Что такое майнинг?

Большинству людей может быть не понятно, как работает биткоин. По большому счету все дело в математике и числах. Это то, что обычно вызывает у немалого количества людей страх. И да, это одна из сложнейших сторон криптовалют.

Криптовалюта – это цифровая валюта, а валютам нужны чеки и балансы, проверка и верификация. Обычно этим занимаются правительства и банки, и они просто печатают больше денег, когда им это нужно. Также они могут сделать операции с валютой сложнее и отслеживать их.

Большая разница обычных денег с криптовалютой в том, что BTC вообще не печатаются – они обнаруживаются. Но как мы можем знать, что транзакции точны, если нет центрального органа управления? Опять же, все дело в майнинге.

Что такое майнинг?

Каждый, кто впервые сталкивается с биткоином или другими криптовалютами, задавался вопросом, откуда он берется и как происходит оборот. Ответ в том, что он зашифрован («заминирован» по аналогии с англ. словом «mined»). Майнинг служит для выпуска новых монет и добавления транзакций в цепочку блоков – блокчейн.

Процесс добычи (с англ. «mining») включает в себя компиляцию последних транзакций в блоки и попытку решить сложную вычислительную задачу. Первый участник, который решит головоломку, находит следующий блок в цепочке блокчейна, и это требует вознаграждения.

Вознаграждения стимулируют добычу монет и включают в себя как недавно найденный BTC, так и комиссионные сборы, выплачиваемые майнерам в виде биткоинов.

Для майнинга требуется специальная программа и компьютер, а майнеры будут конкурировать с другими майнерами за решение сложных математических задач с использованием этой программы и компьютерных ресурсов. Они будут пытаться «решить» блок, содержащий последние транзакции каждые 10 минут, используя криптографические хэш-функции.

Что такое хеш-функции?

Криптографическая хэш-функция – это, по сути, одностороннее шифрование без ключа, и она берет случайные ввод (input) и возврат (return), но фиксирует значение хеша.

Например, если вы используете алгоритм криптографического хеширования SHA-256, шифрование будет выглядеть так:

Входящие данные: Как работает Bitcoin?

Хеш-код после обработки входящих данных: 46550fef 26f87ddd 5e15407f 45a0b8d2 9513291c 4e0f0acc 24a974de 907a1569

Если изменить хотя бы одну букву исходных данных (input), то значение хэша будет совершенно другим, и эта делает невозможным предсказать, каким будет конечный код на выходе (output).

Чем полезны функции хеша для криптовалют?

Хеш-функции могут использоваться для подтверждения работы и валидации, поскольку предсказать результат ввода невозможно. Майнеры будут конкурировать, чтобы найти input, который дает конкретное значение хеш-функции. Трудность этих головоломок измерима, но их нельзя «обмануть», потому что нет способа работать лучше, чем угадывать.

Целью майнинга является использование мощности компьютера для угадывания до тех пор, пока не появится хеш-значение, которое меньше, чем то, которое может быть на самом деле (обычно на это требуются миллионы и миллиарды «угадываний» компьютером).

Технически добывший блок майнер не создает биткоин. Тем не менее, кодирование алгоритма блокчейна настроено таким образом, чтобы вознаградить человека за добычу блока и, таким образом, верифицировать блокчейн.

Каждый блок создается последовательно, включая хеш предыдущего блока, и поскольку каждый блок содержит хеш предыдущего блока, то этим он доказывает, что является настоящим и идет следующим по цепочке. Разными майнерами иногда формируются два конкурирующих блока.

Они могут содержать различные транзакции биткоина, проведенные в разных местах, и блок, имеющий набольшее доказательство работы (proof-of-work, PoW), встроенной в него, выбирается для блокчейна.

Это делает невероятно трудным создание альтернативного блока или блокчейна. Задумавшим такое пришлось бы убедить каждого в сети, что их блок и является верным, содержащим достаточное PoW.

Тот факт, что одна группа может получить 51% контроля над блокчейном, является не самым последним опасением биткойн-сообщества. К счастью, до сих пор это предотвращалось.

Безопасность сети Bitcoin

Майнинг биткоина децентрализован, а это означает, что любой, у кого есть подключение к Интернету и соответствующее оборудование, может участвовать в его добыче. Сеть Bitcoin принимает решения на основе консенсуса, поэтому безопасность сети и зависит от децентрализации.

Если есть разногласия относительно того, должен ли блок быть включен в цепочку блоков, решение эффективно осуществляется простым большинством голосов.

