Как работает майнинг: технология и оборудование

Что это? Майнинг – это процесс добычи криптовалюты с помощью специального оборудования: сборки на видеокартах, асиков, используемых только для этих целей. Какие-то способы уже не действуют, на смену им приходят новые.

Как работает? В основе майнинга лежит технология блокчейна. Если говорить простыми словами, то все майнеры (компьютеры), добывающие криптовалюту (например биткоин), решают сложную задачу. После успешного решения они получают награду в виде биткоина, а решенный блок присоединяется к цепочке, процедура повторяется.

В этой статье:

• Как работает майнинг
• Техническая сторона майнинга
• Как работает майнинг-пул
• Оборудование для майнинга

Материал опубликован исключительно в ознакомительных целях и не является инвестиционной рекомендацией.

Как работает майнинг

Слово «майнинг» в дословном переводе с английского языка (mining) означает «добыча». Первоначально значение этого слова связывалось с полезными ископаемыми, однако сегодня этот термин приобрёл несколько иной смысл.

В обобщённом понимании майнинг можно трактовать как добычу криптовалюты с помощью специализированного оборудования (GPU ферм или майнеров – асиков).

Майнинг – это деятельность по расчету новых блоков задач и поддержанию работы узла децентрализованной базы данных, функционирующей на основе технологии блокчейнов, с возможностью получения вознаграждения в виде виртуальных монет. Блокчейн – это непрерывная, последовательная цепочка, состоящая из отдельных блоков, в которых хранятся данные о совершённых транзакциях.

Главная задача майнера – присоединить новый блок к действующей цепочке. Чтобы это сделать, необходимо решить определённую математическую задачу, расшифровав при этом алгоритм искомой криптовалюты. Если майнинговое устройство находит верный ответ, его владелец получает вознаграждение в виде виртуальных монет. Платформа, на которой осуществляется эта деятельность, называется блокчейном.

У каждого отдельного блокчейна есть свой персональный хеш – результат обработки массива входящей информации произвольной величины в битовую строку фиксированной длины.

Для нахождения одного блока в цепочке необходимо найти решение предыдущего блока. Даже для компьютерной машины эта задача является сложной, так как приходится производить вычисления большого числа блоков, связанных друг с другом.

Система блокчейнов налажена таким образом, что поиск и определение решения предлагаемых задач требует больших вычислительных усилий со стороны ЭВМ, однако проверка на верность решения осуществляется самым простым методом: после того как все майнеры соглашаются с тем, что найденный ответ является правильным, задача считается выполненной, новый блок присоединяется к действующей цепочке, при этом система уже предлагает к решению новую задачу.

Присоединение очередного блока к блокчейну, в среднем, происходит один раз в десять минут.

Чтобы разобраться, как работает майнинг биткоинов, нужно понять, за что получает вознаграждение майнер. Ответ прост – за найденное верное решение к предлагаемой системой задаче. Тот участник, чьё решение первым признают остальные майнеры правильным, получает доход в виде виртуальных монет.

Система работает таким образом, что, чем больше решено блоков за предыдущий период времени, тем сложнее будут становиться задачи для последующих блоков. Да, увеличение сложности снижает количество получаемой в награду криптовалюты, однако курс виртуального кэша при этом растёт.

Техническая сторона майнинга

Разберёмся, как работает майнинг с технической точки зрения. Доходы от майнинга напрямую зависят от производительности оборудования, с помощью которого он осуществляется. Чем мощнее машина, тем большее число потенциальных решений она способна найти за секунду времени, соответственно, тем выше вероятность найти правильное решение раньше других майнеров.

Хешрейт – число возможных решений задачи за определённую единицу времени, которое способно воспроизвести майнинговое оборудование. Хешрейт сети – это совокупная мощность всех действующих в системе майнеров.

За последнее десятилетие хешрейт биткоина существенно вырос. Если количество майнеров в сети будет расти и дальше, с каждой решённой задачей сложность последующей будет значительно повышаться, и на поиск нового решения будет тратиться, в среднем, всё те же десять минут. Сложность упадёт только в том случае, если большой массив майнеров резко покинет систему и перестанет добывать виртуальный кэш.

В первое время после появления биткоина майнеры добывали его с помощью обычного персонального компьютера – мощности его процессора хватало для решения предлагаемых системой задач. Сейчас для майнинга требуется специализированное оборудование – майнеры или асики (Application Specific Integrated Circuit) – устройства, работающие на интегральной схеме, основной задачей которых является добыча виртуальных монет.

Хешрейт асиков измеряется в TH/s (терахешах в секунду). Мощность майнеров на интегральных схемах намного выше, чем у ферм, работающих на видеокартах. Однако при отличных показателях КПД эти устройства для организации своей работы требуют очень много электроэнергии.

Проблема системы Proof-of-Work очевидна: сеть биткоина защищена от несанкционированных атак и манипуляций по причине того, что все участники (майнеры) должны прийти к согласию и выполнять свою работу, однако соревновательный момент приводит к огромным затратам имеющихся ресурсов. Такая ситуация будет сохраняться до тех пор, пока не будет добыт последний биткоин (предположительно, это случится через сто двадцать лет).

Как работает майнинг-пул

Пул – это сервер, на котором добывают криптовалюту майнеры из разных уголков света, совместными усилиями решая предлагаемые блокчейном задачи.

Разберёмся, как работает майнинг-пул. В его основе лежит сервер, который предлагает всем участникам системы решить задачу с упрощёнными условиями. Майнинговая задача – это запрос, отправляемый блокчейном, на поиск числа, с которой хеш-функция блока будет начинаться на определённое количество цифр (например, на восемь). Пул упрощает данную задачу и предлагает майнерам отыскать хеш-функцию, которая будет начинаться не на заявленные восемь цифр, а, к примеру, на три.

