Le Centre Bitcoin a déménagé en Mongolie intérieure , où le charbon sale alimente des dispositifs semi-conducteurs sophistiqués
Quand j'arrive à destination dans la préfecture d'Ordos en Mongolie intérieure, il est encore 8 heures du matin, mais l'air est déjà lourd et déprimant. Mon maître nous emmène par la porte, devant le garde endormi et dans la cour industrielle, qui s'étend à travers la campagne sèche et déserte, à perte de vue.
Devant moi se trouvent neuf entrepôts aux toits bleu vif, dont chacun a le logo de Bitmain, une entreprise chinoise basée à Pékin, probablement l'entreprise la plus influente de l'industrie du bitcoin. Bitmain vend des appareils pour l'extraction de Bitcoin - des ordinateurs spéciaux qui exécutent des logiciels de crypto-monnaie et qui produisent ou «exploitent» de nouveaux bitcoins pour leurs propriétaires. Ils utilisent également leur propre équipement dans les usines, qu'ils possèdent en tout ou en partie. Cette usine Bitmain détient 20%.
Jihan Wu, directeur de Bitmain, affirme que 70% de tous les appareils d'extraction de Bitcoin actuellement utilisés sont fabriqués par son entreprise. Selon une étude réalisée par l'Université de Cambridge l'hiver dernier, la plupart de ces machines devraient être branchées dans des prises quelque part en Chine.
Bitmain a acheté cette usine minière en Mongolie intérieure il y a quelques années et l'a transformée en l'une des usines de trésorerie les plus puissantes du réseau Bitcoin. Elle transforme littéralement l'électricité en argent. Selon mes calculs, leur matériel - environ 21 000 ordinateurs - est responsable de 4% de la puissance de traitement totale du réseau Bitcoin.
Comme les presse-papiers de dix tonnes, ces machines exercent une pression sur la base de données de transactions distribuées, qui est le bitcoin, empêchant ses pages de revenir en arrière. C'est là que la sécurité des stocks de bitcoins existants est assurée. C'est là que naissent de nouveaux.
Le processus d'extraction de bitcoins fonctionne comme une loterie. Les mineurs sont en concurrence dans la production de hachages - points alphanumériques de longueur fixe, calculés sur la base de données de longueur arbitraire. Ils produisent des hachages en combinant trois données: de nouveaux blocs de transaction Bitcoin; dernier bloc blockchain; nombre aléatoire. Tout cela est généralement appelé «en-tête de bloc» pour le bloc en cours. Chaque fois que les mineurs hachent un en-tête de bloc avec un nouveau nombre aléatoire, ils obtiennent un nouveau résultat. Pour gagner à la loterie, le mineur doit trouver un hachage commençant par un certain nombre de zéros.
Le nombre de zéros varie en fonction de la puissance de traitement connectée à l'appareil. En moyenne, toutes les deux semaines, un logiciel d'exploration de données corrige le nombre de zéros non significatifs - le niveau de complexité - en étudiant la vitesse d'ajout de nouveaux blocs de transaction. L'algorithme essaie de réaliser un délai de 10 minutes entre les blocs. Lorsque les mineurs augmentent la puissance de traitement du réseau, ils augmentent temporairement la vitesse de création de blocs. Le réseau suit les changements et augmente le niveau de complexité. Lorsque l'ordinateur du mineur trouve un hachage gagnant, il distribue l'en-tête de bloc à ses voisins du réseau, qui le vérifient et le distribuent davantage.
Ensuite, deux choses se produisent. Une nouvelle transaction est ajoutée à la base distribuée, la blockchain, et le mineur gagnant est récompensé par de nouveaux bitcoins. Il reçoit également un petit pourcentage, que les utilisateurs ajoutent éventuellement à leurs transactions afin de les rapprocher du début de la file d'attente. En fait, il s'agit de l'échange d'électricité contre des pièces, effectué grâce à la médiation d'énormes quantités de calcul. La probabilité de gagner à la loterie pour un mineur particulier est déterminée par la vitesse à laquelle il peut produire de nouveaux hachages par rapport à la vitesse de tous les autres mineurs. Cela ressemble à une loterie de billets, où plus vous achetez de billets, plus il est probable que votre nom sera retiré du chapeau.
