Какова цель майнинга для блокчейн

Зачем блокчейну нужны майнеры, а майнерам блокчейн?

Майнинг — единственный способ добычи криптовалют, чей блокчейн поддерживает алгоритм консенсуса PoW (Proof-of-Work), или доказательство выполнения работы. В данных сетях майнеры отвечают за подтверждение транзакций и добавление новых блоков в блокчейн, за что получают вознаграждение во внутренней криптовалюте сети. Так, например, в сети Bitcoin майнинг — это единственный способ добыть новую монету и добавить ее в оборот.

Ключевые принципы майнинга

Основная суть майнинга сводится к решению сложных вычислительных задач методом подбора единственного правильного хэша, который является криптографическим шифром. Для этого майнеры используют ноды со специальным программным обеспечением, цель которых — подобрать правильный хэш.

Хэш всегда уникальный, поэтому он находится подбором чисел, а это очень сложный и долгий процесс, который намеренно сделан ресурсоемким, чтобы количество блоков, найденных майнерами, оставалось постоянным. Конечно, разные криптовалюты используют разные модели вычислений, однако все они достаточно длительны по времени и сложны в решении.

Майнеры проверяют транзакции, закрывая блоки и открывая новые, за что получают награду в виде внутренней валюты блокчейна. Вдобавок к вознаграждению майнеры также получают сумму всех комиссий, которые пользователи сети платят им за подтверждение транзакций. Майнеры конкурируют друг с другом за этот приз. Чем больше у майнера вычислительной мощности, тем выше вероятность того, что именно ему или ей достанется возможность закрыть блок и получить за это награду.

Например, в блокчейне Bitcoin в самом начале работы сети за каждый новый блок майнеры получали 50 биткоинов. Но при запуске сети Bitcoin Сатоши Накамото задал такие условия, чтобы каждые 210,000 блоков награда уменьшалась в два раза. Более того, через каждые 2016 блоков меняется и сложность майнинга. Сеть Bitcoin устроена таким образом, чтобы уровень сложности майнинга соответствовал вычислительной мощности оборудования, позволяя майнерам находить верный хэш в течение 10 минут. Учитывая, что в сети Bitcoin новый блок генерируется каждые 10 минут, то в день добавляется 144 новых блока, а это значит, что каждые четыре года сеть генерирует те самые 210,000 блоков и награда майнеров уменьшается. Если с начала 2009 и до конца 2012 года майнеры получали 50 биткоинов, то с 2013 по 2016 год включительно размер вознаграждения составлял 25 биткоинов, а с 2016 и до 2020 года он будет равен 12.5 биткоина за закрытие блока. Данный процесс искусственного уменьшения добываемых монет позволяет исключить инфляцию и создать дефицит криптовалюты, что приводит к пропорциональному увеличению цены биткоина.

Способы майнинга

Поскольку вероятность получения награды равна соотношению вычислительной мощности майнера к вычислительной мощности всего блокчейна, то соло-майнинг в сетях популярных криптовалют в последние годы стал невыгодным. Так, если несколько лет назад для майнинга биткоина хватало мощности обычного ноутбука, то сегодня, для того чтобы получить существенную прибыль, необходимы вложения в покупку мощного оборудования. В связи с чем майнеры выбирают либо соло-майнинг посредством запуска майнинг-ферм, либо же участие в майнинг-пулах или облачном майнинге вместе с другими пользователями.

Майнинг-ферма

Майнинг-ферма — это высокопроизводительная нода или несколько нод, которые постоянно выполняют вычисления по подбору хеша. Данный вид майнинга имеет ключевое преимущество в виде стопроцентного вознаграждения. Однако для того, чтобы запустить ферму, приносящую реальный доход, необходимо приобрести дорогостоящее оборудование, цена которого растет вместе с популярностью криптовалют. А для поддержания его работоспособности нужно постоянное энергоснабжение.

Также стоит иметь в виду, что процесс майнинга со временем усложняется и на рынок постоянно выходят новые участники. Так, по данным Blockchain.info, декабрьский взлет цены биткоина увеличил майнинговый рынок на 40%, что привело к тому, что находить новый блок в сети Bitcoin стало на 51% сложнее.

Майнинг-пул

Чаще всего майнинг-пул представлен в виде сервера, который распределяет вычислительные задачи между участниками, чтобы разные майнеры не выполняли одни и те же вычисления. Майнинг-пулы позволяют майнерам объединять свои усилия для увеличения фактора удачи и более предсказуемого получения вознаграждения. Если пул находит верное решение, то выплаты майнерам рассчитываются исходя из объема отправленных пулу стандартных вариантов — блоков с хэшем. Таким образом, участники майнинг-пула получают лишь процент от суммы вознаграждения, часть которого также уходит владельцам пула. Но шансы получить вознаграждение у майнинг-пулов намного выше, чем у соло-майнеров.

