Как работает майнинг: технология и оборудование

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

Майнинг — это процесс добычи криптовалюты с помощью специального оборудования: сборок на видеокартах, асиков, используемых только для этих целей. Некоторые способы майнинга со временем теряют актуальность, на смену им приходят новые технологии и алгоритмы.

Кратко о главном

• Майнинг — это процесс решения вычислительной задачи, за успешное завершение которого майнер получает вознаграждение в криптовалюте, а решённый блок присоединяется к блокчейну
• Хешрейт — ключевая характеристика майнингового оборудования, определяющая, сколько вариантов решения оно способно перебрать за секунду
• Сложность сети регулярно меняется, поддерживая среднее время нахождения блока на устойчивом уровне (для биткоина — около десяти минут)
• Майнинг-пулы позволяют объединять мощности множества участников и получать более стабильное, пропорциональное вознаграждение, а не редкие крупные выплаты
• Основное современное оборудование для майнинга — риги на видеокартах и специализированные ASIC-устройства, каждое со своими особенностями и ограничениями

Как работает майнинг

Слово «майнинг» в переводе с английского (mining) означает «добыча». Изначально оно относилось к полезным ископаемым, но сегодня приобрело новый смысл — применительно к цифровым активам.

В общем понимании майнинг — это добыча криптовалюты с помощью специализированного оборудования: GPU-ферм или ASIC-майнеров.

По сути, майнинг — это деятельность по расчету новых блоков и поддержанию работы узла децентрализованной сети, построенной на технологии блокчейн, с возможностью получения вознаграждения в виде монет. Блокчейн — это непрерывная последовательная цепочка из отдельных блоков, в которых хранятся данные о совершенных транзакциях.

Главная задача майнера — присоединить новый блок к действующей цепочке. Для этого нужно решить определенную вычислительную задачу, связанную с алгоритмом конкретной криптовалюты. Если майнинговое устройство находит верное решение, его владелец получает вознаграждение в виде монет.

У каждого блокчейна есть свой персональный хеш — результат обработки массива входящих данных произвольного размера в строку фиксированной длины. Чтобы найти решение для нового блока, нужно учитывать решение предыдущего блока — даже для мощного оборудования это сложная задача, поскольку требуется производить огромное количество вычислений.

Система устроена так, что поиск решения требует значительных вычислительных усилий, а вот проверка правильности найденного ответа — простая: как только большинство майнеров сети соглашаются, что решение верное, новый блок присоединяется к цепочке, и сеть предлагает следующую задачу. В среднем присоединение нового блока к цепочке биткоина происходит раз в десять минут.

Вознаграждение получает тот участник, чье решение первым признают верным остальные майнеры сети. При этом система устроена так, что чем больше блоков решено за предыдущий период, тем сложнее становятся задачи для последующих — рост сложности снижает количество получаемой за блок криптовалюты, но при этом на курс самого актива это не влияет напрямую.

Техническая сторона майнинга

Доходы от майнинга напрямую зависят от производительности используемого оборудования. Чем мощнее устройство, тем больше вариантов решения оно способно перебрать за секунду, а значит — тем выше вероятность найти правильный ответ раньше других участников сети.

Хешрейт — это число возможных решений задачи, которое оборудование способно произвести за единицу времени. Хешрейт сети — совокупная вычислительная мощность всех майнеров, участвующих в ней.

За последние годы хешрейт сети биткоина существенно вырос. Если число майнеров продолжит расти, сложность каждой последующей задачи будет соответственно повышаться, а среднее время нахождения блока продолжит оставаться около десяти минут. Заметное снижение сложности возможно только в случае, если значительная часть майнеров резко покинет сеть.

На заре существования биткоина майнеры добывали его на обычных персональных компьютерах — мощности процессора хватало для решения тогдашних задач. Сегодня для эффективного майнинга требуется специализированное оборудование — видеокарты или ASIC-устройства (Application Specific Integrated Circuit), созданные специально для добычи криптовалюты.

Хешрейт ASIC-устройств измеряется в TH/s (терахешах в секунду). Их производительность значительно выше, чем у ферм на видеокартах, но при высоком КПД такие устройства требуют существенных затрат электроэнергии для работы.

Одна из особенностей алгоритма Proof-of-Work в том, что сеть защищена от манипуляций именно за счёт того, что все майнеры должны прийти к согласию относительно верного решения — но сама эта конкуренция приводит к значительным затратам ресурсов на вычисления. Такая модель будет действовать, пока не будет добыт последний биткоин — по действующему графику эмиссии это произойдёт ориентировочно в 2140 году, то есть примерно через 114 лет.

Как работает майнинг-пул

Пул — это сервер, на котором добывают криптовалюту майнеры из разных точек мира, совместно решая задачи, предлагаемые блокчейном.

В основе пула лежит сервер, который предлагает всем участникам решить задачу с упрощёнными условиями. Если блокчейн запрашивает хеш блока, начинающийся на определённое число цифр (например, на восемь), пул может упростить эту задачу и предложить майнерам искать хеш, начинающийся, скажем, на три цифры.

Каждое найденное решение, соответствующее таким упрощённым условиям, называется «шарой» (от английского share). Количество шар, найденных майнером, определяет его вклад в работу пула и, соответственно, размер вознаграждения.

Есть два основных способа распределения вознаграждения между участниками пула.

