Майнинг: как функционирует добыча биткоинов

Vladirem
Kroogozor
23 февраля 2018
12 минут на чтение
Просмотров: 1491
Комментариев: 0

Бум и взлетевшие всего за год на несколько тысяч процентов курсы биткойна, этереума и других криптовалют стали настоящим магнитом для сотен тысяч любителей, пожелавших попробовать себя в спекулятивном заработке. И если имеются еще и лишние деньги, то почему бы не попробовать? Но процесс добычи криптовалюты, называемый майнингом, далеко не так прост, как это может показаться на первый взгляд. Мы расскажем, как этот процесс функционирует, что стоит за всем этим, и есть ли смысл самому становиться майнером.

Майнинг биткоинов Майнинг биткоинов

Технология блокчейн как база для майнинга

До того как мы перейдем к вопросу, что такой майнинг и зачем он нужен, назовем основу криптовалют. Называется она блокчейн. В криптовалютах транзакции объединяются в блоки. Каждый блок имеет свое хеш-значение, особый вид контрольной суммы, в которой содержатся хеш-суммы отдельных транзакций, а также хеш-значение предыдущего блока.

При попытке мошенничества путем манипуляции с какой-либо транзакцией произойдет изменение хеш-суммы блока, к которому относится эта транзакция, а также хеш-суммы всех последующих блоков. Кроме того, участнику процесса известно, сколько монет имеет его партнер, то есть действительно ли он платежеспособен, ибо каждая осуществленная транзакция может быть впоследствии прослежена по хеш-значению.

Зачем нужен майнинг?

Для валют типа биткойна или этереума майнеры выполняют роль своеобразных аудиторов. Они подтверждают правильность транзакций, то есть выступают в роли свидетеля того, что лицо А передало лицу В, например, два биткойна.

Для биткойна один блок содержит 1 МВ данных по транзакциям. В зависимости от того, сколь много информации содержит транзакция, в этом мегабайте может оказаться разное количество транзакций. Теоретически это может быть даже единственная транзакция. Но обычно таковых в блоке оказывается несколько сотен.

За такую верификацию транзакций майнеры в качестве вознаграждения получают сбор за транзакции, содержащиеся в этом блоке. В зависимости от объема транзакций, оно в настоящий момент составляет от 0,4 до 2 биткойнов. Дополнительно майнеры получают 12,5 биткойнов за создание одного блока.

Почему существуют два вознаграждения?

Вознаграждение за создание блока должно обеспечить, чтобы майнингом занималось как можно больше лиц. Это дополнительная мера безопасности. Ведь если майнеру захочется верифицировать блок, содержащий ошибку, что указывает на наличие манипуляции, то для признания блока правильным ему потребуется подтверждение всех майнеров. При этом чем большую вычислительную мощность майнер использует для создания блоков, тем большее право голоса он имеет.

Так как для создания одного блока необходима чрезвычайно высокая вычислительная мощность, практически невероятно, что какой-то один майнер сможет занять 51 процент общей вычислительной мощности Bitcoin-сети. Если бы такое случилось, то открылась бы возможность так называемой 51-процентной атаки. При такой атаке блок, в котором произведены нечестные манипуляции, подтверждается в интересах «большого» майнера.

Размер вознаграждения в 12,5 биткойнов, что при условном курсе в 10 000 долларов соответствует стоимости в 125 000 долларов, привлекает к процессу большое количество майнеров. А множество майнеров означает децентрализованное распределение вычислительных мощностей. Именно поэтому вероятность, что кто-то из отдельных участников сможет достичь уровня 51 процента, практически стремится к нулю.

Почему вознаграждение равно 12,5 биткойна?

Число с запятой может поначалу показаться здесь странным. Но следует знать, что вознаграждение каждый раз делится на два после каждых 210 000 блоков.

График уменьшения награды за блок

Еще в 2009 году вознаграждение составляло 50 биткойнов. В ноябре 2012 «навар» снизился до 25 монет, а с середины 2016 года он составляет 12,5 биткойнов за блок. В следующий раз его переполовинят предположительно в середине 2020 года. Точный счет блоков можно посмотреть на страничке биткойна bitcoinclock.

Благодаря тому, что система вознаграждений стимулирует появления новых и новых блоков криптовалюты, предотвращается возможность сильной инфляции. Звучит нелепо. Теоретически это как раз должно выглядеть наоборот: с ростом интереса к биткойну появляется больше юзеров и растет спрос. Больше предлагаемых монет должны удовлетворять спрос и не допускать драматического роста курса. Но здесь в процесс вмешалась шумная реклама биткойна. В начале 2017 года курс его был ниже уровня в тысячу долларов, зато уже в декабре того же года он превысил отметку в 20 000 долларов.

