Как работает майнинг биткоина?
В 2021 году компания Tesla перестала принимать биткоин при покупке электромобилей. Почему? Озабоченность экологическими последствиями создания новых единиц самой известной в мире криптовалюты в процессе, называемом майнингом.
Компьютеры, которые майнят новые биткоины, потребляют огромное количество электроэнергии, которая часто вырабатывается из ископаемого топлива. Эта реальная стоимость электроэнергии является одним из факторов, придающих реальную ценность цифровой валюте.
Независимо от источника электроэнергии, а криптовалютная индустрия майнинга движется в сторону возобновляемых источников энергии, майнинг занимает центральное место в существовании биткоина как децентрализованной валюты.
Независимо от того, собираетесь ли вы купить биткоин, добывать его самостоятельно или инвестировать в компании, которые его добывают или производят оборудование для майнинга, прежде всего вам необходимо понять, что такое майнинг биткоина.
Что такое майнинг биткоина?
Майнинг биткоина — это процесс, в ходе которого глобальная сеть компьютеров с кодом биткоина работает над тем, чтобы транзакции были легитимными и правильно добавлялись в блокчейн криптовалюты. Майнинг также является способом введения новых биткоинов в оборот.
Мощные компьютеры соревнуются в том, кто первым подтвердит серию транзакций, называемую блоком, и добавит блок в блокчейн.
За свои усилия майнеры получают плату за транзакции и 6,25 BTC за блок (если они правильно решают блок). Это около 147 000 долларов США по сегодняшним ценам.
Майнинг, или обработка транзакций, осуществляется невероятно дорогими и мощными компьютерами, единственной функцией которых является выполнение алгоритмов для решения математической задачи, позволяющей их владельцу выиграть блок Биткойна и сопутствующий ему доход.
Как работает майнинг Биткойна?
Проверка транзакций Биткойна и запись их в блокчейн включает в себя решение сложных алгоритмов. Все это является частью механизма консенсуса Bitcoin «доказательство работы», цель которого — добавление нового блока каждые 10 минут.
Чем больше вычислительная мощность майнера, тем больше вероятность того, что он выиграет блоки. У вас есть шанс заработать биткойн каждые 10 минут в зависимости от того, сколько вычислительной мощности вы используете. Новейшие машины для майнинга биткоинов используют специальные интегральные схемы (ASIC), специально запрограммированные для майнинга биткоинов, чтобы справиться со всей необходимой вычислительной мощностью.
Современное поколение этих специализированных установок для добычи Биткойна генерирует возможные ответы на уравнения блоков Биткойна со скоростью около 100 триллионов хэшей в секунду.
Биткойн-хэш — это показатель количества вычислительной мощности, используемой в сети для обработки транзакций.
Как добывать биткойн
С момента выпуска биткоина в 2009 году энергия, необходимая для производства криптовалюты, увеличивалась по мере того, как сеть повышала сложность майнинга, чтобы поддерживать поток новых блоков транзакций на стабильном уровне, даже когда в процесс вовлекалось все больше майнеров.
Майнинг биткоина обычно является крупномасштабным коммерческим делом, осуществляемым компаниями, использующими центры обработки данных со специально созданными серверами. Майнинговые фермы могут иметь множество компьютеров для майнинга, хранящихся на складах. Вклад, определяющий прибыльность такой деятельности, — это стоимость электроэнергии для питания майнинговых компьютеров. Поэтому фермы часто располагаются вблизи источников энергии, таких как плотины, нефтяные и газовые скважины, солнечные фермы или геотермальные источники. Чем больше участников сети, тем выше сложность.
Как добывать биткоин в домашних условиях
Высокие затраты ставят домашних майнеров в невыгодное положение по сравнению с институциональными майнерами, которые могут получать дешевую электроэнергию и экономить деньги за счет оптовых закупок установок для добычи Биткойна.
Хотя есть домашние операторы, которые занимаются добычей биткоина в своих домах, процесс добычи стал одновременно дорогим и регулируемым, что оттесняет на второй план мелких майнеров.
Но это не значит, что добыча Биткойна в домашних условиях невозможна. Если вы хотите серьезно добывать биткоин дома, вам придется купить установку для майнинга биткоина ASIC, которая может стоить более 10 000 долларов. Однако майнинг в домашних условиях может оказаться нерентабельным, учитывая тарифы на электроэнергию в жилых помещениях. Кроме того, ASIC очень шумные и, при отсутствии надлежащего охлаждения, могут перегреваться.
Чтобы изучить потенциальную прибыльность, вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для майнинга биткоинов, который учитывает ваши расходы на электроэнергию, среди прочих исходных данных.
