以“天河二号”持续计算每秒3.39亿亿次的运算速度，需要多久可以破解比特币？

先普及下一些常识：

天河二号超级计算机

“天河二号”是由国防科学技术大学研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。

2014年11月17日公布的全球超级计算机500强榜单中，中国“天河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度连续第四次获得冠军。

2015年5月，“天河二号”上成功进行了3万亿粒子数中微子和暗物质的宇宙学N体数值模拟，揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化进程。同时这是迄今为止世界上粒子数最多的N体数值模拟；11月16日，全球超级计算机500强榜单在美国公布，“天河二号”超级计算机以每秒33．86千万亿次连续第六度称雄。

2016年6月20日，新一期全球超级计算机500强榜单公布，使用中国自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二号”登上榜首。2017年11月13日，全球超级计算机500强榜单公布，“天河二号”以每秒3.39亿亿次的浮点运算速度，连续第四次排名第二｡

技术参数编辑

型号：天河二号型号为TH-IVB-FEP

处理器：16,000个运算节点，每节点配备两颗Xeon E5 12核心的中央处理器、三个Xeon Phi 57核心的协处理器（运算加速卡）。累计32,000颗Xeon E5主处理器和48,000个Xeon Phi协处理器，共312万个计算核心。

中央处理器为英特尔提供的，运作时钟频率为2.2GHz的Xeon E5-2692 V212核心处理器，基于英特尔Ivy Bridge微架构（Ivy Bridge-EX核心），采用22纳米制程，峰值性能0.2112TFLOPS。

运算加速上，使用基于英特尔集成众核架构的Xeon Phi 31S1P协处理器，运行时钟为1.1GHz，每个使用61个核心中的57个（因为使用61个会存在运算周期协调问题），每核心籍由特殊的超线程技术能运作4个线程，产生峰值性能为1.003TFLOPS。

前端处理器：计算节点前端处理器为4096颗FT-1500 16核心SPARC V9架构的处理器，40纳米制程，运作时钟频率1.8GHz，热设计功耗65瓦，峰值性能144GFLOPS。

存储

内存：每个节点拥有64GB主存，而每个Xeon Phi协处理器板载8GB内存，故每节点共88GB内存，整体总计内存1.408PB。

外存：12.4PB容量的硬盘阵列

主架

主板、机架与机柜均由浪潮集团制造，共有125个机柜，每个机柜容纳4个机架，每个机架容纳16块主板，每个主板设置有两个计算节点。每个机柜还装有负载指示灯，根据机柜内主机的运算负载变更发光二极管的发光颜色。

每块主板上分为APU模块和CPM模块两部分，APU部分承载5块Xeon Phi，CPM部分承载1块Xeon Phi+4颗Xeon E5。

APU模块和CPM模块之间以CPU内部提供的PCI-E 3.0 16x接口进行连接，但实际由于Xeon Phi的硬件限制，仅支持至PCI-E 2.0 16x，单通道数据传输速率为10Gbps。

连接

使用光电混合传输技术（Optoelectronics Hybrid Transport Technology），使用自制的TH Express-2主干拓扑结构网络连接，以13个大型路由器通过576个连接端口以光电传输介质与各个运算节点互联，控制器名为NRC，使用90纳米制程，单个控制器的数据吞吐量2.56Tbps，终端网络接口使用名为NIC的控制器，以PCI-E 2.0接口链接，数据传送速率6.36GB/s。

操作系统

麒麟操作系统、基于SLURM（Simple Linux Utility for Resource Management，资源管理用单一Linux公用程序）的全局资源管理。

Ubuntu Linux。（Ubuntu OpenStack运行在256个高性能节点上，而且在接下来的数月将会增长至超过6400个节点。OpenStack和Ubuntu的编制工具Juju都将运行在天河二号上，使国防科技大学的合作伙伴和联盟机构能够快速部署和管理高性能云环境）。