Что произойдет, когда вознаграждения не станет?

Кроме двойного уменьшения вознаграждения, существует еще и лимит на максимальное количество сгенерированных монет. Общее количество биткойнов не может превысить 21 миллиона, после чего вознаграждения за создание блоков уже не будет. Предположительно это произойдет в 2040 году. Теоретики считают, что в 2032 году 99 процентов всех биткойнов будет находиться в обращении. К тому моменту вознаграждение за каждый созданный блок упадет ниже одного доллара.

По причине большего количества биткойнов в обращении должны увеличиться и объемы транзакций. Следовательно, майнеры будут получать больше биткойнов из платы за транзакции, продолжая майнить, что будет поддерживать функционирование технологии блокчейн.

Как принимается решение, какой из майнеров получит 12,5 биткойнов?

Собственно говоря, верификация транзакции размером в один МВ длится от 0,2 до 0,4 секунды, и это можно сделать с помощью обычного компьютера. Почему же тогда постоянно говорят о больших вычислительных мощностях и высоком потреблении энергии при майнинге?

Чтобы постоянно поддерживать децентрализованную структуру биткойна и не допускать 51-процентных атак, майнеры выступают друг против друга, дабы получить вознаграждение. Такое соревнование предпочитают называть «решением математической задачи», но это больше похоже на викторину. Такая концепция получила название Proof of Work (доказательство работы).

Майнер, который первым определит заданное шестнадцатеричное число, называемое Target Hash (целевой хеш), или угадает ближайшее меньшее число, и становится победителем. Если вдруг имеет место ничья, Bitcoin-сеть решает вопрос большинством голосов. Обычно выигрывает тот майнер, который вложил в дело больше вычислительной мощности.

Всего лишь викторина?

Да. Майнеры должны определить Nonce (number only used once = число используется только один раз), которое для биткойна имеет размер в 32 бита. Nonce добавляется к известным значениям составляемого блока. Затем полученное значение снова хешируется. Если результат равен Target Hash или ближайшему числу меньше его, принимайте поздравления.

Всего лишь викторина? Всего лишь викторина?

На шанс определить правильное Nonce влияет уровень сложности. Этот уровень сложности определяется общей вычислительной мощностью Bitcoin-сети, причем корректировка проводится через каждые 2 016 созданных блоков. Если майнеров немного, по причине чего снижается и вычислительная мощность, снижается и уровень сложности. Если в сети больше майнеров, уровень сложности растет. С января 2017 по январь 2018 года уровень сложности вырос в семь раз.

Степень сложности варьируется, чтобы поддерживать среднее время в десять минут на новый блок. Десятиминутный интервал был определен создателем биткойна Сатоши Накамото. В концепции биткойна он исходил из того, будто одной минуты достаточно, дабы все майнеры узнали, что был создан новый блок. А это значит, что можно начинать формирование следующего блока. Так как одна минута, на протяжении которой происходит практически бессмысленный майнинг для уже существующего блока, никуда не девается, в 10-минутном интервале неизбежна потеря 10 процентов вычислительной мощности всей сети. Для Сатоши это было вполне приемлемое значение.

Почему для майнинга требуется так много энергии?

Не существует никакой возможности заранее предсказать правильное Nonce или определить диапазон правильных ответов. Единственным вариантом для повышения шансов в викторине является возможность максимально быстро дать как можно большее количество ответов.

Чтобы достичь этого, необходимо оборудование с максимально высокой скоростью хеша. Скорость хеша измеряется в мегахешах в секунду (MH/s), гигахешах в секунду (GH/s) и терахешах в секунду (TH/s). А аппаратура с большой мощностью потребляет и много энергии.

Какое оборудование нужно для майнинга биткойнов?

До биткойнового бума для майнинга было достаточно хорошего центрального процессора или, что еще лучше, мощной графической карты. При теперешнем уровне сложности это уже не проходит, по причине чего от майнинга с помощью лишь процессора все давно отказались. Да и графической карты для майнинга биткойнов теперь уже совершенно недостаточно.

Сегодня майнеры делают ставку на оборудование ASIC. ASIC – это интегральная схема специального назначения. Короче говоря, это чипы, созданные для определенных целей. И майнят они намного эффективнее, чем графические карты.

Например, в качестве среднестатистического ASIC-майнера для биткойна можно назвать AntMiner S9. В нем установлены 189 чипов, скорость хеша достигает 13,5 MH/s, а потребляемая мощность составляет 1300 Ватт. Цена: почти 3 000 долларов, блок питания в комплект не входит.