Если организация или отдельное лицо контролирует больше половины мощностей сети, они имеют возможность разлагать цепочку блоков. Эта концепция называется «атакой 51%».

Как дорого обходится эта атака в основном зависит от того, сколько майнинговых мощностей задействовано в сети биткоина, а это значит, что от этого также зависит его безопасность.

Количество майнинговых мощностей, используемых в сети, напрямую зависит от стимулов, которые имеют майнеры (транзакционные сборы и вознаграждение за блок).

Награда за блок

Наградой за нахождение блока является количество новых BTC, выпущенных с каждым зашифрованным блоком. Когда блок обнаружен, первооткрыватель может присвоить себе определенное количество биткоинов. Количество согласовано всеми участниками сети, и в настоящее время эта награда составляет 12,5 BTC.

В 2009 году награда оценивалась в 50 биткоинов, затем уменьшилась до 25 BTC, а летом 2016 года снизилась до нынешнего значения. Это значение уменьшается вдвое через каждые 210 тысяч добытых блоков (примерно каждые 4 года). Отслеживать таймер снижения награды можно на данном сайте.

Транзакционные издержки

Майнеры будут менее стимулированы в добыче блоков биткоина, поскольку со временем вознаграждение стремится к нулю. Если стимулы, представленные вознаграждениями, не заменятся транзакционными комиссиями, это может стать серьезной проблемой безопасности сети.

Сборы за транзакцию являются добровольными со стороны лица, отправляющего средства; они представляют собой некоторое количество BTC, которые включены в транзакцию в качестве вознаграждения для майнера, который «решит» блок с этой транзакцией.

Сложность майнинга

Насколько тяжело майнить зависит от того, сколько усилий вкладывается в добычу по всей сети. Сеть Bitcoin автоматически корректирует сложность добычи каждые 2016 блоков.

Она настраивается с целью поддержания постоянной скорости обнаружения блока. Это означает, что сложность будет повышаться, чтобы сделать майнинг сложнее, если для добычи будет использоваться больше вычислительной мощности.

Майнинг на «железе»

Любой человек с подходящим оборудованием и доступом в Интернет может участвовать в майнинге. В самые ранние дни существования биткоина его добыча осуществлялась на обычных домашних компьютерах. Видеокарты или GPU (графические процессоры) более эффективны при добыче, чем CPU (центральный процессор компьютера), поэтому первые стали доминировать по мере роста популярности биткойна.

CPU-майнинг

Добыча с помощью центрального процессора была единственным способом майнинга биткоина поначалу, и осуществлялась с использованием оригинального клиента Satoshi. Производительность ЦП была относительно бесполезной, и вы могли бы на протяжении десятилетий использовать свой ноутбук и не заработать ни одной монеты. Сегодня с помощью CPU можно майнить только незначительные в своей ценности криптовалюты, но и это сопряжено с некоторыми сложностями.

Майнинг с помощью графических процессоров

Только через полтора года после запуска сети было обнаружено, что высококачественные видеокарты гораздо эффективнее в добыче BTC, и мир преобразился.

GPU-майнинг уступил место графическому процессору, чьи возможности порой позволяли увеличить мощность майнинга биткоинов в 50-100 раз. Важно отметить, что они использовали гораздо меньше энергии на единицу.

Любой современный графический процессор можно использовать для майнинга. Однако линейка видеокарт AMD оказалась намного превосходящей архитектуру процессоров nVidia для добычи BTC.

FPGA-майнинг

Мир майнинга биткоинов продвинулся в пищевой цепочке до FPGA – Программируемой пользователем вентильной матрицы. Данный способ не позволял увеличить скорость добычи до 50-100 раз, однако благодаря энергоэффективности и простоте использования стал неплохой альтернативой.

Типичная видеокарта мощностью 600 мегахеш в секунду потребляла 400 Вт. Типичное устройство FPGA обеспечивало хешрейт в 826 мегахеш в секунду при мощности 80 Вт. Данное 5-кратное улучшение позволило построить первые крупные майнинговые фермы по добыче биткоинов с операционной, и родилась настоящая индустрия добычи криптовалют.

Добыча с помощью ASIC

Сейчас мир биткоин-майнинга вошел в эпоху ASIC. ASIC – это чип, разработанный исключительно для добычи BTC и не может быть предназначен для других задач. Негибкость асиков компенсируется тем, что он обеспечивает увеличение мощности хеширования до 50-100 раз и снижает энергопотребление.