能耗

整机功耗17,808千瓦，在搭载水冷散热系统以后，功耗将达到24兆瓦，无论水冷系统的搭载与否，都是目前TOP500里功耗最大的，天河二号电费每年达1亿人民币。

以6月17日公布的数据推算，每瓦性能为1.901GFLOPS，仍不及泰坦的每瓦2.143GFLOPS和IBM红杉每瓦2.177GFLOPS的成绩，但比"京"的每瓦0.830GFLOPS每和天河一号每瓦仅0.668GFLOPS都要高不少。

神威·太湖之光超级计算机

神威·太湖之光超级计算机是由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机。神威·太湖之光超级计算机安装了40960个中国自主研发的“申威26010”众核处理器，该众核处理器采用64位自主申威指令系统，峰值性能为12.5亿亿次/秒，持续性能为9.3亿亿次/秒。

2016年6月20日，在法兰克福世界超算大会上，国际TOP500组织发布的榜单显示，“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首， 不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍；[1] 11月14日，在美国盐湖城公布的新一期TOP500榜单中，“神威·太湖之光”以较大的运算速度优势轻松蝉联冠军；11月18日，我国科研人员依托“神威·太湖之光”超级计算机的应用成果首次荣获“戈登·贝尔”奖，实现了我国高性能计算应用成果在该奖项上零的突破。

2017年5月，中华人民共和国科学技术部高技术中心在无锡组织了对“神威·太湖之光”计算机系统课题的现场验收。专家组经过认真考察和审核，一致同意其通过技术验收；11月13日，全球超级计算机500强榜单公布，“神威·太湖之光”以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度第四次夺冠。

1. 峰值性能125.436PFlops，世界第一

2. 持续性能93.015PFlops，世界第一

3. 性能功耗比6051MFlops/W，世界第一

2016年6月20日，在法兰克福世界超算大会上，国际TOP500组织发布的榜单显示，“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首， 不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。

2016年11月14日，新一期全球超级计算机500强（TOP500）榜单，中国“神威·太湖之光”以较大的运算速度优势轻松蝉联冠军。算上此前“天河二号”的六连冠，中国已连续4年占据全球超算排行榜的最高席位。

2017年6月19日下午，在德国法兰克福召开的I SC2017国际高性能计算大会上，“神威·太湖之光”超级计算机以每秒 12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力，再次斩获世界超级计算机排名榜单TOP500第一名。本次夺冠也实现了我国国产超算系统在世界超级计算机冠军宝座的首次三连冠，国产芯片继续在世界舞台上展露光芒。

2017年11月13日，新一期全球超级计算机500强榜单发布，中国超级计算机“神威·太湖之光”和“天河二号”连续第四次分列冠亚军，且中国超级计算机上榜总数又一次反超美国，夺得第一。此次中国“神威·太湖之光”和“天河二号”再次领跑，其浮点运算速度分别为每秒9.3亿亿次和每秒3.39亿亿次。

核心部件自主研发

“神威·太湖之光”超级计算机是我国第一台全部采用国产处理器构建的世界第一的超级计算机，在“神威·太湖之光”超级计算机面世之前，我国的“天河二号”曾多次获得全球超级计算机500强第一，采用的是英特尔处理器。去年4月，美国商务部发布了一份公告，决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售“至强”芯片用于“天河二号”系统升级的申请，国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学四家国家超算中心被列入出口管制名单。而“神威·太湖之光”超级计算机经过技术攻关，自主研发“申威26010”众核处理器，由此打破了国外的技术封锁，虽然它只有大约一英寸的大小，但是它的计算速度达到了每秒3万亿次 相当于20台目前市场上主流笔记本的计算速度，而“神威·太湖之光”超级计算机，就是由40960个这样的处理器组成。

比特币怎么“破解”？

众所周知，比特币一共2100万个，很多人经常调侃量子计算机出来之后分分钟挖光，比特币市场肯定发生大矿难，这样显卡就能便宜一些了。但是如果你问专业人士，肯定会被笑掉大牙，那么为什么不能用超级计算机，把比特币全挖掉呢？