ASIC-майнер для работы подсоединяется через Ethernet-кабель к сети. Через IP-адрес ASIC-майнера в браузере открывается страничка конфигурации, после чего производится настройка устройства.

Стоит ли овчинка выделки?

Нет. В одиночку майнить совершенно бессмысленно, так как шанс первым найти решение близко к нулю, если не приобрести сразу за несколько сотен тысяч долларов собственную ASIC-ферму для майнинга. Но можно присоединиться и к майнинг-пулу. Функционирует это подобно группам игроков в лото, покупающих в складчину билеты и делящих в случае выигрыша прибыль между собой. В таком майнинг-пуле каждый вносит свой вклад в вычислительную мощность силами своего компьютера. Если пул выигрывает блок, вознаграждение разделяется между его участниками.

Чтобы просчитать, имеет ли смысл такое приобретение, заглянем на Cryptocompare. Здесь можно увидеть, что S9 сгенерировал на конец года примерно 4 000 долларов (с учетом курса в 12 000 долларов). Отняв от этого расходы на электроэнергию, получим примерно 3 500 долларов. Стоимость устройства составляет порядка 3 000 долларов, так что за год прибыль не очень впечатляет.

Если на протяжении года поднимется цена за электроэнергию, увеличится уровень сложности майнинга или стоимость участия в пуле, то за первый год устройство может и не окупиться. А на последующие годы прогноз давать – дело рискованное.

Не больше ли смысла в майнинге этереума?

Ethereum, как и Bitcoin, использует систему Proof-of-Work. Но алгоритм здесь создан стойким к ASIC. Преимуществом этого является то, что майнить этереум можно, используя для этого процессор компьютера или графическую карту, не тратясь на специальное оборудование. Так что, если у вас уже есть ПК с современной графической картой, например, для компьютерных игр, теоретически можно круглосуточно не отключать его от сети, денно и нощно зарабатывая деньги.

Так оно до недавнего времени и было, пока курс этереума и уровень сложности в его сети были пониже. Сегодня же здесь доминируют самодельные конструкции, включающие в себя от шести до двенадцати графических карт.

Фото: motherboard.vice.com

Обязательное условие для этого – материнская плата, поддерживающая соответствующее количество графических карт, блок питания, рассчитанный на их общее количество, мощный процессор и RAM (можно небольшого объема, так как для майнинга используются ресурсы графических карт). Так как большинство материнских плат не рассчитано на работу с таким количеством графических карт, необходимы еще PCI-райзер и стойка для размещения графических карт. Стойку можно купить уже готовой, а можно сделать и самостоятельно из алюминиевых уголков.

Каркас для майнинг фермы из алюминиевых уголков Каркас для майнинг фермы из алюминиевых уголков

В качестве операционной системы можно использовать Windows, Linux или даже EthOS – специальную дистрибуцию Linux, созданную специально для майнинга. Чтобы начать майнинг, нужно еще инсталлировать ПО Geth, обеспечивающее связь с блокчейн. Необходимо также установить и конфигурировать и специальное ПО для майнинга, например, Ethminer, Claymores Miner или WinETH. Обычно, как и в случае с биткойном, участники вступают поначалу в один из майнинг-пулов.

Окупается ли майнинг этереума, можно посмотреть на Cryptocompare, Whattomine или Mycryptobuddy. В настоящий момент майнить этериум рентабельнее, чем биткойн, но это может измениться в ходе колебаний курса. К тому же стало проблематичным достать необходимое для создания майнингового устройства количество быстрых графических карт, так как бум криптовалют подчистил все запасы этих компонентов. Кроме того, в Ethereum объявили, что собираются сменить алгоритм на Proof of Stake.

Что такое Proof of Stake?

Итак, как вы уже знаете, вся вычислительная мощность и связанные с этим энергозатраты для биткойнов, этереумов и других криптовалют, для которых используется принцип Proof-of-Work, необходимы лишь для того, чтобы децентрализовать систему и не допустить возможности 51-процентной атаки. То есть это исключительно мера безопасности.

А вот при использовании принципа Proof of Stake (доказательство доли владения) отпадает необходимость в большей части вычислительной мощности. На алгоритм выбора лица, которое сможет создавать следующий блок, влияет «материальное состояние» участников.

Proof of Work vs. Proof of Stake Proof of Work vs. Proof of Stake

Так как этот процесс не является майнингом, при Proof of Stake блоки «куются» или «чеканятся». Соответственно, называется это форджинг или минтинг.

