Údajně nefunkční Bitcoin ASIC po 13 letech ožil. A pořád zvládá 336 MH/s
Dostal jsem údajně nefunkční Block Erupter z roku 2013 a nechal si ho jako památku. Po letech jsem ho na Arch Linuxu znovu oživil – a ASIC BE100 stále zvládá téměř 336 MH/s.
Malý USB miner z roku 2013, který měl být nefunkční, několik let odpočíval v krabici s elektronikou. Nakonec stačil Arch Linux, historický BFGMiner a trocha zvědavosti, abych zjistil, že tenhle kousek bitcoinové historie ještě rozhodně nepatří do elektronického nebe.
Jeden nečekaný nález
Všechno začalo docela nevinně.
Při diagnostice Raspberry Pi 4 jsem hledal v krabici s vývojovými deskami USB–UART převodník. Mezi různými moduly a další elektronikou jsem ale objevil něco, na co jsem už skoro zapomněl.
ASICMiner USB Block Erupter Sapphire.
Malou destičku s USB konektorem, která pochází z úplně jiné éry výpočetní techniky – z počátků specializované těžby Bitcoinu.
Tenhle kousek jsem kdysi dostal od člověka, který tvrdil, že nefunguje. Nikdy jsem neměl zvláštní důvod jeho tvrzení ověřovat, a tak jsem si zařízení nechal jako památku na bitcoinovou horečku. Takový malý elektronický artefakt.
Tentokrát mě ale napadlo ho zapojit do USB.
Rozsvítila se LED. Dokonce i blikala.
To bylo docela milé překvapení. Jenže svítící LED samozřejmě není důkazem, že funguje i samotný těžební čip.
A tak začal malý experiment.
Když se Bitcoin těžil přes USB
Abychom pochopili, proč je Block Erupter zajímavý, musíme se vrátit do roku 2013.
Tehdy procházela těžba Bitcoinu velkou technologickou změnou. Zatímco dříve se používaly procesory, grafické karty a programovatelná FPGA, začaly se prosazovat specializované integrované obvody – ASICy.
Jedním z průkopníků byl projekt ASICMiner.
V květnu 2013 oznámil hromadnou výrobu zařízení Block Erupter USB Sapphire. Jednalo se o drobný USB miner s jediným specializovaným čipem, který měl dosahovat výkonu přibližně 336 MH/s, tedy 336 milionů hashů za sekundu.
Spotřeba celé destičky se pohybovala kolem 2,5 W. Stačilo ji připojit k počítači, spustit těžební software a začít počítat.
Dnes takový výkon působí téměř komicky. Jenže v roce 2013 šlo o zajímavou technologii dostupnou v překvapivě malém provedení.
A hlavně – konečně nebylo potřeba používat velkou grafickou kartu.
Co vlastně ASICMiner BE100 umí?
Srdcem Block Erupteru je čip ASICMiner BE100, první generace těžebního ASICu tohoto výrobce.
Podle dobových specifikací byl vyroben 130nm výrobním procesem, používá pouzdro QFN-40 o rozměrech 6 × 6 mm a pracuje na frekvenci přibližně 336 MHz.
Jeho úloha je velmi jednoduchá: počítat SHA-256d hashe co nejrychleji a s co nejmenší spotřebou energie.
A tím jeho schopnosti prakticky končí.
BE100 není univerzální procesor. Nespustíme na něm Linux, nepřehrajeme video a nenaprogramujeme ho jako mikrokontrolér.
Jeho výpočetní logika je navržena pro konkrétní algoritmus.
Proč není obyčejný procesor stejně rychlý?
SHA-256 je kryptografická hashovací funkce, která ze vstupních dat vytváří 256bitový výsledek.
Interně používá 64 výpočetních kol obsahujících bitové rotace, XOR, logické operace a 32bitové součty.
Běžné CPU tyto operace vykonává prostřednictvím instrukcí, byť moderní procesory mohou mít i speciální SHA instrukce.
ASIC naproti tomu obsahuje výpočetní obvody vytvořené přímo pro daný algoritmus.
Velkou roli zde hraje také pipelining. Různé fáze výpočtu mohou současně zpracovávat různé kandidátní hodnoty. Nemusíme tedy čekat na úplné dokončení jednoho výpočtu, než začne další.
Výsledkem je velmi vysoká propustnost při relativně malé spotřebě.
U BE100 dosahuje efektivní propustnost přibližně jednoho dvojitého hashe na takt.
A právě proto dokáže drobný čip na 336 MHz počítat zhruba 336 milionů hashů za sekundu.
Malá odbočka: Co je vlastně Proof of Work?
Když už se bavíme o bitcoinovém mineru, byla by škoda nevysvětlit, co vlastně celý den počítá.
Bitcoin používá mechanismus nazývaný Proof of Work (PoW) – důkaz vykonané práce.