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了解比特币，首先要了解hash值，中文叫哈希值、特征值、数字签名、散列值等。 有一串二进制数据：11001110。他的最长连续长度是3，有5个1，所有偶数位相加为2，那么按照这个逻辑的特征值为： 352 。假设传输这串二进制的时候，错了一位，变成11011110，那么他的特征值就变成了463。可以看到，只要数据产生了很少的变化，特征值也会变化的很剧烈。 特征值可以用来确保数据传输正确，但是密码学上的应用更广泛一些。 数据库保存密码保存的是密码的特征值，而不是明文密码。设置密码的时候会计算特征值，输入密码的时候再次计算，如果相同的话就算是密码验证通过。所以实际上登录密码有可能是有多个的。 从明文密码转到特征值（或者叫加密密码），这个过程叫加密。从加密密码逆推明文密码，叫破解。对于现代加密算法来说，加密是很容易的，但是破解很难。 初期的SHA1，谷歌已经有破解算法，大概110个显卡算一年的运算量。而现在的SHA-512算法，75%概率破解需要10的77次方的碰撞，大概10的80次方以上的二进制计算，大于宇宙原子个数，现有理论下不可能破解成功。 另外现在加密都会加盐（salt），就是说是你的密码加一串随机数共同加密。即使你密码设置的再简单，也不会被撞库破解。换句话说就是每一个密码都要从头破解不能使用其他人计算后的结果。 回到比特币。 计算比特币的过程就是破解密码的过程，比特币服务器随便给你个密文，让你计算明文，算出来了就是50个比特币。现在好像是12.5个了，没太关注。 再来聊聊比特币的性质。 比特币是仿照黄金性质而创造的。黄金在古代没有实际应用价值，总量固定，挖取黄金需要付出劳动，价值基于普世认可。 对比比特币，它只是数据，没有价值。限定了总量2100万。计算比特币需要大量计算，价值靠大家自发认可。另外交易方式，安全模式之类的这里就不说了。最关键的一点特质是比特币通过控制哈希值的难度来确保每天产出的比特币数量大体固定。因此能制定约每4年产出减半，2140年生产完全部比特币的计划。简单来说就是矿工越多，每个矿工的产出越少。

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因为，比特币是定时定量产出的，它不是大力就出奇迹的事物。每一个账本都记录着区块链网络上的交易。那么“挖矿”就是“打包”这个区块链网络上十分钟里全部的交易，把所有交易记入账本，生成一个区块。生成区块之后，负责“打包”的矿工就会获得相应的奖励。不能生成区块，也就没有奖励。10分钟后，第一批50个比特币生成了，而此时的货币总量就是50。当总量达到1050万时(2100万的50%)，挖得一个区块得到的奖励减半为25个。目前来说，如果你挖到一个区块，系统会自动分配12.5个比特币给你的节点。因为比特币网络交易需要手续费，过去十分钟网络交易的手续费就归负责打包的矿工。所以，只要您一直当矿工，一直挖矿，比特币是挖不完的。超级计算机耗费这么多人力物力，先不说是否适合挖矿，如果动用超级计算机挖矿，会被外界认为国家对比特币流通的默认和肯定。如果国家动用超级计算机挖比特币，那么以后的政策怎么实施呢。找出一个合适的哈希码是一个概率的事情，拥有多少全球多少算力就有多大的概率挖到比特币，不能说是百分百。

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挖矿，其实就是把你的计算机或矿机贡献出来给别人当交易平台用，如果最终这次交易是用你的算力进行交易了，你会获得比特币奖励以及一笔交易费用。写一个区块要十分钟，一次交易要确认在六个区块上写成功。就是说比特币的机制规定了十分钟才给一次奖励，现在一次奖励是12.5个比特币，而最初是50个，现在是两次减半后的奖励了。而最终是2140年全部挖完。所以比特币不到2140年是挖不完的，挖完了即意味着没人再贡献算力了，也就是币没法交易了，很好奇2140年后比特币怎么运营……