Tout cela a conduit à la course des mineurs pour l'accumulation des puces les plus rapides et les plus économes en énergie. Les demandes d'équipement plus rapide ont donné naissance à une nouvelle industrie dédiée exclusivement aux besoins informatiques des mineurs de bitcoins. Jusqu'à la fin de 2013, les cartes graphiques ordinaires et le FGPA étaient suffisamment puissants pour courir. Mais cette année, les entreprises ont commencé à vendre des circuits intégrés à usage spécial (ASIC), destinés à travailler avec l'algorithme de hachage Bitcoin. Aujourd'hui, ASIC est la norme pour les grandes usines, y compris la ferme Ordos. Lorsque Bitmain a commencé à produire des ASIC en 2013, il y avait de nombreux concurrents dans ce domaine: BitFury, un fabricant multinational d'ASIC; KnCMiner de Stockholm; Butterfly Labs aux États-Unis; Canaan Creative à Pékin; et environ 20 autres sociétés chinoises.
Bitmain a pris les devants en offrant des produits de la meilleure qualité en grande quantité, que d'autres ne pouvaient pas gérer. L'usine d'Ordos utilise presque tous les meilleurs équipements de Bitmain, l'Antminer S9. Selon les spécifications de l'entreprise, le S9 peut broyer 14 térahashs, soit 14 billions de hachages par seconde, consommant 0,1 J par gigacheh, ce qui équivaut à une puissance totale de 1400 watts (ce qui est comparable à un micro-ondes).
Bien que BitFury prétend produire des puces presque similaires à S9, la société les a emballées dans un produit complètement différent. Il s'agit de BlockBox, c'est un centre de données minières complet livré aux clients dans un conteneur pour le transport de marchandises. Beijing Canaan Creative vend toujours des appareils d'exploitation minière à un large éventail de personnes, mais ne propose qu'un seul produit, AvalonMiner 741 - deux fois moins puissant et moins efficace que S9.
Antminer S9 se compose de 189 puces ASIC fabriquées par Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (la plus grande usine au monde) sur une technologie de processus de 16 nm.
Chaque puce ASIC possède plus de 100 cœurs qui exécutent indépendamment des algorithmes de hachage SHA-256. Le panneau de contrôle en haut de la machine coordonne son travail, télécharge l'en-tête du bloc de hachage et répartit la tâche entre tous les composants l'informant des solutions trouvées et des nombres aléatoires utilisés.
«C'est comme une colonie de fourmis où le panneau de contrôle est l'utérus qui contrôle les travailleurs», explique Peter Holm, directeur du développement des circuits intégrés chez Bitmain, expliquant l'origine du nom.
Tous les ASIC miniers effectuent des calculs essentiellement similaires - l'algorithme de hachage SHA-256 - bien qu'ils l'abordent un peu différemment. Pour terminer l'algorithme standard, 64 étapes sont nécessaires, mais dans le cas du bitcoin, il fonctionne deux fois pour chaque en-tête de bloc, ce qui signifie qu'il y a 128 étapes qui utilisent activement l'addition d'entiers. «Cela dicte l'ensemble du schéma», explique Timo Hanke, le cryptographe en chef de String Labs, un incubateur de Palo Alto. «Si quelqu'un veut l'optimiser, il doit optimiser l'ajout. Le travail principal se poursuit dans ce domaine. »
La Mongolie intérieure a certains des prix de l'électricité les plus bas (4 cents US le kWh grâce aux subventions gouvernementales), c'est pourquoi les mineurs s'y installent. Mais le climat en dehors de Bitmain est terrible, surtout en été.
Malgré des besoins similaires, il existe une grande variété de systèmes qui résolvent le problème du hachage, explique Hanke, qui travaillait auparavant en tant que directeur technique du fabricant d'équipement minier désormais fermé, CoinTerra. Par exemple, Bitmain utilise le pipelining - une stratégie qui constitue une chaîne d'étapes de processus dans laquelle la sortie d'une étape est l'entrée d'une autre. Le concurrent de Bitmain, BitFury, a abandonné cette technologie.
