp Cloud Mining

Đây là một hình thức đào coin gián tiếp được thực hiện bởi các công ty, tổ chức trung gian. Các công ty này chịu trách nhiệm toàn bộ các công việc từ thiết kế, tổ chức, sắp xếp giàn khai thác đến duy trì hoạt động, bảo dưỡng hoặc thậm chí là nâng cao hiệu suất. 

 

Thay vì tự thiết kế và thiết lập giàn khai thác, user có thể thuê các công ty trung gian này để làm giúp. Các tổ chức trung gian sẽ sử dụng công nghệ đám mây cloud mining để khai thác coin.

 

Ưu điểm của hình thức này là:

 

  • Tốc độ khai thác được duy trì ổn định và có thể nâng cao lên được.
  • Tiết kiệm thời gian chuẩn bị và thiết kế, đặc biệt khi user không có nhiều kiến thức chuyên sâu về việc thiết kế giàn khai thác.
  • Giảm thiểu một số chi phí như mua sắm máy móc, tiền bảo trì hệ thống, tiền điện...

 

Tuy nhiên, hình thức này cũng có một số hạn chế như:

 

  • Phải thanh toán một khoản tiền lớn ngay từ ban đầu bởi giá trị hợp đồng rất cao.
  • Rủi ro khi ký kết hợp đồng với các công ty khai thác không uy tín, do đó, bạn cần phải chọn các đối tác tin cậy để làm việc.
Vào năm 2022, Binance Pool cũng trình làng dịch vụ cloud mining
Vào năm 2022, Binance Pool cũng trình làng dịch vụ cloud mining

Liệu có thể làm giàu từ mining trong năm 2023

Việc khai thác coin tuy có thể mang lại lợi nhuận, tuy nhiên, user buộc phải cân nhắc kỹ lưỡng, quản lý rủi ro và nghiên cứu các phương thức đào. Quy trình trên liên quan đến việc đầu tư và rủi ro, chẳng hạn như chi phí phần cứng, biến động giá và những thay đổi xoay quanh giao thức tiền mã hóa. 

 

Để giảm thiểu những rủi ro này, thợ đào nên thực hiện các thực hành quản lý rủi ro và đánh giá các khoản chi phí và lợi ích có thể thu được từ việc khai thác trước khi bắt đầu.

 

Khả năng sinh lời từ mining phụ thuộc vào một số yếu tố. Một trong số đó là sự thay đổi của giá tiền mã hóa. Khi giá tăng, giá trị tiền pháp định fiat của phần thưởng khai thác cũng tăng theo. Ngược lại, lợi nhuận có thể giảm không phanh.

Giá coin sẽ ảnh hưởng rất lớn đến lợi nhuận khi mining
Giá coin sẽ ảnh hưởng rất lớn đến lợi nhuận khi mining

Tính hiệu quả của phần cứng khai thác cũng là yếu tố quan trọng trong việc xác định lợi nhuận của đào coin. Phần cứng khai thác có thể sẽ rất tốn kém, do đó, thợ đào phải cân bằng chi phí của phần cứng với phần thưởng khối mà mình có thể nhận được. Một yếu tố khác cần xem xét là chi phí điện; nếu quá cao, nó có thể vượt quá thu nhập và người dùng không thể sinh lời từ mining.

 

Ngoài ra, user cần phải thường xuyên nâng cấp phần cứng khai thác, vì chúng có xu hướng trở nên lỗi thời khá nhanh. Các mẫu mới sẽ vượt trội hơn những mẫu cũ và nếu thợ đào không đủ ngân sách để nâng cấp máy móc, miner sẽ gặp khó khăn trong việc cạnh tranh với những đối thủ khác.

 

Cuối cùng, giao thức thay đổi cũng sẽ ảnh hưởng đến lợi nhuận khi đào coin. Ví dụ, sự kiện halving của Bitcoin có thể ảnh hưởng đến lợi nhuận khai thác vì nó sẽ cắt giảm một nửa phần thưởng khối. 

Đến năm 2024, vì sự kiện Halving, nên phần thưởng khối của user giảm xuống còn 3,125 BTC
Đến năm 2024, vì sự kiện Halving, nên phần thưởng khối của user giảm xuống còn 3,125 BTC

Ngoài ra, Ethereum đã chuyển hoàn toàn từ cơ chế PoW sang cơ chế PoS vào tháng 9 năm 2022 nên các thợ đào sẽ không còn có thể khai thác ETH theo cách như trước đây, thay vào đó, họ sẽ trở thành những validator (người xác thực) theo cơ chế đồng thuận Proof of Stake.

Tổng kết

Với sự phát triển của tiền mã hóa, việc khai thác coin đã trở thành một lĩnh vực thu hút sự quan tâm của nhiều người. Tuy nhiên, để trở thành một thợ đào thành công, user cần phải có kiến thức vững vàng về công nghệ, cũng như thực hiện các bước quản lý rủi ro và đánh giá các khoản chi phí và lợi ích có thể thu được từ mining trước khi bắt đầu.