Jeho smyslem je, aby vytvoření nového platného bloku vyžadovalo výpočetní práci, zatímco ověření výsledku bylo relativně jednoduché.
Každý bitcoinový blok má 80bajtovou hlavičku obsahující mimo jiné hash předchozího bloku, Merkle root odvozený od transakcí, časové razítko, zakódovaný cílový práh obtížnosti a položku nazývanou nonce.
Co je nonce?
Název nonce pochází z anglického výrazu „number used once“. V kontextu bitcoinové těžby jde o číslo, které těžař mění, aby pro jinak stejnou hlavičku bloku získával pokaždé jiný hash.
Bitcoinová nonce má 32 bitů, takže může nabývat hodnot od 0 do 4 294 967 295.
Představme si, že hledáme správný klíč k zámku, ale nedokážeme poznat, který klíč bude fungovat, dokud ho nevyzkoušíme.
Těžař postupně mění nonce a pro každou hodnotu vypočítá nový hash. Pokud hash nesplňuje požadovanou obtížnost, zkusí další hodnotu.
A tak stále dokola.
Pokud vyčerpá všechna možná čísla, může těžební software změnit i další údaje připravovaného bloku, například prostřednictvím takzvané extra nonce v coinbase transakci. Tím vznikne nová hlavička a hledání může pokračovat.
Nonce tedy není žádné tajné heslo ani šifrovací klíč. Je to jednoduše jedna z proměnných, které těžař při hledání platného hashe zkouší.
Jak poznáme správný výsledek?
Bitcoin používá dvojitý SHA-256:
SHA256(SHA256(block_header))
Výsledný hash, interpretovaný jako číslo, musí být menší nebo roven stanovenému targetu.
Čím nižší je target, tím obtížnější je vhodný výsledek najít.
Neexistuje známý praktický způsob, jak si správnou nonce jednoduše vypočítat dopředu. Těžař proto zkouší obrovské množství kandidátů.
Někdy najde vhodný výsledek rychle, jindy musí provést miliardy nebo biliony pokusů.
A právě tohle dělá BE100.
Neřeší transakce ani neuchovává blockchain. Pouze dostane připravenou výpočetní úlohu, zkouší hodnoty nonce a vrací kandidátní výsledky.
Proč se používá SHA-256 midstate?
Tady přichází jedna zajímavá optimalizace.
SHA-256 zpracovává data po 64bajtových blocích. Bitcoinová hlavička má ale 80 bajtů.
Protože se nonce nachází až v posledních čtyřech bajtech hlavičky, zůstává prvních 64 bajtů při procházení nonce beze změny.
Jejich výpočet tedy stačí provést pouze jednou.
Výsledný vnitřní stav SHA-256 se nazývá midstate.
BE100 podle své původní specifikace přijímá 32 bajtů midstate a dalších 12 bajtů pracovních dat. Samotnou nonce generuje při výpočtech.
Čip díky tomu nemusí při každém pokusu znovu zpracovávat celou hlavičku od začátku.
Je to malá, ale velmi elegantní hardwarová optimalizace.
Co všechno je na USB destičce?
Samotný BE100 pochopitelně nestačí. Kromě výpočetního čipu potřebujeme také napájení a způsob komunikace s počítačem.
Na Block Erupteru najdeme několik zajímavých součástek.
Silicon Labs CP2102 slouží jako USB–UART převodník. Díky němu se miner v Linuxu hlásí jako sériové zařízení.
ATtiny2313A je malý osmibitový mikrokontrolér, který zprostředkovává řízení a komunikaci s ASICem.
74HC574 je osmibitový registr použitý v digitální logice rozhraní.
Nechybí ani spínaný napájecí měnič, hodinový oscilátor a pasivní součástky.
Samotný BE100 používá jednoduché paralelní rozhraní s osmibitovou datovou sběrnicí, adresami a řídicími signály.
Původní specifikace například popisuje adresy 0–31 pro zápis midstate, 32–43 pro další pracovní data a 44–47 pro čtení výsledné nonce.
Pro dnešní poměry jde o překvapivě přímočarou architekturu.
První test: Linux ho poznává
Po připojení do notebooku s Arch Linuxem se okamžitě objevil nový USB přístroj.
10c4:ea60 – Silicon Labs CP210x UART Bridge
Kernel automaticky načetl ovladač cp210x a zařízení zpřístupnil jako /dev/ttyUSB0.
To znamenalo, že USB rozhraní funguje.
Zkontroloval jsem ještě oprávnění k sériovému portu. Uživatel již byl členem skupiny uucp, takže nebylo potřeba nic dalšího nastavovat.
Pořád jsme ale nevěděli, jestli funguje i BE100.
BFGMiner v roce 2026
Pro další test jsem zvolil BFGMiner, starší těžební software s podporou zařízení Block Erupter.