В связи с этим сегодня 74.3% всей майнинговой энергии в сети Bitcoin сосредоточено в руках всего пяти пулов: BTC.com, AntPool, SlushPool, ViaBTC и BTC.top. Более того, по мнению многих экспертов, большая часть вычислительных мощностей в данной сети, порядка 80%, сконцентрировано в Китае, что потенциально может угрожать децентрализации крупных криптовалют, таких как биткоин.

Облачный майнинг

Поскольку для успешного майнинга необходимо мощное и дорогостоящее оборудование, которое также является крайне энергозатратным, на рынке представлено альтернативное решение в виде облачного майнинга. Компании, обладающие мощными data-центрами, предоставляют оборудование, ресурсы которого даются в аренду конечному потребителю. В данном случае майнеру не нужно покупать оборудование, настройку и подключение которого обеспечит компания удаленно. Такие компании, как Hashflare, Genesis Mining, Bit Miner и OxBtc, предоставляют доступ к майнингу ряда криптовалют сразу после заключения контракта и оплаты услуг.

Облачный майнинг является доступным, надежным и удобным способом получить криптовалюты, не требующим покупки дорогостоящего оборудования, а доход майнера пропорционален мощности взятого в аренду оборудования. Из недостатков стоит отметить вероятность того, что продавец контрактов облачного майнинга может быть недобросовестным, а сайт, предоставляющий данный вид услуг, может быть подвержен хакерским атакам. Также у пользователей нет контроля над комиссией, которую они получают за майнинг, а незапланированные убытки заставят data-центр закладывать в следующие контракты меньшую отдачу средств пользователям.

Уязвимость майнинга

Несмотря на то, что майнинг стал крайне популярным способом пассивного заработка криптовалют, данный процесс несет в себе определенные риски как для пользователей, так и для блокчейнов, поддерживающих алгоритм консенсуса PoW.

Повышение сложности майнинга

Прибыльность майнинга для каждого блокчейна разная и, как правило, по мере роста популярности криптовалюты сети она снижается, при этом сам процесс майнинга усложняется. Данная закономерность позволяет блокчейнам контролировать скорость эмиссии новых монет, выпускаемых в ходе майнинга.

Для того чтобы определить, насколько выгодно майнить ту или иную криптовалюту, в первую очередь необходимо просчитать сложность майнинга — степень сложности поиска хэша и создания нового блока в данном блокчейне. Для вычисления сложности используется хэшрейт — количество хэшей, которое может подобрать нода в секунду с единицей измерения H/s (hashes per second). Чем выше хэшрейт, тем выше сложность майнинга и тем меньше криптовалют получает майнер за каждую потраченную единицу энергии. На уровень сложности также влияет количество майнеров, выполняющих работу. Другими словами, чем больше в сети майнеров, использующих мощное оборудование, тем выше сложность майнинга.

В сети Bitcoin сложность майнинга пересчитывается каждые 2016 блоков, то есть каждые две недели. Так, за последние три месяца сложность майнинга биткоина выросла на 37.79% — с 3,007,383,866,429 H/s до 4,940,704,885,521.83000000 H/s.

Волатильность криптовалют

Как показало резкое снижение цены биткоина в феврале этого года, прибыльность майнинга напрямую зависит от котировок добываемых криптовалют. Более того, прошлогодний взлет котировок биткоина увеличил майнинговый рынок на 40%, что привело к тому, что выросла как сложность вычислений, так и количество потребляемой энергии. В связи с чем при февральском ценовом уровне, опустившемся до минимума в $6048, только крупнейшие майнеры смогли остаться на плаву. Так, по данным аналитиков Morgan Stanley, даже при условии использования очень дешевой электроэнергии ($0.03 кВт/ч), майнинг биткоина окупается только при стоимости криптовалюты в $8600 и выше.

Энергетическая неэффективность

Майнинг — чрезвычайно ресурсоемкий процесс. По данным сервиса Power Compare, совокупная энергия, затрачиваемая на добычу биткоина в 2017 году, превысила уровень энергопотребления 159 стран по всему миру. Более того, если бы биткоин был отдельной страной, то он бы занял 41 место по потреблению электроэнергии, использовав 67.91 ТВт за прошлый год.

Что касается 2018 года, то по оценке нидерландского экономиста Алекса де Вриса, до конца года на майнинг одних только биткоинов уйдет порядка 0.5% мирового производства электроэнергии.

Угроза централизации вычислительных мощностей

Другая проблема майнинга, относящаяся к работе блокчейна, — это угроза централизации вычислительных мощностей в одних руках, или угроза атаки 51%. Это происходит, когда у атакующей стороны, в роли которой может выступать сравнительно небольшое количество майнеров, находится «контрольный пакет» хэшрейта, то есть вычислительных мощностей.

