Что именно вычисляет майнинг

Что делает компьютер во время майнинга криптовалют простыми словами

Понятие майнинг криптовалют знакомо многим не понаслышке, т.к. запускать программу для майнинга пробывали наверно уже все опытные пользователи ПК. Тот факт, что с помощью майнинга добывается криптовалюта и на этом можно заработать, знаком тоже многим. А вот, что конкретно делает компьютер или asic (специализированное устройство для майнинга) во время майнинга, зачем перебирать какие-то хеши, т.е. техническую сторону вопроса, уже знакома более узкому кругу пользователей. Из-за этого в сети возникает множество «теорий заговора», на подобие того, что Bitcoin это чей-то проект по завладению огромной вычислительной мощности для взламывания Пентагона или других подобных организаций. Что компьютерные мощности криптовалют используются для секретных научных разработок, общения с инопланетным разумом, а сами криптовалюты придумали как прикрытие для всех этих «темных дел». Далее мы постараемся наиболее понятно осветить процесс майнинга биткойна и какие задачи решает Ваш компьютер в это время, что бы Вы смогли более точно представлять техническую часть процесса майнинга, а на все «теории заговора» Вы смотрели как на не самую удачную шутку.

Сначала приведем небольшую теорию по технологии Блокчейн (Blockchain) для тех кто еще не знаком с этим понятием.

Blockchain — в переводе цепочка блоков, что отражает суть, т.е. последовательная запись блоков. Блок это список транзакций (переводов). Т.е. получаем блокчейн это список переводов между криптовалютными кошельками, записываемых не по отдельности, а сразу большой партией.

Для аналогии blockchain можно представить как папку с листами, а блок здесь будет листом, на котором записаны транзакции между кошельками. Нахождение очередного блока означает, что в папку был добавлен новый лист с новыми данными (переводами). Все листы при этом пронумерованы и лежат по порядку.

При этом уже добавленные данные в блокчейн не подвергаются сомнению, т.е. это инструмент которому доверяют все участники сделки по передаче криптовалюты с одного кошелька на другой.

Т.е. Blockchain это архив всех переводов, которые существуют и его нельзя подделать.

Что бы Blockchain обладал 100% надежностью и люди полностью доверяли сделкам через блокчейн, используется несколько технологий, в том числе и проверка работы, т.е. Proof of Work майнинг.

Теперь перейдем непосредственно к POW майнингу и разберемся, на что же на самом деле компьютеры тратят свою вычислительную мощность, а майнеры платят счета за электричество.

Что бы понимать дальнейшие повествование нужно знать следующие термины: Хеширование, Хещ-функция и Хеш-сумма и другие.

Хеширование — процесс преобразования информации в не читаемый вид для ее защиты от посторонних, а так же для сжатия информации в текстовую строку заданной длины.

Хеш-функция (алгоритм хеширования)- способ с помощью которого происходит шифрование. Написать текст задом наперед, заменить все буквы цифрами или объединить оба этих способа тоже можно назвать хеш-функцией. Для Bitcoin хеш-функция гораздо сложнее и называется SHA-256, Ethereum — Dagger Hashimoto, Litecoin — Scrypt.

Хеш-сумма — это результат, который получили после хеширования, т.е. зашифрованные первоначальные данные, которые невозможно узнать, не зная используемый алгоритм шифрования. Хеш-сумма всегда имеет заданное и неизменяемое количество символов. У криптовалют обычно хеш-сумма имеет длину в 64 символа или 32 бита.

Сложность хеширования (сложность майнинга) — для криптовалют сложность хеширования задается за счет включения дополнительного условия при создании хеш-сумм. Для этого в начале хеш-суммы добавляется неизменяемое число ноль (0). С увеличением сложности количество нулей в начале хеш-суммы увеличивается. На данный момент хеш-сумма Bitcoin в обязательном порядке должна содержать 18 нулей.

Транзакция (перевод) — информация по передаче криптовалюты с одного адреса на другой, при этом эта информация так же хешируется в строку из 64 символов той же хеш-функцией (SHA-256 для биткойна), причем дважды. Хеширование транзакций происходит быстро, т.к. нету дополнительный условия к созданию хеш-функций, в отличии от нахождения хеш-функции всего блока. Хеш-сумму транзакции обычно называют TxID.