Arch Linux nabízí komunitní AUR balíček bfgminer-git, jenže jeho sestavení nebylo úplně bezproblémové.
Původní PKGBUILD vyžadoval knihovny libbase58 a libblkmaker jako samostatné závislosti, které správce balíčků nedokázal najít.
Naštěstí BFGMiner obsahuje možnost použít i jejich přibalené zdrojové kódy.
Po úpravě PKGBUILDu, vypnutí nepotřebných ovladačů a ponechání podpory Icarus se software úspěšně sestavil.
Výsledkem byl BFGMiner 5.5.0-34-g866fd36f s podporou erupter, icarus a algoritmu SHA256d.
Protože dynamický linker standardně nenašel lokálně sestavené sdílené knihovny, bylo ještě nutné upravit LD_LIBRARY_PATH.
Pak už BFGMiner fungoval.
A mohli jsme přistoupit k opravdovému testu.
A on opravdu funguje!
Místo připojování k bitcoinovému poolu jsem zvolil lokální benchmark.
BFGMiner jsme spustili s přepínači --benchmark, --scan erupter:/dev/ttyUSB0, --text-only a --debug.
Hned při inicializaci se objevilo:
erupter: Test succeeded at /dev/ttyUSB0
A vzápětí:
Found BES 0 at /dev/ttyUSB0
To už bylo velmi slibné.
Miner úspěšně komunikoval se zařízením a následně začal odesílat výpočetní úlohy.
Po několika sekundách přišlo první potvrzení:
PROOF OF WORK RESULT: true (yay!!!)
Accepted c501c98d BES 0 Diff 1/1
A další výsledky začaly přibývat.
Samotný BE100 skutečně počítal a vracel platné hashe.
Po několika minutách benchmarku jsme měli přibližně následující výsledky:
| Měřená hodnota | Výsledek |
|---|---|
| Průměrný zobrazovaný hashrate | 322,1 MH/s |
| Rychlost při kompletním průchodu nonce | přibližně 335,9 MH/s |
| Přijaté testovací shares | 20 |
| Odmítnuté shares | 0 |
| Hlášené HW chyby | 0 |
Je důležité dodat, že accepted shares zde pocházejí z lokálního benchmarku. Nejde o skutečně vytěžené bitcoiny ani o bloky přijaté bitcoinovou sítí.
Pro ověření funkčnosti ASICu to však bohatě stačilo.
A ještě jeden zajímavý detail
V debug logu se pravidelně objevovala zpráva:
BES 0 no nonce = 0xffffffff hashes (12.783451s)
Ta odpovídá průchodu prakticky celým 32bitovým prostorem nonce.
Ten obsahuje:
2^32 = 4 294 967 296 možných hodnot.
Při výkonu přibližně 336 milionů hashů za sekundu by měl takový průchod trvat asi 12,78 sekundy.
A přesně takovou hodnotu nám ukázal BFGMiner.
To byla krásná shoda mezi teoretickými parametry a skutečným měřením.
Zpráva no nonce přitom sama o sobě není hardwarová chyba. Znamená, že v daném průchodu nebyl nalezen odpovídající výsledek.
Co přišlo po Block Erupteru?
Třináct let je ve světě polovodičů velmi dlouhá doba.
Zatímco náš Block Erupter používá 130nm výrobní proces a zvládne přibližně 336 milionů hashů za sekundu, současné těžební systémy dosahují výkonu stovek bilionů hashů za sekundu.
Vývoj se přitom neomezil pouze na rychlejší čipy. Zásadně se změnilo napájení, chlazení, konstrukce zařízení i způsob jejich provozu.
A zajímavé je, že kromě velkých průmyslových minerů stále existují také malé experimentální projekty, které mají k našemu USB veteránovi možná nejblíže.
Bitaxe Gamma – moderní miner pro nadšence
Jedním z nejzajímavějších moderních protějšků Block Erupteru je open-source projekt Bitaxe Gamma.
Stejně jako náš původní USB miner používá jediný specializovaný ASIC. Tentokrát ale jde o podstatně modernější čip Bitmain BM1370, známý z Antmineru S21 Pro.
Bitaxe Gamma zvládá přibližně 1,2 TH/s, což odpovídá asi 3 570násobku výkonu původního Block Erupteru.
Přitom si podle nastavení vystačí přibližně s 18 W.
Celý projekt je postaven na otevřeném hardwarovém návrhu. Využívá mikrokontrolér ESP32, Wi-Fi komunikaci a vlastní firmware ESP-Miner. Samotný těžební ASIC BM1370 ovšem open-source není.
Pro hardwarové nadšence je tak Bitaxe mimořádně zajímavý. Člověk může studovat schéma, upravovat firmware nebo dokonce sestavit vlastní desku.