Le principal problème dans le développement de puces pour l'exploitation minière est l'efficacité énergétique, car votre profit est la différence entre l'argent dépensé en électricité et les bitcoins que vous avez gagnés.
«L'énergie est plus importante que la vitesse nominale. Vous ne concevez pas de puces pour une vitesse maximale, vous les développez pour une efficacité énergétique maximale », explique Hanke.
Si vous faites tout correctement, vous considérez toujours la nécessité de refroidir les puces. Le S9 devrait fonctionner à des températures inférieures à 38 ° C. Le contrôleur en haut de la machine mesure la température ambiante et contrôle la vitesse du ventilateur, la tension et la vitesse d'horloge.
Mais ces mesures ne suffisent pas si vous exploitez en Mongolie intérieure.
À l'intérieur du hangar d'Ordos, il fait sombre, bruyant et venteux. Un jeune homme du nom de Zhang me conduit à l'intérieur, criant un bruit assourdissant. «C'est le côté cool», dit-il. Le long du mur du hangar, toutes les fenêtres ont été remplacées par des ventilateurs du désert - des panneaux de bandes métalliques torsadées et hermétiques, arrosés avec de l'eau d'un tuyau par le haut.
Zhang va à la porte entre deux étagères avec du matériel, et nous la traversons. "C'est le côté chaud", dit-il. Nous nous tenons dans une pièce vide et bien éclairée qui sert à évacuer la chaleur. Les ventilateurs soufflants de l'équipement minier de l'autre côté de la paroi métallique dépassent des petits trous, soufflant de l'air chaud dans la pièce, d'où sort un autre mur de ventilateurs métalliques géants.
L'équipement n'a pas besoin d'air plus chaud que 38 ° C, et la Mongolie n'est pas un endroit idéal pour une usine minière. En juillet, quand j'y suis allé, la température s'est maintenue à 40 ° C pendant plusieurs jours. Et en hiver, il peut descendre jusqu'à –20 ° C, c'est pourquoi il a fallu ajouter une isolation thermique aux hangars. Il provoque également de la poussière et de la poussière, c'est pourquoi toutes les pièces sont clôturées avec des filtres en tissu.
Windows remplacé par des fans du désert. Les panneaux métalliques sont lavés à l'eau d'un tuyau. Lorsque l'air pénètre dans la pièce, l'eau s'évapore et la refroidit.Pour économiser sur le refroidissement, certains mineurs choisissent des climats plus frais. BitFury possède trois grandes usines minières, dont l'une est située en Islande, profitant du climat frais. «De nombreux centres de données dans le monde dépensent 30 à 40% de leur argent lorsqu'ils paient de l'électricité pour le refroidissement», explique Valery Vavilov, directeur de BitFury. "Pour notre centre de données islandais, ce n'est pas un problème."
Deux autres usines BitFury sont situées à Tbilissi, en Géorgie, où le temps est beaucoup plus chaud. Selon Vavilov, la société a développé une technologie de refroidissement submersible diphasique en collaboration avec une filiale d'Allied Control. Le système immerge l'équipement dans le fluide de transfert de chaleur diélectrique Novec qui refroidit les ordinateurs pendant l'évaporation. Ce système est mis en œuvre dans les centres de données géorgiens.
Les ventilateurs industriels soufflent de l'air chaud. De ce côté, la température dépasse 40 ° C.Et bien que la chaleur à Ordos soit un problème, l'électricité ici est très bon marché - seulement 4 cents US par kWh [
environ 2,4 roubles - env. perev. ], grâce aux subventions publiques. C'est environ cinq fois moins que le coût moyen de l'énergie en Grande-Bretagne [le
coût moyen de l'électricité pour la population en Russie est de 3,1 roubles. par kW ∙ h // env. perev. ]. Les dépenses restantes sont dépensées uniquement sur les ordinateurs eux-mêmes et les salaires de plusieurs dizaines de personnes qui les soutiennent en état de marche.