Даже те, у кого дома есть ASIC-машина для майнинга, обычно объединяют свои вычислительные мощности с другими владельцами ASIC и делят вознаграждение за Биткойн в зависимости от своего вклада в пул. Хотя вы можете успешно добывать блок в одиночку, этот подвиг часто сравнивают с выигрышем в лотерею.
Вы также можете рассмотреть вариант облачного майнинга, при котором вы покупаете или арендуете оборудование или арендуете вычислительные мощности, размещенные у третьей стороны.
Сколько времени требуется для добычи одного биткойна?
Поскольку новый блок генерируется примерно каждые 10 минут, новый биткойн добывается примерно каждые 96 секунд, отмечает Ристич. Но этот один Биткойн, скорее всего, делится между многими майнерами по всему миру. Одному майнеру может потребоваться очень много времени, чтобы добыть один Биткойн.
Вот масштабы компании по добыче биткоина: Gryphon Digital Mining сообщила в апреле, что за месяц добыла 61 биткоин-эквивалент.
Для таких результатов требуется много вычислительной мощности. (В июле 2021 года компания даже приобрела более 7 000 установок для майнинга биткоинов на сумму 48 миллионов долларов США для своих операций).
По этой причине при такой жесткой конкуренции большинство майнеров Биткойна работают вместе в составе майнингового пула. В составе пула они объединяют свой хэшрейт и повышают свои шансы на разгадку блока в блокчейне Биткойна.
Bitcoin: основные принципы майнинга
(источник)
Про Bitcoin (BTC) на Хабре писали много (в последнее время даже чересчур много). Как он работает, об интересе к нему со стороны правительства и спецслужб. Биткойн не раз пытались похоронить и затем откопать назад. Даже проводили экскурсии на страусиную ферму. Но как-то, глядя на это, не складывалось целостной картины.
Я постараюсь отчасти восполнить этот пробел и изложить в нескольких постах основные принципы и историю того, как добывались и добываются биткойны. Преимущественно внимание будет уделяться технологической стороне вопроса, а не громким скандалам в мире медиа и политики. Также, я постараюсь избежать повторения того, о чем уже писалось не раз.
В этот раз речь пойдет об общих принципах майнинга.
UPD: с матчастью как работает сам биткоин можно ознакомиться тут.
Bitcoin mining: «кто все эти люди?»
Для начала попробуем ответить на вопрос, а кто, собственно, занимается добычей биткоинов. Ниже перечислены основные категории людей, добывавших или добывающих биткоины, с учетом хронологии их появления на сцене.
1) Школьники и студенты, имеющие доступ к дешевому (или вовсе бесплатному) электричеству и hardware, за счет своих родителей и университетов.
2) Геймеры, использующие свои игровые ПК для добычи биткоинов в перерывах между компьютерными баталиями.
3) Гики, покупающие несколько ПК для майнинга, и которых обычно останавливает только исчерпание ресурсов электроснабжения/охлаждения/свободного места (ну или терпения родных и соседей)
4) Хакеры, развертывающие ботнеты и использующие для майнинга украденные вычислительные мощности.
5) Сообщества, организующиеся для совместной покупки оборудования и добычи биткоинов, с последующим разделением полученной выгоды.
6) Компании, которым удалось получить финансирование от энтузиастов, через аналог IPO на онлайн-биржах, ведущих торги за bitcoin. Такие компании разрабатывают специализированное hardware (ASIC) для последующей добычи bitcoin и распределяют дивиденды.
Как видно, довольно разношерстная компания.
Добыча Bitcoin
Суть добычи биткоинов сводится к решению некой сложной криптозадачи, для которой неизвестно лучшего подхода чем брутфорс.
Биткоины добываются не по одному, а «пачками», или блоками. Первоначально размер блока равнялся 50 BTC, но он уменьшается вдвое после каждых 210 тыс. добытых блоков. Сейчас добыто уже больше 250 тыс. блоков, а значит, один блок приносит 25 BTC. Новый блок добывается примерно каждые 10 минут. Из-за периодического уменьшения награды за блок вдвое, общее количество BTC никогда не превысит 21млн, ~55% всех BTC уже добыто и, по прогнозам, эта цифра достигнет 99% к 2032 году.
Периодически, через каждые 2016 добытых блоков, происходит корректировка сложности их добычи. Корректировка основывается на скорости добычи в последний период и нужна для сохранения среднего интервала добычи блоков у отметки в 10 минут.
Если количество компьютеров, занятых одновременной добычей биткоинов, в целом растет, то ежедневная награда (равная 24*6*25 = 3600 BTC) остается неизменной. А значит, на каждый компьютер приходится всё меньшая доля общего «пирога».