Jeho smyslem není konkurovat průmyslovým těžebním farmám. Je to spíše malý experimentální miner, se kterým lze zkoumat fungování těžby a provozovat například solo mining.
Z hlediska filozofie mi právě Bitaxe připomíná starý Block Erupter nejvíce.
Antminer S21 XP – výkon už se počítá jinak
Na opačném konci spektra stojí průmyslové těžební stroje.
Například Bitmain Antminer S21 XP dosahuje nominálního výkonu 270 TH/s při příkonu 3 645 W.
To je přibližně 804 000krát vyšší hashrate než u Block Erupteru.
Zařízení používá klasické vzduchové chlazení a je určené pro dlouhodobý provoz v prostředí s odpovídajícím napájením, ventilací a odvodem tepla.
S hlučností, odběrem a rozměry už pochopitelně nejde o zařízení, které bychom jen tak zapojili vedle notebooku.
Antminer S23 Hyd. – těžba jako průmyslová infrastruktura
A ještě o kus dál se dostáváme k modelu Antminer S23 Hyd.
Jeho typický výkon dosahuje 580 TH/s, tedy 580 bilionů hashů za sekundu.
Příkon činí přibližně 5 510 W a energetická efektivita dosahuje 9,5 J/TH.
Ve srovnání s naším Block Erupterem je tak přibližně 1,73milionkrát výkonnější.
A zatímco starému USB mineru stačí malý chladič a napájení z USB, S23 Hyd. používá kapalinové chlazení. Vyžaduje odpovídající chladicí okruh a třífázové napájení 380–415 V.
Tady už se opravdu nebavíme o drobné destičce na stole, ale o součásti datacentrové infrastruktury.
Třináct let vývoje v jedné tabulce
| Zařízení | Hashrate | Příkon | Efektivita |
|---|---|---|---|
| Block Erupter Sapphire (2013) | 336 MH/s | ~2,5 W | ~7 440 J/TH |
| Bitaxe Gamma | ~1,2 TH/s | ~18 W | ~15 J/TH |
| Antminer S21 XP | 270 TH/s | 3 645 W | 13,5 J/TH |
| Antminer S23 Hyd. | 580 TH/s | 5 510 W | 9,5 J/TH |
Hodnoty představují dobové nominální parametry, typické údaje výrobců nebo přibližné hodnoty u hobby zařízení. Nejde o měření provedená za totožných podmínek.
Zajímavé je především srovnání energetické efektivity.
Ta se obvykle udává v joulech na terahash (J/TH). Čím nižší hodnota, tím méně energie zařízení spotřebuje na stejný počet hashů.
Náš Block Erupter potřebuje na jeden terahash výpočetní práce přibližně 7 440 joulů.
Antminer S23 Hyd. pouhých 9,5 joulu.
Za třináct let tak došlo k přibližně 780násobnému zlepšení energetické efektivity.
To je možná ještě zajímavější než samotný nárůst hashratu.
Dá se s ním ještě dnes těžit Bitcoin?
Technicky ano.
Ekonomicky už to ale prakticky nedává smysl.
Bitcoinová síť je dnes nesrovnatelně výkonnější než v době vzniku tohoto zařízení. Výkon jednoho Block Erupteru je vůči moderním těžebním farmám zanedbatelný.
Zařízení navíc stále potřebuje napájení a odvádí teplo.
Jeho skutečná hodnota už tedy neleží v možnosti něco vytěžit.
Pro mě je mnohem zajímavější jako připomínka začátků specializovaného bitcoinového hardwaru a jako malá demonstrace toho, jak efektivní dokáže být integrovaný obvod navržený pro jediný konkrétní algoritmus.
Malý kousek technologické historie
Když jsem Block Erupter vytáhl z krabice, opravdu jsem nečekal, že s ním ještě budu něco dělat.
Původně údajně nefunkční zařízení jsem si nechal jen jako památku.
Nakonec se ukázalo, že USB převodník komunikuje, řídicí elektronika plní svou úlohu a samotný ASIC stále počítá téměř přesně tak rychle, jak bylo uvedeno ve specifikacích před třinácti lety.
Bez jediné zaznamenané hardwarové chyby během našeho testu.
A to mi přijde docela hezké.
Nešlo o výdělek ani o snahu oživit starý hardware za každou cenu. Jen o zvědavost, trochu Linuxu a radost z toho, že něco, co mělo být nefunkční, ve skutečnosti pořád funguje.
14. října 2026 – ASICMiner Block Erupter úspěšně oživen.
Přibližně 336 MH/s, žádné zaznamenané HW chyby a jeden malý kousek historie zachráněný před zapomněním.
Teď už se může vrátit zpátky mezi moje elektronické artefakty.
Tentokrát ale s jistotou, že je funkční.
A možná ho za dalších pár let zase vytáhnu z krabice. :)