L'un d'eux est Zhang. Il a récemment obtenu son diplôme universitaire en Mongolie intérieure et a commencé à travailler dans l'usine il y a quelques mois à peine. Il se fait appeler technicien et désigne une personne debout sur un élévateur pneumatique et sortant de l'équipement des racks. «Je fais ça», me dit-il.
Le panneau de commande S9 a une lumière rouge qui s'éteint lorsque des problèmes surviennent. Des techniciens comme Zhang recherchent du matériel défectueux dans les racks. Le trouvant, ils le retirent et l'envoient dans un bâtiment spécial sur le territoire de l'usine, où d'autres techniciens identifient le problème, le résolvent et rendent l'ordinateur. Parfois, une puce échoue. Parfois, un ventilateur s'éteint. Dans les cas plus graves, l'ordinateur est envoyé au laboratoire Bitmain à Shenzhen, dans le sud-est de la Chine. Chaque seconde lorsque l'ordinateur ne fonctionne pas est un profit perdu.
Étant donné le coût du bitcoin au moment de ma visite à Ordos, chaque ordinateur d'usine gagnait 10 $ par jour. À cette vitesse, toute l'usine, qui contient plus de 20 000 ordinateurs Antminer, peut réaliser un bénéfice de 70 millions de dollars par an. Et ce n'est qu'une des usines de Bitmain.
Boucliers thermiques. Les racks d'ordinateurs sont situés sur le côté froid du hangar et les ventilateurs soufflent de l'air chaud vers le côté chaud.
En raison de la volatilité du bitcoin, il est impossible de prédire le profit annuel d'une ferme minière. Alors que je revenais de Chine aux États-Unis, le coût du bitcoin a chuté de 25%, passant de 2 400 $ à 1 800 $. En conséquence, toute l'usine que j'ai visitée a commencé à donner 50 000 $ de moins par jour. Depuis une semaine, les prix sont revenus et approchent d'un record.
Les fluctuations de prix connues du réseau Bitcoin depuis le jour où il est apparu il y a huit ans alourdissent les mineurs de risques et d'incertitudes. Ce fardeau est partagé avec les fabricants de puces, en particulier ceux comme Bitmain, qui investissent du temps et de l'argent dans le développement à partir de zéro. Selon Nishant Sharma, directeur du marketing international chez Bitmain, lorsque les prix du Bitcoin ont atteint ce printemps, les ventes de S9 ont doublé. Mais l'entreprise ne peut pas suivre cette tendance.
Bitmain a donc opté pour la diversification. En plus de l'activité Bitcoin, la société a commencé à travailler avec l'intelligence artificielle et développe des équipements de reconnaissance faciale, qu'elle prévoit de vendre au gouvernement chinois.
Leur concurrent ASIC, BitFury, est également à la recherche d'industries non minières. «En 2011, nous avons ouvert une entreprise spécifiquement dédiée à l'exploitation minière, mais depuis, elle s'est considérablement développée», explique Vavilov. Entre autres choses, BitFury vend la technologie de refroidissement submersible à des centres de données haute performance qui ne sont pas occupés à travailler avec des bitcoins.
Quelque chose ne va pas. Le logiciel qui suit le travail de milliers de mineurs informe les employés de leurs échecs.Pour le directeur de Bitmain Jihan Wu, trouver de nouvelles sources de profit est un moyen de protéger la place que l'entreprise occupe dans le réseau Bitcoin, qu'il décrit avec tendresse. "Pour moi, le succès du bitcoin était une aspiration personnelle", explique Wu. - Mais l'entreprise ne peut pas être basée sur un seul succès du bitcoin. Nous ne pouvons pas nous le permettre. »
L'incertitude peut s'expliquer par le fait que les géants de l'industrie des semi-conducteurs ne sont pas encore parvenus. Mais si la valeur des bitcoins reste élevée, cela peut changer.