Добыча биткоинов имеет смысл только до тех пор, пока стоимость добытых BTC превосходит затраты на оборудование и электроэнергию. Т.к. сложность добычи BTC неуклонно увеличивается, да и курс USD/BTC подвержен колебаниям, наименее энергоэффективные средства добычи BTC постепенно исключаются из процесса. Хотя, резкий рост курса USD/BTC может сделать рентабельным их возвращение в строй.
(В этот раз совсем) немного истории
Bitcoin стал результатом развития идей, заложенных в существовавшие ранее криптовалюты. А впервые он появляется на сцене в ноябре 2008го, когда пользователь под псевдонимом Сатоши Накамото (Satoshi Nakamoto) публикует статью, описывающую систему новой валюты. Уже в январе 2009го система начинает функционировать, а её популярность сначала растет медленно, но вскоре переходит в экспоненциальный рост. Известен случай, когда один человек заплатил за пиццу 10тыс. BTC (несколько миллионов $ по нынешнему курсу). Накамото исчезает в апреле 2011, и его личность до сих пор остается загадкой.
Курс USD/BTC
Рисунок 1. Динамика курса USD/BTC и сложности майнинга (источник данных)
На рисунке 1 показана динамика курса обмена USD/BTC с течением времени. Начиная с 2010го года курс резко пошел вверх. Если в июле 2010 1 BTC стоил $0.05, то к августу 2013 уже преодолел отметку $105. В этом интервале наблюдается два скачка – один в июне 2011го, когда биткоин стоил $31.5 и в апреле 2013го, когда курс подскочил до $266 (а сейчас и до $1000). Резкие скачки и обвалы курса чаще всего связаны с периодами пристального внимания СМИ и расцвета страхов/слухов об уязвимостях протокола или взломах организаций, отвечающих за обмен BTC на другие валюты. Подобные слухи каждый раз сопровождаются волной желающих продать биткоины и обвалом курса.
Основная причина, делающая BTC столь привлекательным для спекуляций – верхний предел на количество BTC, равный 21млн. Если когда-нибудь BTC всё-таки заменит золото как эталон для хранения сбережений, то, приравняв стоимость мирового золотого запаса к общей стоимости биткоинов, можно сказать что один BTC будет стоить $71000 – гораздо больше, чем сейчас (практически, на два порядка, даже с учетом последних спекуляций).
Сложность майнинга BTC
На рисунке 1 также показано как менялась сложность майнинга биткоинов с течением времени. За неполные 4 года сложность возросла в 50млн. раз. Если в начале сложность соответствовала 4-8 процессорным ядрам общего назначения, способным перебрать примерно 7 млн. хэшей в секунду (MH/s), то сейчас скорость совместных усилий по брутфорсу превосходит 7 петахэшей в секунду (PH/s).Такому росту способствовали 2 фактора. Первое – рост курса USD/BTC позволяет покрыть расходы на эксплуатацию большего количества оборудования для майнинга. Второе – за это время произошли значительные изменения как в программном, так и в аппаратном обеспечении для майнинга биткоинов. Опять-таки, точки падения сложности добычи BTC соответствуют местам обвала курса USD/BTC.
Инновации в hardware и software для майнинга
Прогресс шел невероятно быстро, изменения следовали одно за другим.
В сентябре 2010 появляется первый общедоступный CUDA miner. Уже в октябре 2010 за ним последовал первый майнер для OpenCL.
Практически сразу после этого, в ноябре 2010, возникло такое явление как pooled mining, когда группа компьютеров выполняет распределенный перебор хэшей, а, при добыче блока биткоинов, делит награду между участниками пропорционально их вкладу в общее дело. Подобные пулы очень быстро выросли до размера тысяч участников, позволив последним получать небольшие суммы каждый день, а не большие (50 или 25 BTC) каждые несколько месяцев.
На тот момент сложность добычи блока биткоинов равнялась примерно месяцу работы одного Hi-End GPU. Одной из ключевых инноваций, сделавшей возможным существование mining pool’ов, стала возможность убедиться, что компьютер действительно провел работу по перебору хэшей, которую он заявил как выполненную, и исключение возможности того, что пользователь «сбежит», когда его компьютеру в ходе перебора посчастливится наткнуться на ответ.
К сожалению, mining pools служат своего рода «концентраторами», что противоречит распределенной природе bitcoin и потенциально ставит под угрозу процесс подтверждения транзакций.
В июне 2011 появился первый open source miner для FPGA. А затем в январе 2013 появляется первый ASIC майнер и множество улучшений последовавших за этим. На графике сложности добычи BTC показаны даты появления этих технологий.
производительность и энергоэффективность
Hi-End CPU (вроде Core i7 990x), подвергнутые оверклокингу, достигли производительности 33 MH/s, а Hi-End GPU от NVidia (вроде GTX 570) 155 MH/s. В то же время GPU от AMD (вроде 7970 за $450) выступали гораздо убедительнее, на уровне 675 MH/s.