来自网友糖糖影视：

好吧，给你普及一下是什么是专业，下图是专业挖矿设备，俗称烧显卡，也就是显卡阵列，这里的显卡都是高端显卡，几千元甚至上万元一块，采用显卡芯片浮点运算能力，这种集群比任何超级计算机都要强大得多，完全不是一个数量级。

就目前来说比特币矿机投资最低都要几十万元以上，多的几千万，已经不是个人用户能触及的，现在比拼的就是砸设备，谁的设备多，谁的设备更先进，谁就有可能是赢家。

“破解”比特币不能像电视剧里的黑客那样，利用漏洞进入到某个系统里面，篡改资料，因为没有这么一个中央系统让你去破解。比特币是去中心化的，资料存放在千千万万个计算机里，并没有一个可以被破解的系统。

好了，现在我们谈谈为什么不用超级计算机把比特币全挖掉？

1、超级计算机也不能加快比特币的产生速度

实际上，比特币基于区块链技术。区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。

类比一下，把区块链当成一本本的账本。每一个账本都记录着区块链网络上的交易。那么“挖矿”就是“打包”这个区块链网络上十分钟里全部的交易，把所有交易记入账本，生成一个区块。生成区块之后，负责“打包”的矿工就会获得相应的奖励。而“挖”就是大致上就是约等于争取“打包”权。

那么，结论就出来了。每十分钟生成一个区块！那就是说，你急也没用，时间不到，不能生成区块。不能生成区块，也就没有奖励。所以，大力不能出奇迹的。超级计算机也不能加快比特币的生成。

其实看一下挖矿机（下图），也是超级计算机呢。

2、动用超级计算机属于国家行为，用来“挖矿”目前还是天方夜谭

超级计算机耗费了大量的人力物力建成的，是否适合挖矿尚且不说，就算适合挖矿也得国家有关部门比准才行。

更重要的，中国对比特币是不支持的，如果动用超级计算机挖矿，会被外界认为国家对比特币流通的默认和肯定。这样不仅会影响比特币的市场，造成波动。这种行为会给国家后续的政策变动横加阻碍。实际上，9月份国家禁止了ICO之后，比特币等虚拟币交易交易平台就已经在国内不合法了。如果国家动用超级计算机挖比特币，那么以后的政策怎么实施呢。

3、投入产出比不划算

付出的代价和产出不成正比。白白耗费稀有能源，没人会做这种事的。好比为什么不用超级计算机打王者荣耀一样。

谈谈如何破解：

用超级计算机来把比特币全挖光不可以，是因为比特币的供应速度是固定的，不能大力出奇迹。在比特币诞生之初，大约每十分钟产生50个比特币，这一数字每4年减半，目前比特币的增长速度是每10分钟12.5个比特币，到2140年，比特币的数量达到峰值2100万个就不再增长，目前大概已经被挖出1600万个比特币。

破解比特币只有两个方式，一个是篡改公共账本，另一个是破解它的身份认证系统。

篡改公共账本可行么？

这个问题我也在另一个相关的问题——为什么黑客不直接修改自己的比特币余额——讨论过，简单的讲就是想要篡改公共账本，首先你的计算能力必须要和其他矿工的计算能力总和相当。我没有具体研究过所有矿工的计算能力加在一起有多大，但是根据经济学均衡的观念，我们可以估算出现阶段所有矿工每小时投入的电费和设备的成本大约在一百二十万美元左右。根据这个估算，我们可以感受到全网的算力到底有多惊人。另外一点是，挖矿用的矿机是专门设计用来挖矿的，而超级计算机要用作解决各种各样的科学问题，在挖矿的效率上，要远远低于矿机。所以仅仅一台超级计算机不太可能篡改公共账本，因为其他矿工的计算能力本来就很高，而且超级计算机效率并不高。退一万步来说，哪怕你用很多台超级计算机连成矿池，同时用于篡改比特币的公共账本，比特币的开源社区也可以进行硬分叉，把账本还原成出错之前的样子。

所谓“破解”比特币还有另外一个方式，是通过破解身份验证问题，将他人的比特币据为己有。

最后编辑：2022-02-05

作者：萌小白

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