Как работает майнинг биткоина?
Главное
- Майнинг биткоина простыми словами — процесс создания новых блоков сети первой криптовалюты, построенный на решении компьютерами сложных математических задач. Один из переводов слова «mining» — «добыча полезных ископаемых».
- Наградой за майнинг являются новые биткоины. Майнинг — единственный способ эмиссии первой криптовалюты.
- В майнинге биткоина участвуют люди и организации (майнеры), которые выполняют вычисления с помощью специальных устройств и в результате создают новые блоки. За эту работу майнеры получают награды сети — новые монеты.
- Помимо биткоина, майнинг есть в сетях других криптовалют, работающих на алгоритме PoW. При этом используемое в них майнинговое оборудование может различаться.
Майнинг биткоина: объяснение процесса
Каждый перевод в сети биткоина подтверждается и записывается в блок, который затем добавляется в единую «цепочку» (блокчейн). Суть майнинга заключается в том, чтобы «найти» или «добыть» новый блок биткоина путем ресурсоемких вычислений. Эти вычисления одновременно производит множество майнеров на специальном оборудовании.
Таким образом, майнинг выполняет несколько функций: проверка транзакций в блокчейне биткоина, создание блоков и эмиссия новых биткоинов. При добыче нового блока майнеры конкурируют друг с другом.
Майнинг является неотъемлемой частью архитектуры любого блокчейна, работающего на алгоритме консенсуса Proof-of-Work (PoW). Процесс майнинга заключается в расчете хеша (выходных данных) заголовка блока в блокчейне. Один блок включает в себя:
- Хеш заголовка предыдущего блока;
- Хеш транзакции;
- Случайное число.
При формировании нового блока майнер получает награду — определенное количество биткоинов. Чем выше общая используемая мощность оборудования, тем больше вероятность добыть новый блок и, следовательно, получить награду.
Как правило, включенные в блок транзакции считаются подтвержденными после того, как рассчитаны шесть блоков подряд.
Сколько платят за новый блок биткоина и при чем здесь халвинг?
Награда за новый блок в сети биткоина фискированная и на 2022 год составляет 6,25 BTC. Однако с момента запуска блокчейна первой криптовалюты она постепенно снижается.
Вознаграждение уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков или примерно раз в четыре года. Всего в протоколе биткоина запланировано 32 халвинга, после этого создание новых монет станет невозможным.
Халвинг является механизмом дефляции, который заложил в протокол первой криптовалюты ее создатель Сатоши Накамото. Цель халвинга — не допустить снижения цены биткоина из-за увеличения количества монет в доступном обороте.
Если при запуске сети биткоина в начале 2009 года награда за блок составляла 50 BTC, то в 2012 в результате халвинга она снизилась до 25 BTC, а летом 2016 года — еще до 12,5 BTC. Последний на данный момент халвинг произошел 11 мая 2020 года, он снизил награду до 6,25 BTC. Следующее «уполовинивание» состоится в 2024 году.
В 2012 году, когда состоялся первый халвинг, будущий создатель Ethereum Виталик Бутерин объяснил его значимость, сравнив биткоин с «цифровым золотом»:
«Запасы драгоценного метала (золота) в мире ограничены, с каждым граммом добывать его становится все труднее. Ограниченное предложение золота влияет на его ценность в международном обмене и накоплении уже более 6 000 лет. Я надеюсь, что биткоин сделает то же самое».
Какое значение для майнинга биткоина имеют хешрейт и сложность сети?
Хешрейт, или скорость хеширования, характеризует общую вычислительную мощность сети, то есть всего оборудования для майнинга, активного на данный момент. Хешрейт является одним из ключевых показателей, так как напрямую влияет на конечную прибыль «добытчиков» цифрового актива.
Сложность сети — это значение мощности, необходимое для добычи нового блока, которое протокол автоматически корректирует в соответствии с хешрейтом. Показатель сложности необходим для сохранения стабильного времени производства блока (примерно 10 минут). Оно может меняться в зависимости от хешрейта как в большую, так и в меньшую сторону.
Таким образом, хешрейт означает сколько вычислительных операций в секунду может произвести оборудование для добычи блока. С увеличением мощности сети первой криптовалюты увеличивается и сложность добычи блоков, которая меняется каждые 2016 блоков или приблизительно раз в две недели.
Для измерения вычислительной мощности оборудования используют обозначение H/s (количество операций в секунду). К примеру, по данным на 6 сентября 2022 года для генерации блока в сети биткоина требуется минимальная вычислительная мощность в 140 TH/s.
Выгодно ли заниматься майнингом?
