BTC $9147.22 -1.37%
ETH $270.10 -2.15%
XRP $0.428585 1.60%
show
show
Взгляд в цифровое будущее

Эволюция майнинга криптовалют

10 Июня 2019 12:22, UTC
Эволюция майнинга криптовалют
Александр БВ

Интересно, предполагал ли Сатоши Накамото, создатель биткоина, что уже через несколько лет после первой его транзакции рядовому пользователю этой криптовалюты не останется места в рядах майнеров?

Когда выросла популярность биткоина и увеличилась его цена, сложность расчета хеша стала недоступной для процессоров бытового уровня. Блокчейн первой криптовалюты оказался в руках профессионалов, вооруженных недешевыми устройствами – майнерами.

Возможно, Накамото и предвидел подобное развитие событий, потому что у биткоина были предшественники, которые первыми столкнулись со многими достоинствами и недостатками технологии.

Как все начиналось

Механизм майнинга, как и сама идея децентрализованной цифровой валюты, не был изобретением Сатоши Накамото. В течение как минимум десятилетия до появления white paper биткоина энтузиасты создавали свои варианты электронных денег с аналогичной реализацией защиты транзакций.

Например, в 1998 году стартовал проект Ника Сзабо (Nick Szabo) под названием Bit Gold, и в нем использовался механизм Proof of Work, похожий на тот, что работает и сейчас в биткоине.

Еще раньше, в 1997 году, появился проект Hashcash, в котором вычисление определенной задачи на компьютере пользователя было использовано для предотвращения спам-рассылок в email-переписке и для защиты от DDOS-атак. Доказательство выполнения работы (Proof of Work) – это гарантия того, что отправитель письма не является спамером, которому такие затраты очевидно невыгодны.

Стали известны и проблемы с реализацией этого механизма. Например, трудность настройки необходимого объема работы – разные компьютеры имели разную вычислительную мощность, и то, что для одних было необременительной задачей, для других требовало всех доступных ресурсов. Кроме того, вычислительная техника постоянно совершенствовалась – для каждого нового поколения компьютеров старые настройки объема работы были неэффективны.

2009

В этом году был создан первый блок и при помощи майнинга были сгенерированы первые биткоины. Такие проекты, как Hashcash, Bit Gold, Digicash и B-Money, показали возможности, слабые места и потенциал цифровой валюты – это было учтено Сатоши Накамото. Самыми важными качествами и источниками успеха биткоина стали децентрализованность, криптографические алгоритмы и развитие проекта в рамках open source.

Открытое программное обеспечение давало возможность присоединяться к проекту все новым и новым энтузиастам. Настоящая децентрализация не позволяла лидеру или руководящему органу стать слабым местом – некого преследовать, никто не давит авторитетом, нет головного офиса, в который можно прийти с обыском и изъять активы.

Зачем майнинг биткоину?

Майнинг – это главный механизм подтверждения транзакций и генерации новых монет биткоина. Майнер (участник сети криптовалюты) устанавливает на своем вычислительном устройстве (в самом начале – на обычном персональном компьютере) программу-клиент и подключается к сети биткоина.

Цель майнера – создание нового блока, за который система выплатит ему вознаграждение. Новый блок – это виртуальный контейнер данных о текущих транзакциях и предыдущих блоках. Создание блока – это вычислительная операция по поиску определенного числа (хеша), заданного системой биткоина.

В сети биткоина действует несколько автоматических механизмов, и один из них – регулирование сложности расчета хеша. Через каждые 2016 новых блоков система пересчитывает эту сложность и устанавливает целевое значение таким, чтобы компьютеры сети вычисляли хеш приблизительно за 10 минут.

Другой автоматический механизм – это величина вознаграждения майнеру: через каждые 210 000 блоков эта награда уменьшается системой в два раза. Изначально было 50, в 2012 году стало 25, в 2016 году – 12,5 биткоина.

Почему майнинг биткоина так сложен?

Сатоши Накамото внедрил механизм доказательства работы в систему биткоина в качестве фактора, регулирующего выпуск системой новых монет и позволяющего справедливо распределять награду участникам сети, которые обеспечивают ее функционирование.

Однако ирония в том, что со временем, когда система доказала свою эффективность и стойкость, именно это и стало причиной появления в сети профессионалов, зарабатывающих на майнинге и вытеснивших рядовых участников.

Так как система биткоина работала хорошо, она стала популярна, сами биткоины стали стоить больше и больше, и многие поняли: можно усовершенствовать вычислительные устройства, повысить их мощность и получить большую награду.