Следующий шаг эволюции связан с появлением FPGA майнеров, которые хоть и немного проигрывали видеокартам от AMD в стоимости железа на единицу производительности ($/MH/s), но зато потребляли 60W вместо 200W. Компания под названием Butterfly Labs (BFL) начала продавать FPGA майнеры, которые в итоге могли бы постепенно вытеснить GPU за счет меньшего энергопотребления.
Но тут на сцену выходят ASIC майнеры, дающие выигрыш на порядки, по сравнению с FPGA. За счет их использования суммарная производительност взлетает до небес, а вместе с ней и сложность добычи блоков, что неизбежно оставляет не у дел и GPU и FPGA.
Рисунок 2. Установка для майнинга биткоинов на основе FPGA (источник)
Стратегия майнинга
Важным вопросом для тех, кто занимается добычей биткоинов, является: когда инвестирование денег в «железо» для добычи биткоинов принесет больше прибыли, чем просто их покупка через биржу. Многая специализированная аппаратура для майнинга BTC (или доли в компаниях, эксплуатирующих такую аппаратуру за вас) имеет цену, указанную в BTC. Согласитесь, было бы глупо купить такую аппаратуру и так никогда и не вернуть свои вложения, особенно с учетом обслуживания и счетов за электричество.
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо оценить возврат средств за счет майнинга в биткоинах. В условиях экспоненциального роста сложности добычи новых биткоинов, способность железа к добыче биткоинов падает также экспоненциально. При росте сложности примерно в 1.2 раза каждые две недели, 66% биткоинов, которые «железо» способно добыть за время своей эксплуатации, приходится на первый квартал работы. 22% на второй квартал, 7% на третий, а на всё оставшееся время приходится лишь 4%. При этом в первый день работы будет добыто ~1/80 всех биткоинов, что можно добыть на этом девайсе за время его эксплуатации.
Прибыль от использования аппаратуры для майнинга биткоинов получается суммированием экспоненциально убывающих сумм добываемых биткоинов в единицу времени, минус расходы на эксплуатацию и приобретение, плюс цена, по которой аппаратура может быть продана после завершения её жизненного цикла в качестве майнера биткоинов.
Некоторые из этих параметров известны в момент покупки; например, цена аппаратуры, курс USD/BTC на этот момент и расходы на эксплуатацию. Также легко оценить количество биткоинов, добываемых за первый день работы, т.к. сроки поставки аппаратуры легко оценить (только не надо тут вспоминать про Почту России), а производительность тех же GPU в GH/s – первое, чем пользователи начинают меряться на соответствующих форумах. Расходы на обслуживание напрямую вытекают из спецификации оборудования и счетов за электричество. Оценка того, за какую сумму в будущем удастся продать железо, делается (хоть и приблизительно) изучая сайты вроде e-bay.
Основной риск кроется в динамике курса USD/BTC. Если курс растет – растет и прибыль от добываемых биткоинов, а также имеет смысл оставить оборудование в строю на больший срок. Если курс перестает расти или обваливается, добыча биткоинов становится менее привлекательной, а также для максимизации прибыли имеет смысл отключить оборудование и попытаться продать его раньше.
Изменение цены оборудования со временем ведет себя различным образом для разных типов устройств. Цена на GPU от AMD за год эксплуатации снижается весьма незначительно. В то время, как ситуация со специализированным оборудованием прямо противоположная, т.к. единственное его назначение – майнинг. Специализированные решения на основе FPGA или ASIC имеют гораздо более высокие риски, связанные с датой поставок оборудования – цена, за которую их готовы купить, и то, сколько на них можно заработать, напрямую зависит о даты их ввода в процесс майнинга. Управление этим риском – важная часть майнинга биткоинов.
Для начала необходимо оценить, поставки какого из конкурирующих решений начнутся раньше. Затем, надо оказаться как можно ближе к началу списка заказов на поставку. Иначе, даже если выбор в пользу того или иного решения был сделан верно, сложность добычи биткоинов успеет подскочить к тому моменту, как оборудование доберется до вас, и вы упустите все сливки от появления новой технологии. За полгода прибыль, которую можно получить на одном и том же оборудовании, падает в 15-20 раз.
Отключение оборудования
Рисунок 3. Дневная прибыль от добычи биткоинов и соответствующие расходы на электроэнергию. (источник данных)
Рисунок 3 показывает дневную прибыль на 1 GH/s, которую приносил майнинг биткоинов с 2010го года. Данный график комбинирует исторические данные о сложности майнинга и курсе USD/BTC. Резкий обвал в районе ноября 2012 года соответствует уменьшению награды за блок с 50 BTC до 25 BTC. Горизонтальные линии показывают расходы на электроэнергию на 1 GH/s за день для: CPU (Core i5), GPU (AMD 7970), FPGA (Bitforce SHA256) и 110nm ASIC (AvalonBatch 1). Когда прибыль на 1 GH/s опускается ниже этой линии, майнинг становится убыточным и соответствующее оборудование выключается.
