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區塊鏈永遠不會忘記

Micron Technology | 2019 年 9 月

俗話說,大象永遠不會忘記。區塊鏈也是如此。

記憶體是區塊鏈的核心,區塊鏈是一種開創性的電腦編程語言,其結構在關鍵方面與思維非常相似。就像我們的記憶透過聯想而連結在一起——例如,雞湯的味道可能喚起兒時被呵護的記憶,香水的香味可能讓人想起過去的愛情——交易「鏈」上的每一個代碼「區塊」都與其前面的區塊有著千絲萬縷的聯繫。

就像諺語中的大象一樣,區塊鏈的記憶無懈可擊。由於每個新區塊都包含前一個區塊的「哈希」或代碼行,而且每個區塊在新增之前都必須經過驗證,因此改變區塊鏈是不可能的。交易可以透過後續條目撤銷——例如,把錢寄給某人後再接受退回的錢——但無法被篡改,即使是交易的發起人也無法篡改。

區塊鏈中的交易越多,使用的記憶體就越大。加密貨幣「礦工」會驗證新的交易,並尋找唯一的哈希以分配給這些交易,加密並壓縮每個條目,以保持區塊鏈的安全性和真實性。在沒有金融機構等中介機構監督分類帳的情況下,這些任務至關重要。為了完成工作,礦工們需要大量可用的電腦記憶體和快速的處理速度。

隨著區塊鏈的長度和複雜程度不斷增加,在什麼都不會被遺忘的虛擬世界裡,如果沒有記憶體、儲存裝置和處理能力的不斷進步,這項技術如何發揮其驚人的潛力?

這個問題很重要,因為區塊鏈時代已經到來。很快,它將成為我們所有數位交易的基礎,包括一些我們尚未想象到的交易。目前,開發人員已經在編寫基於區塊鏈的應用程式。 企業正在使用這項技術。 購買和出售比特幣等加密貨幣的消費者也在使用這項技術,而且還有更多的用途即將出現。

只要我們擁有支援區塊鏈的基礎設施,區塊鏈幾乎肯定會改變我們在商業和日常生活中使用運算裝置的方式。充足的電腦記憶體將是關鍵,尤其是用於驗證交易的裝置或「節點」。這樣,即使我們人類忘記了委託給區塊鏈分類帳的交易,我們也可以放心,因為區塊鏈不會忘記。

區塊鏈的運作方式

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區塊鏈的運作方式

我們在數位裝置上執行的任務可分為兩類:交易型和非交易型。寫電子郵件、看視訊和瀏覽網絡在很大程度上是非交易型任務,這意味著我們沒有購買或出售任何東西,也沒有簽訂任何合同協議。不過,我們越來越經常在線上進行交易,如簽訂合同、預訂和購買物品。

網絡處理這些交易的速度已經超過了數位技術出現之前的「模擬」時代。不久前,如果要購物,我們必須前往商店或打電話,然後用現金、信用卡或支票付款。(還記得支票嗎?) 要簽訂合同,我們曾經不得不等待紙質文件郵寄到手,在上面簽字,然後將其寄回。

數位交易則要快得多、方便得多,但也可能不安全,網絡罪犯可能乘機侵入我們的帳戶,獲取我們的社會安全號碼和其他敏感資訊。而且,如今的大多數交易仍然需要銀行、信用卡公司、律師或房地產公司等第三方來處理。區塊鏈則不同。

區塊鏈被設計成一種虛擬公共分類帳,所有人都可以查看,並以不褪色的墨水書寫。每個區塊都是一個檔案,每 10 分鐘建立一個新檔案,包含在它之前的所有交易記錄,按順序排列,並以新交易結束。

用數位術語來說,區塊鏈是一個分散式資料庫,這意味著它既非建立、疊加於中央處理器,亦非儲存於中央處理器。相反,每台用於處理和驗證交易的電腦或「節點」都有一個副本。新增交易時,所有副本會同時發生變化。

就像模擬分類帳通常包括每個條目的日期甚至時間一樣,區塊鏈上的每個區塊都有時間戳,以便每個人可以查看它是何時被新增的。它還包括一個加密簽名,稱為「哈希」,對區塊進行壓縮和加密。