Nonce (случайное произвольное число) — это число которое добавляется к данным блока для упрощения создания хеш-суммы с текущими условиями (сложностью майнинга).

Всю терминологию мы объясняем на обывательском уровне, для полного понимания обратитесь к другим источникам, например, википедии.

Зная и понимая терминологию можно уже понять что же на самом деле делает компьютер (процессор, видеокарта, asic, fpga) во время майнинга криптовалют

Вернемся к блоку, который все так усердно «ищут». Блок содержит в себе следующую информацию: хеш-сумму предыдущего блока, хеш-сумму всех включенных в него транзакций и число nonce. Хеш-сумма предыдущего блока нужна для защиты от записи в блокчейн недостоверной информации, хеш-суммы транзакций берутся из мем пула (Mempool), в котором хранятся все не подтвержденные транзакции. При этом стоит отметить, что каждый майнер берет из мемпула свой набор транзакций, т.е. каждый ищет свой блок (свою хеш-сумму), а не вся сеть ищет какой-то определенный блок. Нонсер или произвольное число служит, как мы уже говорили, для облегчения поиска хеш-суммы блока с заданной сложностью. Т.к. если бы в данных были только хеш-суммы транзакций и предыдущего блока, то возможен такой вариант, что найти хеш-сумму из текущих данных в мемпуле будет вообще невозможно, не говоря уже о времени поиска блока, который стремится к заданному значению (10 минут у биткоин).

Наглядный пример поиска нового блока, хеш-суммы или майнинга криптовалюты:

В данном примере рассчитано 4 хеш-суммы с разными Nonce числами (3001, 3002, 3003, 3004), хеш-суммы предыдущего блока и хеш-суммы транзакции остаются без изменений.

Собственно из-за произвольного числа Nonce время появления нового блока не постоянно и может варьироваться в широких пределах, но в среднем математически время нахождения блока будет стремиться к одному заданному в программе числу.

Таким образом получаем, что майнинг криптовалют это подбор произвольного числа Nonce с последующим хешированием, что бы получаемая хеш-сумма блока после хеширования отвечала требованиям сложности сети (имела нужное количество нулей). Т.к. процесс хеширования не моментальный процесс и требует математических и логических операций от компьютера, поэтому для каждого алгоритма то или иное оборудование имеет свою скорость хеширования. Например, при хешировании по алгоритму Dagger-Hashimoto или Ethash видеокарта AMD Radeon RX580 в течении одной секунды хеширует 30 миллионов вариантов хеш-сумм с различным числом Nonce. Собственно поэтому и говорят, видеокарта RX580 выдает 30 мегахеш (MH/s). При этом скорость хеширования зависит не только от оборудования, но и от алгоритма шифрования, сложности майнинга и программного обеспечения (майнеров).

Вся информация по блокам открыта в свободном доступе. Для биткоин можно посмотреть на сайте Blockchain.com. Пример блока под номером 613181 можно посмотреть ниже:

Когда компьютер производит десятки или сотни тысяч математических операций, что бы получить одну хеш-сумму или просто хеш и при этом за одну секунду обрабатывается 30 миллионов таких хеш-сумм, то при таком объеме работ, производимых компьютером, говорить о каком-то подборе паролей для взлома пентагона или другом тайном заговоре становится просто смешно.

Теперь Вы, наверно, спросите: «Зачем вообще все этого нужно?». Ответ на этот вопрос лежит в самой технологии блокчейн, которой для защиты данных от взлома нужно обеспечить определенный интервал появления новых блоков. И этот временной интервал как раз регулируется сложностью майнинга, а сам майнинг служит доказательством работы (Proof of Work), за которую майнер получает награду в виде вновь выпущенной криптовалюты в найденом им блоке. Совершаемая при этом работа тоже не бесплатна, т.к. требует покупки оборудования и траты ресурсов (электроэнергии). Поэтому и выстраивается устойчивая экономическая модель криптовалют, за счет которой у криптовалют появляется начальная материальная ценность в обществе.

В заключение можно сказать, что blockchain это надежный архив, а процесс майнинга это запись подтвержденной информации в этот архив. Майнеры в этом процессе получают награду за вполне понятную и нужную работу по поддержанию всей системы в рабочем и устойчивом состоянии.

