Майнинг биткоина: немного о том, как все начиналось

Ранее на этой неделе в сети биткоина состоялся второй по счету халвинг — заложенное в программном коде снижение в два раза награды майнерам за найденный блок. Forklog решил сделать небольшой обзор, посвященный истории развития майнинга, и еще раз вспомнить, как это начиналось.

Майнинг биткоина является процессом криптографических вычислений. Как известно, биткоины добываются блоками, при этом с ростом общего числа сгенерированных монет размер блока уменьшается. Изначально блок составлял 50 биткоинов, однако количество добываемых монет уменьшается в два раза каждые 210 000 блоков. Таким образом, вознаграждение за каждый найденный блок с определенной периодичностью падает в два раза.

Данное явление также носит название халвинг. С экономической точки зрения такая модель работы системы необходима для того, чтобы контролировать инфляцию валюты.

Сам процесс добычи монет требует вычислительных мощностей, времени и энергозатрат. И чем дольше идет майнинг биткоина, тем все более ресурсоемкой становится их добыча.

Скорость увеличения суммарно добытых биткоинов имеет обратно пропорциональную зависимость и экспоненциально убывает. Общее количество монет при этом стремится к 21 000 000 и никогда не превысит это число. Графически процесс выражается следующим образом:

В случае, если стоимость найденных биткоинов превышает издержки по их добыче, включая затраты на электроэнергию и вычислительную технику, то такая деятельность имеет экономический смысл. Отсюда видно, что с увеличением сложности добычи биткоинов менее производительные и энергетически эффективные устройства уходят из индустрии.

На момент выхода статьи сложность вычисления выросла почти в 210 млрд раз, суммарная вычислительная мощность майнеров составляет более 1,5 миллиарда GH/s (гигахешей в секунду).

Начало начал — CPU майнинг

На ранних этапах развития майнинга (начиная с 2009 года) для вычисления хеша заголовка нового блока использовался центральный процессор (CPU, от англ. central processing unit) электронно-вычислительной машины. Для сравнения, процессор Intel Core i7 990x показывал производительность примерно 33 MH/s (мегахешей в секунду).

GPU и первые фермы для майнинга

Дальнейший прогресс индустрии майнинга сместился в сторону графических процессоров (от англ. graphics processing unit, GPU). В силу особенностей архитектуры графические адаптеры выполняют криптографические вычисления намного быстрее, чем центральные процессоры. Топовые варианты GPU от AMD обеспечивали производительность порядка 650-675 MH/s. Оказалось также возможным увеличивать вычислительную мощность, объединяя несколько видеокарт. Платформа, иначе называемая мини-фермой, состоявшая из одной материнской платы, процессора и блока оперативной памяти могла содержать 5-6 мощных графических ускорителей.

Время вентильных матриц

Проблемным местом этого подхода оказалось высокое энергопотребление подобных систем. Возникла конкурирующая технология FPGA-майнеров (от англ. Field-Programmable Gate Array —программируемая пользователем вентильная матрица). Они обеспечивали почти в пять раз больший выигрыш в потреблении электрической энергии, чем GPU-майнеры. Hi-End решение фирмы Butterfly Labs (BFL), в основе которого лежит FPGA Altera, обеспечило производительность 25.2 GH/s.

Проблемной оказалась высокая стоимость FPGA-майнинга относительно технологии GPU-майнинга. Кроме этого, видеоадаптеры после исчерпания своих возможностей в качестве майнера могут быть перепроданы по более выгодной цене.

Приход ASIC и гонка вооружений

Все эти устройства оказались за бортом экономической целесообразности биткоин-майнинга после появления майнеров на основе ASIC (от англ. Application-Specific Integrated Circuit —интегральная схема специального назначения). Они выполняют единственную задачу – криптографические вычисления для майнинга. К тому же они обладают более высокой энергоэффективностью и производительностью.

Первопроходцем в этом направлении стала компания Butterfly Labs, которая в июне 2012 года стала принимать предварительные заказы на майнеры по этой технологии, самый мощный из которых SC Mini Rig обеспечивал производительность 1500 GH/s.

Появление ASIC поставило перед разработчиками альтернативных криптовалют вопрос защиты своих проектов. Так, начали появляться альтернативные, ASIC-устойчивые алгоритмы. Например, X11, Groestl или Proof Of Stake. Последний не требует использования больших вычислительных мощностей для защиты сети, а дистрибуция монет и консенсус достигаются принципиально иным путем.

В настоящее время по причине возрастающей сложности и ресурсоемкости майнинга данный вид деятельности перекочевал из небольших ферм в дата-центры, которые обеспечивают огромный уровень вычислительной мощности. Именно в таких условиях становится экономически целесообразно проводить биткойн-майнинг.

Майнинг в облаках

Изучая историю и современность майнинга биткоинов, нельзя не упомянуть о таком способе добычи как облачный майнинг. Речь идет об использовании специальных облачных сервисов по добыче криптовалюты. Из преимуществ такого подхода можно выделить отсутствие необходимости покупки дорогого оборудования, затрат на электроэнергию и своего личного времени на управление майнерами. Вы просто вносите плату за обслуживание и комиссию, которую устанавливает компания, предоставляющая услугу облачного майнинга. Правда, у этого вида майнинга есть риски, связанные с возможностью не выплаты вашей прибыли.

Хакерский майнинг

Еще один популярный в специализированных кругах способ добычи криптовалют — майнинг на чужих устройствах. Для этого злоумышленнику достаточно иметь свой ботнет и специальное ПО, которое будет незаметно для пользователя майнить криптовалюту. В некоторых случаях достаточно иметь только ПО, оплатив услуги «залива» вредоноса на компьютеры пользователей в уже существующих ботнетах. Как правило, данная услуга стоит не слишком дорого.

Таким образом злоумышленник получает очень небольшие мощности от каждого индивидуального пользователя, однако в совокупном объеме это может быть неплохая ферма. Так, в 2014 году неизвестный хакер воспользовался уязвимостью в серверах компании Synology и смог заработать свыше $200 000 в криптовалюте Dogecoin. Известны случаи, когда тот же Dogecoin майнили на нескольких миллионах мобильных устройств. Причина была все та же — уязвимость, которую не смог вовремя найти и устранить сам производитель. Так что будьте осторожны, возможно, вы — уже часть чьей-то фермы.