使用者透過私密代碼或「金鑰」存取其交易,金鑰非常機密,甚至連發放金鑰的系統都沒有副本。如果有人丟失了金鑰,就無法解除對其條目進行的加密,也就無法訪問其儲存或記錄的任何內容。私密金鑰丟失會導致人們損失成千上萬美元的加密貨幣,除非他們找到自己的金鑰,否則這些錢將永遠無法找回。

區塊鏈簡史

虛擬錢幣比特幣是區塊鏈最著名的用途。這也是該技術存在的理由。比特幣於 2008 年推出,白皮書將它描述為一種「純粹的點對點版本的電子現金」,發明者是一個或多個使用中本聰 (Satoshi Nakamoto) 筆名的神秘人(其身份至今不明)。世界上第一種加密貨幣多年來一直徘徊於公眾意識的邊緣,直到令人驚訝的事情發生。

2017 年,比特幣在大肆宣傳和炒作下,激發了公眾的想象力,其單位價值從年初的 1,000 美元飆漲至 12 月中旬的近 20,000 美元——漲幅高達 2000%。這一暴漲刺激了新投資者和老牌機構投資者的虛擬「淘金熱」,礦工們——加密貨幣的管理者——搶購執行複雜運算所需的硬體, 造成了短缺

儘管隨後的價值暴跌平息了比特幣的狂熱,但人們對數位現金的興趣似乎並非消失。現在,700 多種「代幣」正在爭奪市場份額,它們的投資者希望比特幣現象能夠重演。加密貨幣繁榮背後的處理能力:記憶體。

加密貨幣市值圖

加密貨幣挖礦

大多數人使用加密貨幣或任何其他形式區塊鏈並不需要特殊的處理器或額外的記憶體。他們只需關注如何使用應用程式或網站完成交易。

而礦工則需要訪問整個區塊鏈來完成他們的工作。在撰寫本文時,比特幣區塊鏈上有 532,698 個區塊,每 8 分 19 秒就有一個新區塊被新增到區塊鏈上,每枚比特幣的價格接近 7,500 美元。

在新增區塊之前,必須為其分配一個唯一的代碼或哈希。找到正確的哈希是一個複雜的過程,需要使用只有電腦才能處理的數學算法。速度是關鍵:在開啟幾百筆交易並將它們捆綁成區塊後,礦工們會爭先恐後地破解謎題。勝出的電腦將獲得獎勵,在撰寫本文時,獎勵是每個區塊 12.5 枚比特幣的「金塊」,或將近 9.4 萬美元,外加區塊中每筆交易的手續費。

因此,獲取報酬需要一台超快的電腦和大量記憶體。要啟動區塊,軟體首先要建立檔案,其佔用的記憶體可達 8 GB。然而,快速處理需要大量的可用記憶體。因此,為了完成繁重的工作,礦工們通常會使用專門為比特幣挖礦設計的專用處理晶片(針對特定應用的積體電路或 ASIC)。這些極為特殊的 ASIC 需要源源不斷獲得資料,以最大限度地提高其解決問題的能力,而如今,DDR4 DRAM 可以提供這種能力。ASIC 的製造和設計成本很高,但有幾家公司已經承擔了這項任務,並正在大規模生產加密貨幣挖礦機,以便在消費市場上銷售。

由記憶體驅動

挖掘非比特幣加密貨幣(包括最廣為人知的代幣,以太幣)的最佳方式是使用顯示卡或視訊卡,這類卡包含稱作圖像處理器 (GPU) 的晶片。這類卡通常用於提高運算能力,以支持電玩遊戲的圖像顯示,但它們對於加密貨幣挖礦同樣重要。

運行時,每個 GPU 平均需要 7 GB 的圖像雙倍資料速率 (GDDR) 記憶體,這是一種特殊的運算記憶體,處理速度比傳統運算記憶體快得多。許多礦工同時使用多個 GPU。