Подпишись на наш Telegram канал @cryptoage и Вконтакте, узнавай новости про криптовалюты первым.

Общайся с криптоэнтузиастами и майнерами в Telegram чате @CryptoChat

Источник

В чем заключается суть майнинга. Простыми словами о сложном

Вряд ли сегодня можно найти людей, которые не слышали о майнинге. Зарождение криптовалют и их интеграция в мировую экономику создали невероятный ажиотаж. Тем не менее далеко не все понимают, что такое майнинг. Это может создавать неправильное представление не только о самом процессе, но и о перспективах валют. В этой статье мы расскажем о главных технических особенностях майнинга, рассмотрим принципы создания валюты, а также оценим степень доходности и будущие перспективы цифровых денег.

Понятие майнинга

Начнем с самого основного – сути работы майнинга и определения процесса создания новых криптоденег. Если максимально упростить термин, то выяснится, что он заключается в математических вычислениях, которые осуществляются на компьютерах, фермах или специально организованных крупных майнинг-центрах. Последние представляют собой целые ангары, напичканные «железом», они имеют огромную вычислительную мощность и потребляют большое количество электроэнергии. Самой распространенной валютой на данный момент является bitcoin, который стал практически синонимом понятия «криптовалюта».

Если говорить простыми словами, майнинг криптовалюты — это вычислительные задачи, основанные на криптографическом алгоритме (поэтому и криптовалюта). В ходе майнинга эмитируются новые криптомонеты.

В случае с биткоином вознаграждение за блок в первые годы составляло 50 BTC. В 2012 году размер эмиссии снизился до 25, а с 2016 года – до 12.5 BTC. В соответствии с прогнозами эмиссия замедлится к 2040 году, награда за создание блока не будет превышать 10–8 BTC. Дальнейшее строительство новых блоков будет осуществляться только за счет комиссионных вознаграждений.

Как появляется биткоин

Как же создаются биткоины и добывается криптовалюта? Эмиссия криптовалюты, в отличие от фиатных валют, происходит не с помощью печатного станка. Новые монеты рождают транзакции (переводы, покупки, продажи и т.п.). Осуществляют (проводят) транзакции – майнеры. Они собирают их в блоки. Блоки объединяются в цепочку. Получается длинная цепочка, состоящая из блоков транзакций.

Непрерывность такой цепочки обеспечивается включением в новый блок хеш-суммы предыдущего блока. Хеширование – это преобразование входных данных (в нашем случае – данных о предыдущих транзакциях) – в определенную битовую строку.

Пример хеша по алгоритму SHA-256 фразы «The quick brown fox jumps over the lazy dog» = D7A8FBB3 07D78094 69CA9ABC B0082E4F 8D5651E4 6D3CDB76 2D02D0BF 37C9E592.

Хэш-сумма – это некий дайджест хешированных блоков. В каждом новом блоке собрана информация обо всех предыдущих блоках. Таким образом, невозможно изменить блок, не изменив при этом хэши предыдущих блоков.

Хеширование осуществляется по криптографическому алгоритму. Именно с помощью такого алгоритма решается «задача византийских генералов», при которой успех проведения транзакции обеспечен, даже если большинство участников сети – злоумышленники.

Если задача решается правильно – блок создается. За созданный блок его создатель (майнер) получает вознаграждение в виде новой криптовалюты. Так и появляются новые криптомонеты. Так и появляется биткоин.

Децентрализованная система распределения

Задача византийских генералов:

Утром будет сражение с противником. Армия Византии состоит из нескольких легионов, у каждого свой генерал. Все они подчинены Верховному главнокомандующему. Некоторые генералы легионов подозреваются в предательстве и заинтересованности в падении Византии. Утром каждый получает приказ от Верховного главнокомандующего: «наступать» (на противника) или «отступать».

Возможные сценарии исхода битвы:

1. Все преданные генералы вступают в бой – Византия одерживает победу (благоприятных исход).
2. Все преданные генералы отступают – Византия сохранит войско без потерь (промежуточный исход).
3. Некоторые преданные генералы вступают в бой, некоторые отступают – Византия терпит поражение (негативный исход).