Что такое майнинг и стейкинг простыми словами. Какую математическую задачу решают майнеры?
До того, как Сатоши Накамото применил блокчейн в системе биткоина, было предпринято огромное количество попыток создать децентрализованную платежную систему. Но все они были безуспешны, так как разработчикам не удавалось создать такие условия, которые бы позволили достичь соглашения между всеми участниками сети и обеспечить ее работоспособность. Это и называется консенсусом в сети блокчейн. Он достигается тогда, когда все участники сети согласны относительно валидности транзакций и все реестры – точная копия друг друга.
В статье мы рассмотрим самые популярные алгоритмы консенсуса, как достигается соглашение, подробно поговорим о майнинге, стейкинге и остановимся на криптографической задаче, которую решают участники майнерской сети.
Консенсус в широком смысле этого слова означает способ прийти к соглашению. Важное свойство блокчейна состоит в том, что участникам сети совершенно не обязательно доверять друг другу, как в централизованной системе, достаточно просто договорится о правилах, которые будут устраивать всех. Именно об этих правилах мы сегодня и поговорим.
Proof-of-Work (PoW). Что такое майнинг?
Для начала рассмотрим самый известный алгоритм консенсуса – Proof-of-Work, как следует из названия, — это механизм достижения соглашения между пользователями сети с публичным доказательством проделанной работы. Процесс достижения консенсуса по данному алгоритму тесно связан с майнингом.
Майнинг — это процесс добычи биткоина и других криптовалют, в результате которого в блокчейн добавляется новый блок транзакций и происходит эмиссия монет.
Эмиссия, или выпуск новых монет, является вознаграждением майнера за проделанную работу и потраченную электроэнергию в процессе майнинга.
Добавление новой транзакции требует от сети затрат энергии на решение определённой криптографической задачи. Не получится просто добавить в блокчейн очередной блок – надо еще потратить очень много реальных денег, например, на оплату электричества, покупку оборудования, необходимого для решения этих крипто-задач. К слову, о мошенничестве в блокчейн-сетях. При таком устройстве системы оно просто-напросто невыгодно.
Давайте подробней рассмотрим цикл добавления вашей транзакции в блокчейн.
Вы переводите свою криптовалюту на другой адрес в блокчейне. Информация о вашей транзакции помещается в общий реестр, который называется MemPool. К нему имеют доступ все майнеры сети. Данный список постоянно пополняется новыми транзакциями, оттуда майнеры берут себе то количество операций, которое могут обработать. Затем для каждой транзакции решают сложную криптографическую задачу. Если майнеру удаётся решить задачу, то он отправляет решение на устройства других участников сети. Остальные проверяют, верно ли решена задача и правильно ли сконструирована цепочка блокчейна. Если всё верно, блок добавляется в блокчейн. Здесь стоит сказать о том, что в блокчейн добавляется блок, подготовленный майнером, который первым решил задачу. Дублирование блоков невозможно, иначе возникнет двойное расходование. (Ситуация в сети блокчейн, когда кто-то пытается отправить один биткоин двум получателям одновременно. Однако, когда транзакция подтверждена, отправить те же самые биткоины уже другому получателю невозможно. Чем больше подтверждений есть у каждой отдельной операции, тем сложнее организовать двойное расходование)
Скорость решения задачи зависит от мощности оборудования. Майнер с наибольшей вычислительной мощностью с большей вероятностью решит задачу первым.
Для удобства восприятия информации мы составили для вас небольшую инфографику:
Итак, какую же задачу решает майнер? Чтобы это понять, разберём сначала более подробно, что такое хэш-функция.
Хэш-функция.
Криптографическая хэш-функция — это математический алгоритм, который отображает данные произвольного размера в битовый массив фиксированного размера. Это функция вида F(X+N) = H, где X – любой набор символов неограниченной длины (информация, записанная в блоке), H – это значение хэш-суммы, а N – свободная переменная, в криптографии эту переменную называют Nonce, она представляет собой любое значение от 1 до 4 миллиардов. Результатом шифрования или хэширования является «хэш-сумма», многие называют его просто хешем, он представляет собой набор цифр , в котором зашифрована информация.
У хеш-функции есть очень важные на свойства, благодаря которым её и используют в криптографии:
1. Детерминированность. (В математике – определяемость) Это значит, что одно и то же сообщение с точностью до символа приводит к одному и тому же хеш-значению.