目前的顯示卡採用美光的 GDDR5 和 GDDR5x 繪圖記憶體。下一代顯示卡將採用美光最新的 GDDR6 技術,該技術每秒可處理高達 20 GB 的資料。GDDR6 專為許多高頻寬、速度要求高的應用而設計,包括圖像、網絡和汽車應用。GDDR6 所帶來的速度肯定會讓礦工們獲益良多。

最近發佈的 ASIC 挖礦機聲稱在以太幣挖礦方面的效能超過了 GPU。目前尚未確定的是,挖礦算法是否會進行調整,讓 GPU 重拾優勢,這是某些算法的常見做法。GPU 挖礦的另一個好處是,投資遊戲顯示卡相當於擁有一台功能強大的加密貨幣挖礦機,無需額外的硬體投資。對於 GPU 和 ASIC 挖礦機來說,一個不變的事實是,它們都需要快速、高頻寬的記憶體以發揮優勢。

美光的繪圖業務拓展經理 Bill Randolph 表示:「我們基本上是為遊戲和其他傳統高效能應用研發繪圖記憶體技術。但這種記憶體也非常適合加密貨幣挖礦。」

隨著區塊鏈應用和用途的不斷增長,

對運算記憶體和更快處理速度的需求也在不斷增加。

從比特幣誕生之初,美光技術就一直走在區塊鏈革命和加密貨幣挖礦的前沿。我們的 GDDR 記憶體已成為電玩遊戲玩家的首選,而它提供的記憶體頻寬和速度使區塊鏈技術成為可能。美光 GDDR6 和其他記憶體技術將確保區塊鏈能夠繼續記錄、管理和保護我們的數位交易——而最重要的是,區塊鏈永遠不會忘記。 

用途廣泛

加密貨幣是區塊鏈最廣為人知的用途。但該技術作為一種安全、快速、點對點的機制,激發了開發者和創新者的想象力,將其用於轉移資金和進行各種金融及其他交易。用途包括:

  • 智慧合約。不再需要由銀行、抵押貸款公司、保險經紀人和其他機構處理文書工作,從而避免需要長時間等待的冗長程序 基於區塊鏈的「智慧」合約可在各方(「點對點」)之間直接進行交易,並透過「如果-那麼」條款自動執行。例如:當我向 Z 帳戶存入 X 金額時,房子的產權就歸我了。
  • 智慧交易。使用區塊鏈進行股票市場交易可以大大加快交易速度,降低交易成本。使用透明的去中心化分散式分類帳,無需中介、交易清算和監管,以及拖慢流程的繁瑣文書工作。
  • 智慧能源。區塊鏈數位技術、「智慧」能源網(電力公司使用數位電錶監控能源使用和電力輸送)以及離網太陽能和風能發電的組合,意味著人們和企業可以繞過電力公司直接交易,「點對點」銷售和輸送電力。
  • 智慧供應鏈。利用感測器及其提供的資料,公司可以在區塊鏈上看到供應品和產品的位置、去向和狀態。
  • 智慧健康記錄。區塊鏈分類帳可以儲存、保護和管理患者的醫療記錄,其訪問金鑰只對特定方開放。智慧合約可以讓醫療機構在滿足特定條件後立即向保險公司收取費用,例如在手術完成後,或患者入院或出院時。
  • 智慧護照。開發者社群 Github 已於 2014 年推出了數位護照。使用者拍下自己的照片,用加密的公開金鑰和私密金鑰蓋章以驗證合法性,並提供儲存護照的分類帳的存取權限。
  • 智慧跨境支付。跨國匯款既慢又費錢,而且涉及多家銀行和其他中介機構,出錯的可能性很大。Abra、 Align Commerce Bitspark 等公司已經在提供快速、廉價的區塊鏈匯款服務,區塊鏈開發商 Ripple 正在與銀行合作,以實現當天到帳的國際匯款。
  • 智慧家電。與以往相比,「物聯網」正在將更多的家用電器連接到網絡,使我們能夠遠端管理它們。區塊鏈技術不僅可以保護和幫助我們安全地轉讓電器的所有權,還可以執行「如果-那麼」結構,例如,當冰箱裡的牛奶快喝完時,觸發冰箱自動訂購牛奶並付款。