Необходимо учитывать, что Верховный главнокомандующий тоже может быть предателем и отдать разные приказы, чтобы добиться поражения Византии.

Если каждый генерал будет действовать самостоятельно, вероятность Византии одержать победу – крайне мала.

Как генералам коммуницировать и какое решение принять?

Эта задача вам что-то напоминает, не так ли? Вы правильно догадываетесь. Транзакции – это благоприятный исход. Генералы – это майнеры. Верховный главнокомандующий – это сеть. Блокчейн – система, в которой осуществляется майнинг, обеспечивает коммуникации и не дает возможности предателям осуществить свои злонамеренные планы. Договоренность генералов и Верховного главнокомандующего, при котором достигается благоприятный исход (транзакция) – называется консенсусом.

Структура консенсуса

Итак, мы узнали, что blockchain – это система алгоритмов консенсуса. Как и у любой системы, у блокчейна есть уровни. Их всего 3:

1. Узлы консенсуса (майнеры) – формируют блокчейн, группируют транзакции в блоки.
2. Узлы аудита – распределяют нагрузку по сети, проверяют работу майнеров.
3. Легкие узлы – клиенты – не имеют полной версии блокчейна (криптовалютные кошельки, программы).

Блокчейн биткоина – самый крупный блокчейн. Более 7000 узлов сети имеют полную его копию.

Криптографические алгоритмы

Несмотря на то, что задача византийских генералов была решена еще в 90х, блокчейн – более сложная задача. Все его узлы находятся в режиме постоянного изменения. Криптографические алгоритмы здесь отличаются от тех, что применяются в византийской головоломке.

В большинстве криптовалют используются алгоритмы на основе доказательства работы (proof-of-work, PoW) и на основе доказательства доли (proof-of-stake). Читайте в статье подробнее о PoW и PoS.

Добычу валюты на основе PoW принято называть майнингом (mining – англ. добыча), на основе PoS – форжингом (forging – англ. ковка).

Наиболее распространенный алгоритм, используемый криптовалютами – SHA256.

Задача алгоритма – хешировать блоки транзакций. SHA256 генерирует 256-битный хэш.

Ну а дальше вы все знаете: блоки выстраиваются в непрерывную цепочку, майнеры получают свои 12,5 BTC за блок.

Скоростью майнинга измеряется в хешах в секунду (h/s). Как оказалось, хэш-сумму можно посчитать с помощью ручки и бумаги. Если разложить алгоритм математически, то можно добиться скорости 0,67 хешей в день (при 12-ти часовой загрузке это, примерно, 0,000016 h/s). Однако, скорее всего, это не самый лучший способ майнинга, т.к. современные майнер-системы способны строить блоки со скоростью несколько терахешей/сек, что в квинтиллион раз быстрее человека.

ВИДЕО — майнинг биткоин с помощью ручки и бумаги:

Помимо SHA256 известны следующие алгоритмы криптошифрования:

Таблица. Наиболее известные криптовалюты с типами алгоритмов:

Варианты майнинга

Для новичка данная сфера может быть абсолютно непонятной, потому стоит рассмотреть наиболее актуальные виды майнинга. По принципу и механизму действия сегодня разделяют:

• майнинг на видеокартах (фермы);
• майнинг на Asic или просто асиках (специально созданные устройства, которые имеют большую вычислительную мощность и намного меньшее энергопотребление);
• облачный майнинг;
• форжинг (или PoS майнинг);
• объединение в майнинг пулы.

Последняя разновидность майнинга становится все более популярной. Из-за прихода на рынок «больших игроков» и существенного усложнения добычи криптовалют, которые требуют все большие и большие мощности, для домашнего майнинга и одиночек, пулы – единственный способ хоть как-то зарабатывать. В противном случае многое будет зависеть уже от удачи, которая является довольно важным фактором при открытии новых блоков.

Облачный майнинг становится невероятно популярным, так как не требует вложений в дорогое оборудование. Например, площадка ECOS или ViaBTC дает возможность купить контракты на добычу BTC или ETH.

Что касается самих валют, то сегодня самой большой популярностью пользуется биткоин, хотя прибыль от майнинга могут принести и следующие криптовалюты:

Также стоит учесть, что помимо ферм, асиков и прочих технологий, вычисление на процессорах уже давно стало нерентабельным и неэффективным процессом. Сегодня в нем нет практически никакого смысла.