Экономическую выгоду добычи первой криптовалюты определяют несколько ключевых факторов: стоимость электроэнергии, производительность оборудования, сложность вычисления, а также рыночный курс цифрового актива.
Оборудование — один из фундаментальных компонентов для существования первой криптовалюты. Когда сеть биткоина была впервые запущенна в 2009 году, добыча происходила с помощью ЦПУ на домашнем компьютере. Первый генезис-блок добыл создатель первой криптовалюты — Сатоши Накамото.
Со временем оборудование для майнинга совершенствовалось, а новая технология привлекала все больше новых энтузиастов. Добычу биткоина на процессоре полностью заменили видеокарты, которые предлагали более высокие вычислительные показатели.
Одним из первых представителей общедоступного ПО для майнинга на видеокартах выпустил участник форума BitcoinTalk — Puddinpop.
В 2012 году многие майнеры уже собирали майнинговые фермы — установки, соединяющие между собой множество видеокарт. В том же году был выпущен первый ASIC — машина для майнинга биткоина, которая широко используется сегодня.
Что такое ASIC, сколько он стоит и как помогает в майнинге биткоина?
Вычислительные ресурсы, расходуемые на хеширование блоков намного превышают мощность любого из суперкомпьютеров. Поэтому, в современном майнинге используются дорогостоящие специализированные устройства и чипы, производство которых уже превратилось в отдельную многомиллионную индустрию.
Application Specific Integrated Circuit (ASIC), интегральная схема специального назначения — микросхема, специализированное оборудование, предназначенное для майнинга определенной цифровой валюты.
ASIC предоставляют серьезные вычислительные мощности, но требуют больших вложений. Как правило, их производят компании, расположенные в КНР. Оборудование предлагают такие фирмы как PinIdea, Bitmain, Ebang Communication и Baikal.
В 2022 году цена на биткоин-майнеры упала до показателей 2020 года, значительно снизился и доход.
По расчетам исследователей из Arcane Research, ASIC-майнер последнего поколения Antminer S19 приносит около $13 000 в расчете на один добытый биткоин (при стоимости электроэнергии $40 за МВт∙ч). Старая модель Antminer S9 работает уже в убыток.
Добыча главной криптовалюты пока что остается прибыльной, однако его доходность находится под давлением снижения цены и роста хешрейта сети. В такой ситуации многие майнеры вынуждены продавать криптовалюту для покрытия издержек.
Можно ли майнить биткоин в одиночку?
Стоимость оборудования, необходимого для эффективной добычи первой криптовалюты, постоянно растет и сейчас может превышать десятки тысяч долларов за одну машину.
Кроме того, «железо» потребляет много электроэнергии и требует дополнительного охлаждения системы. Рост сложности сети и снижение наград также привели к тому, что самостоятельно майнить биткоин сейчас не выгодно. Хотя иногда одиночкам все-таки удается добыть блок. Чтобы участвовать в майнинге и получать награды, отдельные майнеры объединяются в майнинговые пулы.
По данным на 2022 год на рынке работает множество майнинговых компаний. Некоторые из них настолько крупные, что стали публичными, разместив свои акции на фондовых биржах. По данным на 2022 год доля публичных майнинговых предприятий в хешрейте биткоина достигла 19%. Среди самых крупных представителей выделяют:
- Marathon Digital Holdings (MARA);
- Riot Blockchain (RIOT);
- Hive Blockchain Technologies (HVBTF);
- Hut 8 Mining Corp (HUTMF);
- Bitfarms Limited (BFARF);
- Bit Digital (BTBT).
Сколько зарабатывают майнеры биткоина?
Ежемесячный доход майнеров биткоина составляет сотни миллионов долларов. Например, в августе 2022 года они заработали в общей сложности более $684 млн. В течение 2021 года и начала 2022-го этот показатель нередко превышал $1 млрд.
Что такое майнинг-пулы?
Сегодня на рынке представлены две разновидности майнинга: индивидуальный и коллективный вариант, то есть самостоятельная добыча или участие в майнинг-пуле.
К индивидуальному варианту относится майнинг криптовалюты в одиночку (соло-майнинг) на собственном оборудовании, соответственно майнер получает всю награду за блок.
Майнинговый пул — объединение мощности оборудования сразу нескольких «добытчиков», которое увеличивает вероятность найти блок. Вознаграждение распределяется между всеми участниками.
Как правило, для совместной, продуктивной работы, майнинг-пул назначает специальных координаторов. Они отвечают и следят за всеми организационными моментами, а также несут ответственность за распределение вознаграждений. Награда делится в соответствии с расчетами, связанными с объемом выполненной работы каждого участника.