Причиной данной угрозы служит тот факт, что майнеры могут находить верные хэши одновременно, в случае чего в блокчейне происходит разветвление. Алгоритм PoW предполагает, что майнеры признают верной ту ветвь, что имеет наибольшее количество блоков, и проголосуют за окончательное включение такой ветви в блокчейн. Таким образом, если майнер или пул майнеров контролирует больше половины хэшрейта, то у них появляется возможность добавлять свои версии блокчейна. Более того, в случае атаки 51% нападающая сторона может добавлять новые блоки, манипулировать двусторонним операциями и не подтверждать новые транзакции. Также атака 51% может привести к тому, что недобросовестные майнеры смогут использовать одну и ту же монету несколько раз, отзывая совершенные с ней транзакции, что называется double-spending, или двойной тратой. При этом атакующая сторона не может менять информацию в уже добавленных блоках и генерировать новые криптовалюты.

Источник

Что такое майнинг, блокчейн и как это работает

В последние полтора месяца, из-за резкого роста курса некоторых криптовалют, стало выгодно майнить на видеокартах, что, к слову, и привело к резкому их подорожанию. Но вот что такое майнинг и как он работает — знают далеко не все, и об этом мы поговорим в этой статье.

Начнем с определения:

Майнинг (mining, добыча полезных ископаемых) — деятельность по поддержанию распределенной платформы и созданию новых блоков с возможностью получить вознаграждение в форме новых единиц и комиссионных сборов в различных криптовалютах.

Понятно то, что ничего не понятно. Распределенная платформа — это способ решения задач сразу на многих устройствах, объединенных параллельно. То есть, грубо говоря, в процессе майнинга происходит решение математической задачи, в результате которой можно получить за это деньги. Иными словами — производительность ПК переводится в деньги, а вы платите только за электричество и интернет.

Хэш и блокчейн — столпы майнинга

Но что это за задача? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, сначала разберемся с тем, что такое хэш. Хэш, или хэш-функция — это алгоритм, который преобразует любые исходные данные, будь то файл, картинка или текст, в последовательность букв и цифр определенной длины. Причем делает это так, что разные исходные данные дают разный результат (в противном случае, если разные исходные данные дают одинаковый хэш, это называют коллизией — столкновением, и это, вообще говоря, уязвимость).

Для чего нам нужен хэш? Он нужен нам для того, чтобы, не имея на руках файлов, знать, одинаковые они или нет. Зачем это нам? Для понимания этого рассмотрим вторую важную составляющую майнинга — блокчейн.

Блокчейн (blockchain, цепочка блоков) — выстроенная по определённым правилам непрерывная последовательная цепочка криптографически связанных блоков, содержащих информацию.

Рассмотрим на примере, как работает блокчейн. Создаем файл и записываем в него фразу «Привет мир-1». Считаем его хэш-сумму по любому алгоритму — самый распространенный это sha256. Допустим, при этом мы получили строчку А (на самом деле она длиннее и разнообразнее эдак в 64 раза, но для наглядности упростим ситуацию). Теперь создаем второй файл, записываем в него фразу «Привет мир-2» и следующей строчкой пишем А. Сохраняем файл и считаем его хэш — он оказывается, допустим, B. Теперь создаем третий файл, записываем в него «Привет мир-3» и B, сохраняем, считаем хэш — он оказывается С, создаем новый файл, и так далее. Поздравляем сами себя с созданием простейшего блокчейна — все предыдущие файлы завязаны на самый первый, то есть все блоки — элементы одной цепочки. При этом самый первый блок называется Genesis Block (первичный блок), он рассматривается отдельно, так как у него отсутствует родительский блок.

Разумеется, возникает вопрос — а как проверить целостность сети, может быть 10001 блок был получен не из 10000, а из головы? Да очень просто — в каждом последующем файле записан кэш предыдущего. И так можно рекурсивно «спуститься» вплоть до самого первого блока. Если где-то кэш не совпадет — значит, в сеть были внесены изменения.

Теперь мы, наконец-то, можем перейти к описанию майнинга.

Принцип работы майнинга

Представим, что внутри самого первого файла написано не только «Привет мир-1», но и 00000. Считаем его хэш, и он, к примеру, начинается с 3f5da. Радостные, отправляем этот кэш и узнаем, что он не подходит. Но почему? Да все просто — хэш должен начинаться с нуля, а количество нулей в начале подбирается так, чтобы каждый блок биткойна появлялся раз в приблизительно 10 минут. Хм, скажете вы, ну давайте запишем в файл не 00000, а 00001 (да-да, самый простой перебор, ибо предсказать, какой получится хэш, мы не можем. А если вы сможете — получите Нобелевскую премию, серьезно). Считаем его хэш — и он начинается с 7b3fa8. Мда, и опять не нули в начале. Ладно, запишем в файле 00002. Опять не нули? Ставим 00003, и так далее. И вот так, перебирая, мы в конце концов получаем хэш, начинающийся с нужного числа нулей, с помощью этого хэша генерируем новый блок, и получаем за него деньги. Вот так просто и работает майнинг.