ASIC может стать последним в цепочке эволюции майнингового оборудования, когда мы говорим о разрушительном действии майнинга. Центральные процессоры заменились процессорами графическими, FPGA заменили собой видеокарты, и, наконец, асики убрали FPGA с дороги. Сегодня и в ближайшем будущем ничто не заменит ASIC.

Будет постепенное усовершенствование продуктов ASIC и повышение эффективности. Однако ничто не предложит 100-кратного увеличения мощности хеширования или 7-кратного снижения энергопотребления по сравнению со всеми предыдущими технологиями.

Это делает потребление энергии самым важным фактором любого продукта ASIC. Важно отметить, что ожидаемый полезный срок службы асика длиннее, чем существование майнинга.

Вполне возможно, что если устройство ASIC будет достаточно энергоэффективным, а стоимость электроэнергии не будет превышать доходы, то купленный сегодня асик будет майнить еще в течении 2-х лет. Этот майнер, вероятно, лучший вариант, если вы хотите испытать удачу в добыче биткоина.

Важно отметить, что сложность экспоненциально увеличилась по мере того, как ASIC стали улучшаться, и все больше майнеров приходят на рынок. Большая часть этой деятельности была стимулирована в 2013 году благодаря росту стоимости BTC и спекуляции на том, что цена может увеличиться.

Майнинговая мощность, по сути, дает вам право голоса в том, следует ли принимать изменения в протоколе, поэтому в экосистеме сети Bitcoin также существует политическая власть, которая контролирует добычу.

Есть много компаний, которые производят майнинговое оборудование, из наиболее известных – Butterfly Labs, KnCMiner, HashFast и BitFury. Есть также некоторые компании и майнинговые пулы, которые предоставляют клиентам возможность аренды майнингового оборудования, что именуется облачным майнингом. Вот некоторые из них: CEX.io, GS Mining, CloudHashing, MegaBigPower.

Программное обеспечение для майнинга

Существуют 2 основных способа добычи: быть частью майнинг-пула (или работать с ними используя контракты на облачный майнинг) или майнить самостоятельно. Только обязательно избегайте мошеннических сервисов облачного майнинга.

Пул приближает удачу на добычу истинного блока, поэтому почти все майнеры предпочитают работать с ним. Перед тем, как присоединиться к пулу, убедитесь, что у вас есть биткоин-кошелек, чтобы туда автоматически перечислялись BTC. После этого следует присоединиться к пулу и настроить свой майнер на подключение к нему. Прибыль от каждого блока, который генерирует член пула, делится между остальными участниками в соответствии с суммой хеша, который они привнесли.

Сколько пропускной способности занимает майнинг? Сумма должна быть незначительной, примерно 10 Мб в день, если вы используете биткойн-майнер для работы с пулом. Тем не менее, вам требуется исключительная возможность подключения, чтобы как можно быстрее получить какие-либо обновления по работе.

Это обеспечивает членам пула более частые и стабильные выплаты. Однако ваши выплаты могут быть уменьшены за счет любых издержек, которые пул может взымать. Соло-майнинг даст вам большие, но нечастые выплаты. С другой стороны, коллективная добыча дает небольшие, но частые выплаты.

Майнинг-пулы

Выплаты перечисляются майнерам, которые первыми находят решение задачи. Вероятность того, что определенный майнер станет именно тем, кто обнаружит решение, будет равна части всей майнинговой мощности сети.

Майнеры с небольшим процентом мощности имеют очень мало шансов открыть следующий блок самостоятельно. Например, майнинговая карта, которую можно купить за несколько тысяч долларов, предоставит менее 0,001% от мощности сети.

Может пройти немало времени, прежде чем майнер найдет блок с таким небольшим шансом найти следующий блок. Кроме того, трудности, связанные с ростом, еще больше ухудшают ситуацию, и майнер никогда не сможет окупить свои инвестиции.

Ответом на эту проблему становятся майнинговые пулы. Они координируют группы майнеров и управляются третьими лицами. Майнеры могут получит постоянный прирост BTC, начиная с того дня, когда активируют свои мощности, работая в пуле совместно и распределяя выплаты среди участников.

Вывод

Bitcoin-майнинг – это способ, с помощью которого в обращение вводятся новые биткоины. Майнеры участвуют в гонке вооружений, чтобы применять последние чипы для майнинга, и они часто предпочитают находить близлежащие места с низкими ценами на электроэнергию.

Трудность задач увеличивается вместе с увеличением вычислительных мощностей. Это позволяет повышать рентабельность.