«En faveur de Bitmain dit qu'ils ont réussi à repousser leurs concurrents. Mais vous n'avez pas encore vu comment Nvidia ou Intel entrent dans ce secteur, et il serait intéressant de voir ce qui se serait passé dans ce cas », explique Garyk Hileman, historien de l'économie à la London School of Economics qui, avec l'Université de Cambridge, a compilé une revue des mineurs.
Dans un bâtiment sur le territoire de l'usine, il y a une salle à manger, un bureau de travail, un atelier de réparation et une auberge. De nombreux employés ont récemment obtenu leur diplôme de l'université locale.Et de quoi un concurrent a-t-il besoin pour se battre? Il devrait vouloir investir une tonne d'argent. Plusieurs millions de dollars peuvent être échangés dans le développement de la puce avant la production du premier prototype. "Pour appuyer sur la gâchette et payer tout cela, vous avez besoin d'un testament", explique Hanke. Mais il est convaincu que cela se produira. "Les gens verront des profits et viendront."
Peut-être que cela fonctionne déjà. En septembre 2017, GMO Internet Group, une société japonaise avec un retour de 1,2 milliard de dollars, a annoncé le développement de son propre ASIC utilisant la technologie 7 nm.
Un tel événement sera une bonne nouvelle pour de nombreux membres de la communauté qui pensent que la position trop forte de Bitmain sur le marché des équipements miniers menace le bitcoin.
Au printemps, Bitmain a provoqué des troubles lorsque les développeurs ont trouvé la porte arrière Antbleed dans le firmware S9 Antminer. Il pourrait être utilisé pour suivre l'emplacement des véhicules et les arrêter à distance. Bien qu'aucun acheteur ne considère qu'une telle vulnérabilité soit acceptable, cela est devenu une très mauvaise nouvelle pour Bitcoin.
Le protocole Bitcoin a été conçu pour encourager la distribution du pouvoir de hachage entre les mineurs, plutôt que leur concentration. Les mineurs ont du pouvoir non seulement sur l'ajout de transactions au réseau Bitcoin, mais également sur l'évolution du logiciel Bitcoin lui-même. Après l'apparition des mises à jour du protocole, ce sont les mineurs qui surveillent leur mise en œuvre. Si les mineurs se réunissent et décident de ne pas mettre en œuvre la mise à jour reçue des principaux développeurs, ils peuvent retarder les transactions ou même diviser la devise en versions concurrentes.
L'utilisation de la porte arrière peut donner au fabricant de l'ASIC la possibilité de brancher des mineurs qui prennent en charge la version de protocole avec laquelle le fabricant n'est pas d'accord. Par exemple, Bitmain pourrait appuyer sur le bouton pour fermer l'ensemble de l'usine d'Ordos s'il n'avait convenu d'aucun problème avec les actionnaires.
Wu affirme qu'Antbleed, qui a déjà été corrigé, n'était qu'un code rudimentaire laissé par erreur lorsque les programmeurs ont essayé de faire un interrupteur à distance pour une utilisation par le propriétaire de l'équipement. Cette explication était sceptique, mais comme le firmware S9 est open source, les utilisateurs sont sûrs de la version corrigée. Néanmoins, une telle découverte a clairement rappelé le besoin de diversification dans l'industrie des fabricants d'équipements miniers.
«Les producteurs de fer peuvent sérieusement contrôler le bitcoin», explique Peter Todd, l'un des principaux développeurs de Bitcoin et consultant en cryptographie. "Une porte arrière bien conçue serait très difficile à détecter, et elle pourrait agir comme un interrupteur de hachage, ce qui tuerait le réseau ou le subordonnerait à un seul joueur."
En juillet, lorsque Wu était dans son bureau, il pensait que la concurrence dans ce domaine était suffisante, ou du moins il y avait suffisamment de menace de concurrence pour que Bitmain joue loyalement.«Dans n'importe quel domaine, il y aura toujours un ou deux joueurs. C'est la spécificité de l'activité ASIC. Si ce n'est pas nous, ce pourrait être AMD. Ce pourrait être Nvidia. Ce pourrait être Intel. Ça pourrait être quelqu'un d'autre, dit Wu. "Et si nous faisons quelque chose de mal, un autre peut venir à notre place."