2. Уникальность. Не существует двух разных сообщений с одинаковым хэш-значением. Обратите внимание на это свойство, оно является базовым и наиболее важным. Приведём пример для понимания. Возьмём произведение Теодора Драйзера «Финансист», проведём шифрование, а затем во всём произведении уберём всего одну запятую, и получим совершенно другое значение хэш-суммы. Можете попробовать сами по этой ссылке.
3. Быстрота вычисления. Хэширование позволяет достаточно быстро вычислить нужный хэш для большого объема информации.
4. Необратимость. Хэш-функция не позволяет восстанавливать исходный массив информации из символьной строки. Это можно сделать, только перебрав все возможные варианты, что при бесконечном количестве информации требует много времени и денег.
Алгоритмы хэширования.
Существует множество алгоритмов хеширования – MD5 (Message Digest 5, генерирует 128-битный ключ, что составляет 16 байт данных. Функции и классы для работы с MD5 реализованы во всех языках программирования. MD5 используется на многих веб-сайтах и веб-сервисах.);
SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1, генерирует 160-битный ключ, что составляет 20 байт данных. Этот алгоритм считается более надежным, по сравнению с MD5, но и более сложным и выполняется немного медленней);
SHA-2(256), SHA-2(512) и т.д. (Secure Hash Algorithm 2, это вторая версия алгоритма SHA-1, алгоритм может генерировать 256-, 384-, 512-битный ключ, что составляет 32, 48 или 64 байта данных. Этот алгоритм считается более надежных, по сравнению с предшественниками.);
В блокчейне биткоина используется алгоритм SHA-2(256). Число 256 в названии алгоритма означает, что на выходе мы получим строку фиксированной длины 256 бит независимо от того, какие данные поступят на вход.
Скорее всего, к данному этапу статьи у вас возникло пару вопросов: неужели миллиарды транзакций, проведённых в биткоинах, не перебрали все наборы всего лишь 256 битной строки? И почему в начале статьи говорится о строке цифр, а в хеш-значениях присутствуют буквы?
Итак, ответ на первый: ну конечно, нет! Ведь, количество комбинаций равняется 2 в 256 степени, что приблизительно равно 1,158×1077. И да, значение хеша записывается в 16-ричной системе счисления, в которой присутствуют буквы. (В обычной же жизни мы с вами используем 10-тичную, кстати, вот вам конвертер, попробуйте сами)
Криптографическая задача.
Proof-of-Stake (PoS). Что такое стейкинг?
Алгоритм Proof-of-Stake – это механизм достижения соглашения между пользователями с доказательством доли владения, по принципу своего действия он похож на голосование среди акционеров компании — наибольшую власть получает тот, у кого больше всех акций.
Стейкинг – это процесс, при котором пользователи хранят криптовалюту и обеспечивают работоспособность блокчейна.
Как происходит транзакция?
Вы совершаете транзакцию, все транзакции автоматически отправляются в пулы и распределяются между валидаторами посредством смарт-контрактов. Узлы, называемые валидаторами стейкают криптовалюту. Размер монет в стейкинге называется ставкой.
Валидаторы с большей ставкой будут выбраны для обработки транзакции и создания блока. Другие валидаторы проверяют, является ли блок действительным. Если он действителен, все участвующие валидаторы получают комиссию за транзакцию. Если нет, то валидатор, создавший блок, может потерять свою долю. Все узлы добавляют новый блок в свою копию блокчейна, и ваша транзакция проходит. И времени на все эти дела уходит, как правило, меньше, чем при майнинге.
Чтобы стать валидатором Ethereum, например, вам придётся внести в стейкинг 32 ETH, чтобы стать полным валидатором или немного ETH, чтобы присоединиться к пулу, запустить «Eth1», клиент Mainnet, либо серверный API, затем отправлять пакетные транзакции в новый блок или проверять работу других валидаторов.
Для того, чтобы валидировать транзакции на блокчейне Solana нужен мощный сервер, работающий на 12/24 ядерном процессоре с частотой 2,8 ГГц или выше. Также будут затраты на оплату за голосование, которые можгут составлять 1 SOL в день. Возможен стейкинг не менее 5000 токенов SOL или 50 000 SOL от делегатов.
Отличия стейкинга от майнинга.
На сегодняшний день процесс майнинга в сети биткоин – это сложный процесс, требующий больших вычислительных мощностей для получения новых блоков. Людям, которые хотят заработать на добыче блоков, приходится покупать дорогостоящее оборудование, разработанное специально для майнинга. Один из примеров подходящей техники – специализированные интегральные схемы (ASIC).
Отличия двух самых популярных алгоритмов консенсуса представлены ниже:
Стейкинг постепенно начинает вытеснять традиционный майнинг, всё больше новых блокчейн проектов кладут в свою основу алгоритм Proof-of-Stake ввиду более простого механизма заработка для пользователей и большей экологичности и энергоэффективности.
