Concetti e termini base
GPU: acronimo di Graphic processing unit, o processore grafico. Rappresenta un chip ottimizzato per i calcoli tridimensionali.
Criptovaluta: una moneta elettronica, non tracciabile e decentralizzata che non si affida a nessun Istituto Bancario.
Mining: l’attività di estrarre criptovalute o di validare le transazioni.
Blockchain: il file decentralizzato che contiene tutto l’archivio delle transazioni, aggiornato in tempo reale.

Negli ultimi mesi si è assistito a un vero e proprio assalto alle GPU, che rappresentano i processori studiati per essere equipaggiati nelle schede grafiche. Le GPU sono particolari microprocessori estremamente ottimizzati per compiere calcoli complessi. La maggior parte dei produttori ha esaurito immediatamente gli stock e, il mercato, ha visto una enorme impennata dei costi delle schede video che, in alcuni casi, hanno quintuplicato il loro costo al dettaglio.

Le GPU sono letteralmente scomparse dal mercato poiché sono attivamente utilizzate per l’estrazione di criptovalute e per mantenere attive e affidabili le criptovalute.

Per quale motivo le GPU sono il target preferito dei miner? Le risposte sono diverse e riguardano l’architettura con la quale sono progettate e prodotte che le rende versatili per le attività correlate alle criptovalute.

GPU e mining

Una GPU (Graphics Processing Unit) è un dispositivo per la creazione e il rendering di immagini su uno schermo. Le unità di elaborazione grafica sono potenti dispositivi hardware che sono diventati parte integrante del mining di criptovalute, poiché sono in grado di analizzare frammenti di blockchain (l’enorme archivio che tiene traccia di tutte le transazioni) e risolvere equazioni matematiche. Ciò significa che possono fornire la potenza di calcolo necessaria per stare al passo con la complessità della moderna tecnologia blockchain.

Un hash è un’operazione crittografica eseguita da un miner di bitcoin con l’obiettivo di trovare un output che soddisfi determinati criteri, chiamato nonce. Il tasso di hash è misurato in hash al secondo (cioè milioni di hash al secondo) ed è usato come indicatore della potenza di mining della propria macchina, così come del suo attuale livello di difficoltà.

Il complesso sistema legato all’estrazione e alla validazione delle transazioni di qualsiasi criptovaluta necessita di una potenza di calcolo enorme.

Gli algoritmi di estrazione e di hashing si basano sulla crittografia avanzata e richiedono complesse operazioni matematiche.

Hashing e potenza di calcolo

Un algoritmo di hashing viene utilizzato per convalidare il mining di una criptovaluta. L’algoritmo hash è una funzione matematica che accetta dati di dimensioni arbitrarie come input e produce una stringa di lunghezza fissa come output. Gli algoritmi di hashing sono funzioni unidirezionali che non possono essere invertite. Ciò significa che dato un valore hash non è possibile calcolare quale fosse la stringa originale, solo per verificare che i dati di input siano stati correttamente hash. Inoltre, al variare di un solo carattere varia totalmente tutta la stringa dell’hash. Questa peculiarità rende l’hash molto sicuro e, in molti casi, rappresenta una sorta di sigillo di gitale.

Ad esempio, tramite l’hashing SHA-256 (utilizzato nelle criptovalute), il testo “scienzadigitale” è convertito in

8bd749bb04f424c35c7714d06a7a37a7982a2e88657674bc59604b02d18861bf

Basta variare un singolo carattere (ad esempio aggiungendo una lettera maiuscola) per variare totalmente il valore di hash. Per questo motivo “Scienzadigitale” diventa

b1912effc678083c2adaa1882dd13bc59f202bfc6f87cf2ce5df7eae41426dc8

Un algoritmo di hashing è una sorta di problema computazionale che un minatore usa per dimostrare che ha funzionato. Un algoritmo hash emette una stringa di lunghezza fissa da qualsiasi stringa di input. Il valore di questa stringa dipende dall’input e dall’algoritmo utilizzato per generarlo. Nell’esempio di sopra abbiamo utilizzato come algoritmo lo SHA-256, ma esistono dozzine e dozzine di algoritmi diversi.

Capacità di calcolo e risoluzione degli “enigmi crittografici”

Il processo di mining per le criptovalute richiede l’uso della potenza del computer per risolvere enigmi crittografici e convalidare le transazioni sulla rete blockchain. In cambio, i minatori vengono premiati con criptovalute per aver risolto con successo ogni enigma e ridurre il tempo necessario per la convalida delle transazioni sulla rete blockchain.

GPU: l’architettura perfetta per il mining

Le GPU, da questo punto di vista rappresentano i processori ideali per compiere le operazioni legate alle criptovalute. A differenza della CPU possono eseguire in contemporanea migliaia di operazioni, grazie alla presenza di piccole unità integrate al loro interno: le unità computazionali. Inoltre, le GPU sono altamente ottimizzate per compiere task ripetivi, quali quelli crittografici, che sono caratterizzati dall’esecuzione di istruzioni che si ripetono nel tempo senza variare in modo significativo.

Le GPU, inoltre, sono spesso associate a delle memorie grafiche estremamente performanti che, di fatto, aumentano la capacità di calcolo grazie alla riduzione della latenza di comunicazione tra la GPU e la memoria. In altre parole, il canale che collega la GPU alle memorie che contengono i dati è molto corto ed altamente ottimizzato. Le CPU, invece, hanno più difficoltà ad accedere alla memoria di sistema e questo rappresenta un enorme svantaggio.