1. PPS (Pay Per Share). Фиксированная оплата за каждую найденную шару, независимо от того, найден ли в итоге блок по исходной задаче. Для майнера это надёжный и предсказуемый вариант — оплачиваются все усилия. Но для самого пула такой подход связан с высоким риском: если майнеры долго не находят подходящее решение, пул может уйти в минус. Чтобы компенсировать этот риск, пулы с моделью PPS обычно берут более высокую комиссию — как правило, в диапазоне от трёх до семи процентов. Чем выше комиссия, тем ниже оплата за отдельную шару.
2. PPLNS (Pay Per Last N Shares). Вознаграждение начисляется только после того, как пул успешно находит блок, и распределяется между участниками, отправившими последние N шар перед этим моментом. Если блок ищется дольше обычного, итоговая оплата за шару растёт; если блок находится быстро — снижается. Для майнера этот способ тоже считается достаточно надёжным, поскольку невысокая комиссия пула компенсирует колебания в вознаграждении.

Оборудование для майнинга

Первым майнером криптовалюты считается Сатоши Накамото — создатель протокола биткоина и его первой программной реализации. Точных подтверждённых данных о том, сколько именно монет он добыл, не существует, поскольку личность создателя биткоина не раскрыта. Однако на основе анализа блокчейна (метод, известный как «паттерн Patoshi») исследователи оценивают его вероятные накопления примерно в 1–1,1 млн BTC — эти монеты не двигались с момента добычи ни разу.

Первые майнеры использовали для добычи обычные персональные компьютеры на стандартных процессорах. Метод быстро потерял рентабельность из-за низкой эффективности — требовались более производительные устройства. На смену процессорам пришли видеокарты, а затем — специализированные ASIC-платы. Сегодня в мире продолжают работать компании, специализирующиеся на производстве ASIC-оборудования для майнинга.

Современные системы для майнинга продолжают развиваться: майнеры по всему миру вкладывают средства в фермы и ASIC-устройства, системы охлаждения, мощные блоки питания и специализированное программное обеспечение.

Для домашнего или офисного майнинга обычно используют один из двух типов оборудования.

Риг (ферма) для майнинга

Это персональный компьютер, оснащённый несколькими видеокартами, настроенными на добычу криптовалюты. Между фермой и обычным ПК есть принципиальная разница: если в обычном компьютере все компоненты сбалансированы между собой, то в риге основной акцент делается именно на видеокарты — остальные компоненты обеспечивают их бесперебойную и эффективную работу.

Классическая майнинговая ферма состоит из следующих компонентов:

• материнская плата
• видеокарты (обычно 4–6 штук)
• блок питания повышенной мощности
• процессор
• оперативная и постоянная память
• система охлаждения с кулерами
• модуль для дистанционного администрирования
• корпус

ASIC-майнер

ASIC — это устройство на базе интегральной схемы, созданное исключительно для добычи конкретной криптовалюты. Стоимость такого оборудования сильно варьируется в зависимости от модели, производительности и текущего спроса на рынке — перед покупкой стоит сверяться с актуальными ценами у проверенных поставщиков.

В отличие от фермы на видеокартах, в ASIC-устройстве упор делается не на графические процессоры, а на специализированный чип. Такие машины при работе обычно потребляют меньше электроэнергии на единицу вычислительной мощности, показывают более высокий КПД и реже подвержены поломкам, чем риги.

Каждый ASIC работает по определённому алгоритму, поэтому на нём можно майнить только те криптовалюты, которые используют этот алгоритм. Например, биткоин добывается на алгоритме SHA-256, а эфириум до перехода на Proof-of-Stake использовал алгоритм Ethash. Один и тот же алгоритм может поддерживать сразу несколько разных криптовалют.

Майнинг как способ заработка продолжает существовать и развиваться. Несмотря на высокие энергозатраты, добыча монет обеспечивает надёжную работу блокчейна и снижает риск централизации сети — ситуации, при которой значительная часть вычислительных мощностей сосредоточена у ограниченного круга участников.

Доходность инвестиций в майнинг напрямую зависит от используемого оборудования и стоимости электроэнергии в конкретном регионе.

EMCD pool — это решение, которое объединяет усилия нескольких майнеров в единую сеть для совместной добычи криптовалюты.

FAQ

Что такое хешрейт и почему он важен?

Хешрейт — это количество возможных решений задачи, которое оборудование способно перебрать за единицу времени. Чем выше хешрейт устройства, тем больше вероятность найти правильное решение раньше других участников сети.

В чем разница между майнингом на видеокартах и на ASIC?

Ферма на видеокартах более универсальна — оборудование можно переключать между разными алгоритмами. ASIC заточен под один конкретный алгоритм, но обычно эффективнее по соотношению производительности и энергопотребления.

Зачем майнеры объединяются в пулы?

В одиночку шанс конкретного майнера первым найти решение блока крайне мал. Объединение в пул позволяет распределять вычислительную нагрузку между участниками и получать вознаграждение пропорционально вкладу — регулярнее и предсказуемее, чем в случае соло-майнинга.

Чем отличаются модели вознаграждения PPS и PPLNS?

PPS платит фиксированную сумму за каждое найденное решение независимо от того, найден ли в итоге блок, что удобно для майнера, но рискованно для пула — отсюда более высокая комиссия. PPLNS привязывает вознаграждение к моменту фактического нахождения блока пулом, распределяя оплату между теми, чьи решения попали в последний нужный интервал перед этим моментом.

Сколько биткоинов добыл создатель биткоина Сатоши Накамото?

Официальных подтверждённых данных нет, поскольку личность создателя биткоина неизвестна. По оценке исследователей на основе анализа блокчейна, речь идёт примерно о 1–1,1 млн BTC, добытых в первые годы существования сети и ни разу не перемещённых с тех пор.

Когда будет добыт последний биткоин?

По действующему графику эмиссии — ориентировочно в 2140 году, то есть ещё через несколько десятков лет после того, как будет добыта основная часть из 21 миллиона монет.