В данный момент команда разработчиков блокчейна Ethereum работает над программным кодом, который позволит второй по капитализации и популярности криптовалюте Ether перейти с PoW на PoS.
«Майнинг требует большей включенности в процесс, надо постоянно держать руку на пульсе. В случае стейкинга процесс упрощен и открыт для большего числа участников блокчейн-сообщества, порог входа в стейкинг ниже, чем порог входа в майнинг», — отметил Максим Крупышев, СЕО криптоплатежной системы Coinspaid.
Альтернативные алгоритмы консенсуса.
Мы рассмотрели два самых популярных алгоритма консенсуса, существуют также менее применяемые механизмы. Приведём их для вашего ознакомления, но подробно останавливаться не будем.
Proof-of-Authority (PoA, Процедура прихода к консенсусу с доказательством права) — Процедура консенсуса на основе разграничения прав пользователей;
Delegated Proof-of Stake (DPoS) – идея состоит в том, что каждый пользователь может голосовать за представителей – тех, кто одобряет транзакции.
Proof of Importance (PoI) – является модернизированной версией PoS. Помимо рассмотрения количества участников, владеющих валютой, алгоритм анализирует их поведение: где, когда и насколько часто монеты ими передаются.
Hybrid PoS/PoW (Гибридный PoS/PoW) — Гибридный алгоритм достижения консенсуса PoS/PoW позволяет одновременно использовать и Proof of Stake, и Proof of Work процедуры для достижения консенсуса. В этом случае можно достичь баланса между майнерами и держателями монет, создав систему управления со стороны «внешних» (майнеры) и «внутренних» (держатели) участников.
Для чего вообще знать, что такое алгоритмы консенсуса?
Технологии, на которых базируются блокчейн-системы, показывают их фундаментальную ценность. Понимая их, вы осознаёте, во что инвестируете, как устроен тот или иной актив;
У крупных инвесторов, фондов и корпораций, двигающих криптоиндустрию, есть определённые цели в развитии данных технологий, важно понимать, в какую сторону они смотрят, так как имеют большое влияние на движение цены;
На алгоритмах консенсуса в действительности можно зарабатывать, и, если порог входа в майнинг пул достаточно высок, то посредством стейкинга можно получать пассивный доход даже со 100 долларов.
Как сказал известный американский финансист и инвестор Питер Линч: «Знайте, чем вы владеете, и знайте, почему вы этим владеете».
Спасибо за прочтение. Подписывайтесь на наш Telegram-канал, там мы даём много образовательных материалов по блокчейн-технологиям и криптовалютам.
Добыча криптовалюты: способы, особенности процесса и риски
Добыча криптовалюты (от англ. mining (майнинг) — «добыча полезных ископаемых») — процесс «добычи» криптовалюты и деятельность по ее выпуску. В результате выпуска в блокчейне появляется новый блок транзакций и происходит эмиссия виртуальных монет.
Криптовалюта — разновидность цифровых финансовых активов, эмиссия и учет которых осуществляется с помощью децентрализованной системы алгоритмов. Криптовалюты функционируют на основе технологии блокчейна. Блокчейн — это технология шифрования и хранения данных, которые распределены по множеству компьютеров, объединенных в общую сеть. Иными словами, это цифровая база данных информации, которая отражает все совершенные транзакции. Выпуск криптовалюты требует больших затрат на электроэнергию, так как в его процессе в Сети происходит решение криптографической задачи. Сейчас в мире насчитывается более 300 криптовалютных проектов. Самые популярные помимо биткоина — Ethereum, Ripple, Tether, Litecoin и Dogecoin.
Способы добычи криптовалюты
- Облачный способ
Самый простой способ. При облачном майнинге необходим определенный объем вычислительной мощности на удаленном сервере. (Чем выше этот показатель, тем мощнее оборудование для выпуска криптовалюты).
При этом под видом облачного способа могут функционировать мошеннические проекты.
При соло-выпуске криптовалюты добытчик криптовалюты осуществляет весь процесс добычи криптовалюты самостоятельно, а также самостоятельно покупает, собирает и настраивает необходимое оборудование.
В настоящее время алгоритмы выпуска криптовалюты усложняются, для решения задачи необходимо все более мощное оборудование, поэтому сейчас данным способом добычи занимаются немногие, а большинство отдают предпочтение командному взаимодействию — добыче криптовалюты в пуле.
- Добыча криптовалюты в пуле
Этот способ позволяет объединять мощности большого количества оборудования и в результате этого быстрее находить решение задач. Пул — это сервер для коллективной добычи, который рассылает участникам команды задачи с более простыми условиями.
Виды ферм для добычи криптовалюты
Профессиональные добытчики криптовалюты для создания криптовалюты вместо обычного компьютера используют специальное оборудование — риги и фермы.