Форджеры используют свое состояние в койнах в качестве вклада. Чем больше монет имеется в кошельке, тем выше шанс получить право на ковку блока. Дополнительным фактором является Coin Age, то есть возраст монет в кошельке. Чем старше эти монеты, тем выше шанс, что форджер будет выбран для создания блока. Для многих криптовалют, где используется принцип Proof-of-Stake, минимальный Coin Age должен быть не менее 30 дней, причем шансы для форджинга перестают повышаться для монет, возраст которых превышает 90 дней. Транзакции и успешная «ковка» блока сбрасывает возраст монет, использованных для этого, на 0.

Имеет ли Proof of Stake и другие преимущества?

Proof of Stake по многим причинам более надежен, чем принцип Proof of Work. Если, скажем, форджер верифицирует фальшивую транзакцию, он теряет свой вклад. А чтобы получить возможность «обелить» такую акцию, опять-таки необходима 51-процентная атака. Но здесь для этого участник должен иметь 51 процент всех монет этой криптовалюты, что само по себе уже очень маловероятно.

Если становится известно о манипуляциях или кражах монет, то доверие к этой криптовалюте падает, что негативно отражается на ее курсе. Но так как злоумышленник в этом случае является обладателем «контрольного пакета» такой цифровой валюты, то он навредит сам себе, когда его монеты вдруг упадут в цене.

Как зарабатывают койны при Proof of Stake?

Функция чеканки блоков активируется непосредственно в кошельке криптовалюты. Дополнительное ПО для этого не нужно. Когда монеты в кошельке достигают минимального возраста, кошелек должен быть открыт, а компьютер находиться в режиме онлайн. Кроме того, кошелек должен быть синхронизирован с блокчейн. В зависимости от криптовалюты, это может длиться несколько дней. Это значит, что если участник хочет открыть кошелек для форджинга с 30 дня, ему следует сделать это на двадцать пятый день и постоянно оставаться онлайн, чтобы иметь возможность синхронизироваться с блокчейн. Разработчики криптовалют Proof-of-Stake рекомендуют всегда держать кошелек в режиме онлайн в активированном для форджинга состоянии, так как в сети существует дополнительный узел (Node), который повышает безопасность (меньше шансов на 51-процентную атаку) и снижает время синхронизации.

В большинстве криптовалют Proof-of-Stake новые монеты для вознаграждения за чеканку блока не создаются, что отличает их от биткойна. Монеты преимущественно выдаются в качестве ICO (первичное размещение), или криптовалюты стартуют с Proof of Work, а затем переходят на Proof of Stake, как это задумано с этериумом. Вместо этого пользователи, которые участвуют в форджинге, получают годовые проценты. В зависимости от криптовалюты, они могут составлять от 1 до 20 процентов. А такая валюта, как Quotient, например, обещает целых 1618 процентов, при этом в сочетании с максимально возможным вознаграждением за создание блока. Годовой расчет процентов должен обеспечивать то, чтобы те, кому повезло меньше при форджинге (например, всего два блока за год), в конечном результате получили не меньшее вознаграждение, чем те, кому удавалось каждый месяц чеканить по блоку.

В некоторых криптовалютах Proof-of-Stake форджеры получают за ковку плату за транзакции, которые верифицируются в этом блоке. У некоторых же, например, в Peercoin, все выглядит иначе. Здесь плата за транзакции просто исчезает.

Как выглядит будущее майнинга?

Будущее майнинга неразрывно связано с популярностью криптовалют. Если интерес снизится и курс резко упадет, майнинг просто перестанет окупаться, так как и цены на оборудование, и затраты на электроэнергию если даже и снизятся, то совсем ненамного. Если же после этого интерес снова возрастет и курс резко взлетит вверх, это привлечет больше майнеров, уровень сложности тоже повысится, что снова-таки сделает майнинг менее привлекательным.

Поэтому частным лицам нужно просто найти золотую середину, надеясь на то, что уровень сложности пойдет вверх лишь после того, как вам удастся хорошо намайнить, и что курс затем резко пойдет вверх, чтобы можно было выгодно продать свои заработанные монеты.

Если Ethereum действительно перейдет на Proof of Stake, это может стать определяющим для всего криптовалютного бизнеса. Правда, можно предположить, что многие майнеры не отключат свои установки, а станут майнить другие криптовалюты, продолжающие работать по принципу Proof-of-Work, в надежде, что курс взлетит вверх. А то, что биткойн когда-нибудь перейдет с Proof of Work на другую систему, пока выглядит крайне маловероятным. Скорее лопнет пузырь, считают аналитики.

Оцените материал
  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(10)
Комментарии 0