А в чем тогда разница между майнингом разных криптовалют? Да только в количестве данных в блоке, текущей сложностью, набором правил для хэша да самим алгоритмом хэширования.

Сразу же возникает вопрос — а можно как-то подделать эту цепь блоков и получить сразу много биткойнов? Конечно можно, вам для этого всего лишь нужно перемайнить ВСЕ блоки с самого начала образования цепи по своему алгоритму — как только у вас станет на один блок больше, чем у всех других майнеров — сеть автоматически примет ваши условия. Это так называемая «атака 51%», и она возможна лишь в теории: во-первых, для того, чтобы перемайнить почти 500 000 блоков биткойнов, потребуются просто гигантские вычислительные мощности и деньги, во-вторых — даже став «королем биткойнов», самый максимум, что вы сможете — это останавливать транзакции в сети, что денег вам точно не принесет (но вот обвалить курс, или, наоборот, поднять и сыграть на этом, будет можно. Но вряд ли человек, имеющий достаточные для создания такой сети деньги, будет этим заниматься — скорее всего он вложит их во что-то более выгодное).

Регуляция в сети биткойна

В сети биткойна разумеется есть регуляция: во-первых, это сложность: то есть сколько нулей должно быть в начале хэша. Она подбирается так, чтобы в неделю появлялось 2016 блоков — то есть 10 минут на блок. Соответственно, чем больше вычислительных мощностей участвует в майнинге — тем больше должна быть сложность, чтобы удерживать темп — а значит тем сложнее каждому найти нужную хэш-сумму. Второй ограничитель — это стоимость награды. В 2009 году за один блок давали 50 BTC, потом 25, а сейчас — всего 12.5.

Поэтому мы получаем сразу две проблемы для майнера: если самые первые блоки биткойнов без проблем рассчитывались на листке бумаги с калькулятором (нужно было найти хэш с всего одним нулем в начале), в начале 2010ых для этого требовался компьютер с мощный процессором, то теперь, даже имея хороший сервер, в одиночку найти нужный хэш практически нереально (за разумное время, конечно). Вторая проблема — даже если вы найдете такой блок, биткойнов вы получите в 4 раза меньше, чем 8 лет назад. И их стоимость может не окупить (вернее уже давно не окупает) затрат на электричество — а работать себе в убыток вряд ли кто-то будет. Но есть и плюс — если в начале биткойны стоили буквально десяток центов, то теперь их курс превышает 2000 долларов — правда, все равно сильно возросшая сложность привела к тому, чтобы майнить биткоины на домашнем ПК невыгодно.

Однако уже давно созданы специальные устройства — ASIC. Это интегральные схемы особого назначения, которая заточены под определенные действия (в данном случае — под майнинг), но потребляют при этом относительно немного энергии. И то, чтобы майнить на них было выгодно, создаются огромные фермы из них в Китае, в местах с дешевым электричеством — только так можно получить существенную прибыль.

Текущее состояние майнинга криптовалют

Возникает вопрос — почему вдруг люди порядка месяца назад массово бросились скупать видеокарты и делать фермы? Все просто — всегда курс может вырасти настолько, что становится выгодно майнить даже на видеокартах (процессоры для этого подходят хуже — майнинг отлично распараллеливается, и тут GPU с несколькими тысячами простых вычислительных блоков оказывается лучше, чем CPU с 4-8 мощными ядрами). Но тут важно понимать, что мало того, чтобы сейчас курс определенной криптовалюты был высок — нужно, чтобы он был высоким на протяжении по крайней мере того времени, пока вы не «отобъете» затраты на ферму. И в самом лучшем случае для эфириума это 3-4 месяца, а обычно это больше полугода. Увы — никто предсказать курс на такой длительный промежуток времени не может, поэтому домашний майнинг был и является рискованной затеей.

И самый последний вопрос — что делать тем, кто хотел купить себе видеокарту, а теперь, глядя на цены, понимает, что они им не по карману? Просто мониторить авито и прочие площадки продаж б/у комплектующих: время работает на вас, чем больше майнеров и мощностей — тем менее выгодным и тяжелым становится майнинг, и поэтому те, у кого были небольшие фермы, работающие на грани прибыли, уже стали их распродавать, и уже можно «урвать» 1080 Ti по старым ценам. Да, это будет б/у видеокарта, но стоит понимать, что она работала от силы 1-2 месяца при комфортных для нее условиях. И с учетом того, что гарантия на них обычно 2-3 года — волноваться не о чем.

Источник