К сети подключались новые и новые компьютеры, которые вычисляли хеш все быстрее и быстрее, автоматический механизм поднимал сложность расчета, для получения прибыли требовались все большие мощности, участники использовали более быстрые компьютеры, система опять поднимала сложность…

Графические процессоры не для игр

Вычисление хеша – это задача, которая очень хорошо решается при помощи параллельных вычислений. В первое время бытовые многоядерные процессоры вполне удовлетворительно работали в этой области. Однако в дальнейшем их вытеснили графические процессоры видеокарт – они вычисляли хеш в десятки и сотни раз быстрее.

Это было время, когда производители GPU поняли, что индустрия видеоигр проигрывает блокчейн-индустрии: самые производительные видеокарты сметали с полок магазинов не геймеры для того, чтобы поиграть в последнюю версию Far Cry или Metro, а майнеры, чтобы заставить графический ускоритель вычислять хеш и приносить прибыль своему хозяину.

Появились фермы GPU – блоки с несколькими видеокартами, круглосуточно работающими в сети биткоина и добывающими хеши. Мощность вычислительных устройств в системе росла, система поднимала сложность, майнеры искали новые мощности.

Следующий уровень – FPGA

Блокчейн-индустрия удивительна: благодаря повышенному интересу к криптовалютам и появлению все более многочисленной армии участников многие сложные технические термины и понятия стали известны широким слоям населения. FPGA – один из них.

Если майнинг при помощи центральных процессоров и видеокарт – это применение для решения задачи вычисления хеша устройств, которые уже существовали на рынке, то FPGA – это новый уровень – использование вычислительных приборов, специально разработанных для решения одной этой задачи.

Field-programmable gate array (FPGA) – это специальное устройство, логическая схема которого может быть запрограммирована пользователем. В отличие от традиционных компьютерных систем, где устройство, связи и внутренние программы созданы на заводе и не могут быть изменены, FPGA позволяют воплощать в жизнь системы, выполняющие узкоспециальные функции.

Наступил момент, когда на рынке появились майнеры, созданные на основе таких устройств. Эти вычислительные приборы не были мощнее и производительнее ферм, работающих на GPU, но они тратили намного меньше электрической энергии.

К тому времени потребляемые майнерами киловатты электричества стали серьезным экономическим фактором, ограничивающим прибыль: процессоры сильно нагревались, для их охлаждения требовались эффективные системы охлаждения, счета на оплату электроэнергии росли, но FPGA-майнеры недолго были на вершине – пришли «азики».

ASIC – еще быстрее, еще особеннее

Появление ASIC-майнеров было предсказуемо: после FPGA, в которых можно лишь изменить логические схемы, должны были появиться устройства, изначально разработанные только для майнинга. Аббревиатура ASIC, кстати, так и расшифровывается: application-specific integrated circuit – интегрированная схема узкого назначения.

ASIC-майнеры, естественно, превзошли все остальные устройства по эффективности, экономичности и мощности. Производители «азиков» устраивали своеобразные гонки вооружений, соревнуясь в создании более быстрых, высокотехнологичных и производительных майнеров, но этот этап истории майнинга не так интересен – закончилась эпоха энтузиастов и любителей, пришла пора холодного расчета и производственных процессов.

Альткоины – последнее прибежище

Если в экосистеме биткоина рядовым пользователям криптовалют, желающим своим участием поддерживать функционирование любимого проекта и получать за это заслуженную награду, не осталось места, то для них остались открытыми другие возможности.

Криптовалютный рынок не ограничивается творением Сатоши Накамото – существуют и альткоины. Многие из них используют похожие алгоритмы майнинга, и в таких проектах вполне применимы более слабые компьютеры. В алгоритмы некоторых из них даже встраиваются программные ограничения, которые препятствуют применению ASIC-майнеров.

Пользователям остается только правильно выбрать проект, майнинг монет в котором потенциально может принести выгоду. Однако это непростая задача, потому что чем дешевле и проще майнинг конкретной криптовалюты, тем меньше вероятность, что она станет успешной.

Самые успешные цифровые деньги так или иначе будут повторять судьбу биткоина: хороший проект привлечет больше пользователей, цена вырастет, увеличится сложность, понадобятся более производительные устройства, что приведет к необходимости использовать более мощные вычислительные системы и т. д.

Иллюстрация: The Bitcoinist

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее, и нажмите CTRL+ENTER
Оставить комментарий
Оставить комментарий
Сообщить об ошибке