Каждое найденное решение, соответствующее упрощённым условиям задачи, которую выдал майнинговый пул, называется «шаром» (от английского слова share). Число найденных каждым майнером шаров определяет его персональный вклад в работу пула, на основе чего он получает своё вознаграждение.

Теперь разберёмся в том, как распределяются доходы от майнинга на пуле.

Существует два базовых способа деления вознаграждений между участниками пула:

PPS (Pay Per Share)

Такая система предполагает фиксированную сумму оплаты за каждую найденную шару (то есть за каждое решение, отвечающее упрощённым условиям майнинговой задачи).

Для майнеров такой способ распределения доходности является надёжным, так как при таком подходе оплачиваются все усилия по поиску соответствующего поставленным условиям варианта ответа. Причём независимо от того, найден блок по исходной задаче или нет.

Однако для самого пула такой подход сопряжён с очень высокими рисками. В случае, если майнеры ищут подходящие варианты решений слишком долго, пул может уйти в минус и остаться без комиссионных.

Чтобы минимизировать такие риски, пулы предлагают майнерам достаточно высокую комиссию: от трёх до семи процентов за каждый найденный блок. Чем больше размер комиссии за пул, тем меньше сумма оплаты за каждую найденную шару.

PPLNS (Pay Per Last N Share)

Такая система основана на правиле, при котором майнеры получают вознаграждение только после того, как пул успешно находит новый блок. То есть доходы участников пула складываются в виде оплаты за последние N шар перед нахождением блока.

Простыми словами: когда пул находит новый блок, он определяет, кто из майнеров отправил N последних шар. Вознаграждение получают только те участники пула, чьи шары попали в этот список. Если блок не находится продолжительное время, оплата растёт. И, наоборот: если задачи решаются слишком быстро, доходность за каждый новый блок понижается.

Для майнеров и такой способ распределения доходов является очень надёжным, так как невысокий размер комиссии без труда покроет разницу в вознаграждении.

Оборудование для майнинга

Первым майнером криптовалюты считается Сатоши Накамото – человек, подаривший миру протокол биткоина и программное обеспечение, в котором он был реализован. В Интернете распространено много слухов о том, что создатель первой в мире виртуальной валюты тайком успел добыть огромное состояние. Однако подтверждения этому нигде нет. Согласно официальным данным, Накамото смог намайнить всего 750 монет.

Первые майнеры в качестве оборудования для добычи виртуального кэша использовали обычные персональные компьютеры на классических процессорах. Однако этот метод очень быстро потерял свою рентабельность, так как показывал крайне малую эффективность – требовались гораздо более производительные устройства.

Так, на смену центральным процессорам ПК пришли видеокарты и ASIC-платы. В Америке по сегодняшний день функционирует несколько крупных корпораций, специализирующихся на выпуске майнеров на основе интегральных схем (асиков).

Современные системы для майнинга не останавливаются в своём развитии и постоянной модернизации и по сей день. Майнеры по всему миру продолжают инвестировать огромные финансы в покупку майнинговых ферм и асиков, систем охлаждения, блоков питания с повышенной мощностью и специализированного программного обеспечения.

Для обычного майнинга (в домашних или офисных условиях) используются два типа оборудования:

Риг (ферма) для майнинга

Это стационарный персональный компьютер, оснащённый несколькими видеокартами, настроенными на добычу виртуальных монет.

Как работает майнинг на видеокартах? Между фермой и обычным компьютером есть принципиальные отличия. В ПК все комплектующие сбалансированы: материнская плата, процессор, модули памяти, видеокарты, блок питания. В риге главный акцент делается только на видеоадаптеры – все остальные внутренние устройства функционируют только на обеспечение их бесперебойной и эффективной работы.

Классическая майнинговая ферма состоит из следующих комплектующих:

• материнская плата;
• видеокарты (4-6 штук);
• блок питания повышенной мощности;
• процессор;
• оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство;
• система охлаждения с кулером;
• модуль связи для дистанционного администрирования;
• корпус.

ASIC-майнер

ASIC (или просто асик) – это компьютерное устройство, базирующееся на схеме интегрального типа, использующееся только в целях добычи виртуальной валюты. Стоимость такого оборудования обычно стартует от тысячи долларов.

Как работают асики для майнинга? В отличие от фермы, здесь упор делается не на видеокарты, а на специальный чип. Такие машины в процессе своей работы потребляют меньше электричества, имеют более высокие показатели КПД и мощности, а также реже подвержены поломкам, чем риги.

Каждый отдельный асик работает по определённому алгоритму, поэтому на нём можно майнить только те виды криптовалюты, которые добываются с его помощью. К примеру, биткоины майнятся при использовании алгоритма SHA256, алгоритм добычи эфира – Ethash. Каждый алгоритм может шифровать сразу несколько разновидностей валюты.

Несомненно, майнинг криптовалют как способ заработка продолжит своё существование и дальше. Несмотря на высокую энергозатратность, добыча виртуальных монет обеспечивает надёжную работу блокчейна и практически исключает риск централизации всей сети (ситуации, при которой половина всех имеющихся мощностей находится у определённого круга лиц).

Доходность от инвестиций в майнинг напрямую связана с оборудованием и стоимостью электроэнергии.

emcd. pool — это решение, которое объединяет совместные усилия нескольких майнеров, объединенных в одну сеть, для совместного майнинга криптовалюты.

Автор статьи

Майк Львов

Director of PR and Communications EMCD