Насколько выгодным может быть майнинг

Изначально стоит уточнить, что майнинг для начинающих перестал быть простым и прибыльным занятием еще в 2016 году. В 2018 он стал и вовсе не благоприятным. Еще 7-8 лет назад даже на одном ПК можно было получать довольно внушительный месячный доход. К сожалению, сегодня смысл майнить будет лишь в следующих случаях:

• существует доступ к бесплатной электроэнергии (тогда основные издержки майнинга, то есть оплату счетов за электричество, можно будет игнорировать);
• в наличии есть 4 или больше видеокарт (особенно от AMD);
• есть достаточная сумма свободных денег, которую можно вложить для сохранения от инфляции и небольшого заработка в перспективе.

Проще говоря, начать майнить может каждый. Именно поэтому с прилавков исчезли видеокарты за очень короткий срок и даже крупнейшие магазины в мире оправдывались за пустые склады. Что же произошло через несколько месяцев?

Все надежды получать пассивный доход лопнули, окупаемость видеокарт увеличилась в 2-3 раза, сложность майнинга значительно возросла, что прилично сократило доходы. Без вложений для увеличения вычислительной мощности, без покупки асика (которые и так стоят очень дорого), для большинства участников майнить сейчас невыгодно. Минимальный доход будет «съеден» счетами за электричество и прочими издержками, а прибыль в результате будет настолько незначительной, что не оправдает ни вложения, ни потраченное время.

Рассмотрим короткий пример выгоды валюты Zcash в 2018 году:

• Среднее вложение в майнинг этой криптовалюты около $2000.
• Без учета электроэнергии, при среднем доходе фермы в интервале 125-140$ в месяц, окупаемость будет от 15 до 19 месяцев, в зависимости от изменений стоимости валюты.
• Если учитывать электроэнергию, которая в среднем обойдется в России при таких вложениях на уровне 30-34$ в месяц, общий доход снизится и будет порядка 100$, а окупаемость фермы, наоборот, увеличится.

При этом просто работать на любой профильной должности, получая опыт и улучшая квалификацию, будет в большинстве случаев даже более выгодно, чем майнить.

Когда есть смысл начинать майнить с нуля

Несмотря на более сложные условия, особенно на старте, нельзя сказать, что начинать майнить невыгодно. Курс криптовалют показывает как небольшие падения, так и огромные скачки роста, потому, если вы не играете на бирже, то единственным способом будет взяться за все самому.

Если вы не совсем чайник или хотите попробовать получить опыт в довольно перспективной сфере, то всегда используйте калькулятор майнинга. Это необходимо для того, чтобы подводить общую статистику. Помимо хешрейта (можете взять из нашей таблицы), в калькуляторах нужно учитывать:

• общую мощность;
• энергопотребление;
• стоимость киловатт-часа.

Вы всегда будете знать, стоит ли увеличивать мощность, сколько прибыли даст экономия на электроэнергии и т.д.

Начиная майнинг необходимо:

• иметь достаточное количество времени для обучения и вникания во все тонкости процесса;
• начальный финансовый вклад, сумма которого увеличивается с каждым годом;
• умение разбираться в котировках; хотя бы базовые знания по графическому анализу для составления прогнозов и более выгодной реализации криптовалют;
• спокойствие и целеустремленность, особенно при том, что сложность и период окупаемости постоянно увеличиваются.

Заключение

Мы попытались рассказать вам в чем суть майнинга. Сегодня многие новаторы и специалисты вещают в различных видео о том, что майнинг это будущее, но, откровенно говоря, в данный момент только Япония и частично США признали биткоин как валюту. Более того, при отсутствии способов регулирования курса и проведения стандартных мероприятий, как в случае с «физической валютой», существует немало неопределённостей, которые не позволяют точно утверждать, что виртуальные валюты это на 100% будущее.

Блокчейн стал настоящим прорывом и на его базе уже создаются несколько крупнейших проектов с огромными инвестициями. Безусловно, сам майнинг стал настолько массовым, что с ним считаются даже центральные банки стран с самой развитой экономикой.

Подписывайтесь на наш Telegram канал. Будьте в курсе новых статей.

Источник