Риг для добычи — это устройство из нескольких единиц компьютерного оборудования (видеокарт, материнской платы, блока питания и др.), используемое для добычи криптовалюты. Несколько ригов объединяются в ферму.
Ферма для создания криптовалюты — это группа устройств, объединенных в одну систему, которая способна производить вычисления для добычи криптовалюты.
В широком понимании такой фермой можно назвать любой механизм для добычи цифровой валюты. Но в среде профессиональных добытчиков криптовалюты принято выделять три основных вида ферм.
- На базе графического адаптера (видеокарты)
Для добычи криптовалюты, как правило, необходимо несколько видеокарт, минимум 4–5. Плюс таких ферм в том, что видеоадаптеры легко перенастраиваются для алгоритмов создания криптовалюты, при этом на них действует гарантия производителя, что снижает затраты.
30.12.2022 18:20
Этот вид ферм практически исчерпал себя для добычи биткоина, но применяется для добычи других криптовалют.
- На базе FPGA-модулей
FPGA-модули (англ. field-programmable gate array — «программируемая пользователем вентильная матрица») — программируемые устройства, созданные специально для добычи криптовалюты. Такие модули можно вручную подстраивать под выполнение определенной задачи.
Производительность FPGA-модулей почти не отличается от производительности видеоадаптеров, но при этом их не нужно охлаждать.
- На базе микросхем ASIC
В таких фермах для решения задач используются не видеоадаптеры, а специальные чипы. Микросхемы ASIC (англ. application-specific integrated circuit — «интегральная схема для специального применения») предназначены специально для добычи криптовалюты, благодаря чему ферма потребляет меньше электричества, а ее производительность увеличивается.
Собирать такие фермы самостоятельно не нужно, но их недостатком является регулярный перегрев, что требует оборудования для охлаждения микросхем. Другим недостатком является высокий уровень шума, что делает проблематичным применение таких ферм в бытовых условиях.
Альтернативные способы добычи криптовалюты
- Жесткий диск
Существуют блокчейн-проекты, которые позволяют использовать для добычи криптовалюты жесткий диск компьютера (HDD). При таком способе добычи используется свободное пространство на жестком диске. Для создания криптовалюты необходим компьютер с большим объемом жесткого диска (несколько ТБ) и специальное ПО.
- Процессор компьютера
Существуют также алгоритмы, которые позволяют использовать для добычи криптовалюты центральный процессор компьютера.
Добывать некоторые криптовалюты можно через браузер. При браузерном выпуске через язык сценариев используются вычислительные мощности посетителей веб-сайта. Это позволяет добытчикам криптовалют значительно сократить расходы на оборудование и электроэнергию.
Но при таком способе добычи есть риск столкнуться с мошенниками или хакерами.
- Содержание узлов сети
В некоторых алгоритмах блокчейн для обеспечения работы системы необходимы главные узлы сети, наделенные особыми полномочиями.
Фактически содержание узлов сети — это не добыча криптовалюты, а сопутствующая ей услуга, способ инвестиций в криптовалюту.
Как работает выпуск криптовалюты. Принципы работы и алгоритмы
Выпуск криптовалюты — это решение определенной математической задачи с заданной трудоемкостью.
Например, в сети биткоина на решение задачи уходит в среднем около 9–10 минут, говорит сооснователь платформы Encry Foundation Роман Некрасов.
После решения задачи вычислительная машина, которая добилась решения первой, получает возможность записать в блокчейн блок с транзакциями, которые добытчик криптовалюты получил от узлов и скомпоновал. За эту работу он получает вознаграждение от системы в виде новых монет, которых ранее в системе не существовало, а также вознаграждение в виде комиссии за операции, которые он записал в блокчейн.
Для каждой криптовалюты используется собственный алгоритм криптошифрования. При этом для безопасной работы блокчейна процесс создания криптовалют контролируется с помощью алгоритмов достижения консенсуса.
Два самых популярных алгоритма консенсуса — PoW (Proof-of-Work) и PoS (Proof-of-Stake).
Алгоритм PoW (от англ. «доказательство работы») гарантирует справедливость распределения активов в сети и защищает блокчейн от потенциальных угроз. Этот алгоритм требует от добытчиков криптовалют решения сложных математических задач для проверки и записи транзакций в блокчейн. Прибыль напрямую зависит от мощности оборудования.
Алгоритм PoS (от англ. «доказательство доли») отдает приоритет инвестиционным возможностям добытчика криптовалют. Пользователи хранят криптовалюту и тем самым обеспечивают работоспособность блокчейна. Прибыль при использовании этого алгоритма зависит нет от мощности фермы, а от количества монет в кошельке при условии его постоянной синхронизации с сетью. Чем дольше срок хранения активов, тем выше может быть доход.