В основном существует два распространенных типа выплат: Pay-Per-Share (PPS) и Pay-Per-Last-N-Shares (PPLNS). Главное отличие заключается в том, что в случае PPS участники получают награду независимо от того, найден ли блок, а в PPLNS — только тогда, когда пул успешно добыл блок.
Крупнейшими майнинг-пулами биткоина по данным BTC.com на начало сентября 2022 года являются Foundry USA, AntPool, F2Pool и Binance Pool — на них приходится две трети всего хешрейта.
Где находятся крупнейшие майнинговые фермы?
Майнинговые фермы — это дата-центры, в которых размещают специализированное ASIC-оборудование.
Ранее большинство майнинговых пулов находилось в Китае, они контролировали 65% скорости хеширования сети. Второе место занимала Мальта, на нее приходится около 10%.
Однако критика биткоина в 2021 году и призывы бороться с добычей криптовалют со стороны китайских властей, заставили местные майнинговые компании задуматься о смене юрисдикции. Среди вариантов для релокации майнеры из Китая рассматривали Северную Америку и Центральную Азию, а также Россию.
Некоторые майнинг-пулы располагаются также в Чехии и Грузии. К примеру, крупный промышленный майнер, разработчик программного и аппаратного обеспечения BitFury имеет дата-центры — в исландской общине Рейкьянесбайр и грузинских городах Гори и Тбилиси.
В некоторых странах даже существуют крупные проекты по локализации стандартного и экологического майнинга.
К примеру, майнинговую ферму построили на базе гидроэлектростанции в Коста-Рике, а Сальвадор начал добывать первую криптовалюту на геотермальной вулканической энергии.
Кроме того, в 2021 году экологичный майнинг «захватил» штат Огайо (США) и Калифорнию. Провайдер инфраструктуры для добычи биткоина Standard Power заключил пятилетнее партнерство с компанией Energy Harbour, чтобы обеспечить дата-центр в безуглеродной электроэнергией.
Базирующийся в Калифорнии оператор атомной электростанции Oklo и майнинговая компания Compass заключили сотрудничество сроком на 20 лет.
Схожее соглашение по добыче биткоина за счет атомной энергетики в штате Огайо подписали провайдер инфраструктуры для майнинга Standard Power и электрогенерирующая компания Energy Harbour.
Где можно найти калькулятор майнинга биткоина?
Окупаемость инвестиции в оборудование зависит от множества факторов. Стоит учитывать хешрейт, потребление энергии, цену, энергоэффективность и множество других критериев.
В интернете есть множество сервисов для расчета текущей доходности майнинга на различных алгоритмах и устройствах, например Minerstat или CryptoCalc.
Для того, чтобы выполнить необходимые расчеты нужно ввести несколько вводных данных: название цифрового актива, стоимость оборудования, расход на электроэнергию и другие показатели.
Как правило, хорошей окупаемостью считается двухлетний период, однако наиболее удачные и обдуманные вложения могут окупиться и за год.
Сколько электричества потребляет майнинг биткоина и действительно ли это вредит окружающей среде?
С каждым годом градус дискуссий, касающихся влияния майнинга на экологию и окружающую среду, стремительно растет. Однако роль биткоина и других криптовалют, добываемых с помощью Proof-of-Work (PoW), слегка преувеличена, по крайне мере на данный момент.
По данным CCAF, сеть первой криптовалюты потребляет всего на 26% меньше электроэнергии, чем процесс золотодобычи. По уровню энергопотребления она сопоставима с Филиппинами, Казахстаном, Пакистаном и Нидерландами. Их показатели по уровню энергопотребления достигают приблизительно 100 ТВт⋅ч в год, однако в глобальном масштабе это всего лишь 1% от объема мирового потребления.
Будущее энергоемкости сети биткоина зависит от различных факторов, его сложно спрогнозировать. Однако цифровое золото может стать действительно значимым потребителем энергии, если его цена достигнет нескольких миллионов долларов.
По данным аналитиков Arcane Research, если цена биткоина вырастет до $2 млн к 2040 году, энергопотребление сети достигнет 894 ТВт⋅ч. Если на тот момент цена будет на уровне $500 000, то показатель составит 223 ТВт⋅ч.
Что еще почитать?
Что такое стейкинг NFT и как он работает?
Переход Ethereum на Proof-of-Stake (PoS): все, что нужно знать
Какие существуют виды биткоин-адресов?
Рассылки ForkLog: держите руку на пульсе биткоин-индустрии!