Как работает майнинг Bitcoin: самое простое объяснение

13 мая курс ВТС обвалился, когда Илон Маск объявил, что Tesla больше не принимает Bitcoin: мол, майнинг неэкологичен. Почему майнинг Bitcoin потребляет столько энергии — и как он вообще работает? Объясняем простым языком.

Каждые 10 минут — по загадке

Возможно, вы удивитесь, но в основе процесса майнинга биткоина лежит разгадывание загадок. Задачи задает система, а решают их майнеры — вернее, мощные вычислительные устройства.

Мы не будем вдаваться в подробности того, как устроены эти загадки: скажем лишь, что майнерам нужно найти число, удовлетворяющее определенным требованиям. Причем просто решить задачу, как уравнение, нельзя: нужно перебрать миллионы потенциальных решений и транслировать их другим майнерам, чтобы они проверили их на правильность.

Загадочный создатель Bitcoin Сатоши Накамото наладил систему таким образом, что решение криптографической задачи требует огромных вычислительных усилий, зато проверка на правильность совершается очень просто. Когда все майнеры в сети согласятся, что найденное число — правильное, новый блок присоединяется к сети — а система тут же выдает новую загадку. В среднем это происходит каждые 10 минут.

Данный алгоритм называется Proof-of-Work (PoW), то есть «доказательство работы». Понимать это можно так: транслируя потенциальные решения в сеть, майнер доказывает, что совершил вычислительную работу.

Тот, кто первым найдет заветное число — вернее, тот, чье решение первым признают правильным остальные, — получает в награду биткоины. В 2021 г. награда за блок составляет 6,25 ВТС.

Три загадочных слова: хешрейт, сложность и асики

Заработок майнера во многом зависит от производительности оборудования. Чем больше решений в секунду выдает машина, тем больше вероятность, что одно из них окажется правильным. Это количество потенциальных решений (хешей) за единицу времени называется хешрейт и отражает вычислительную мощность устройства. А хешрейт сети — это суммарная мощность всех одновременно работающих майнеров (кстати, майнер — это и машина, и человек, занимающийся майнингом).

На протяжении последних 10 лет хешрейт сети Bitcoin постепенно рос. Казалось бы: если все майнеры трудятся над одной и той же задачей, то с ростом их числа (т. е. суммарного хешрейта) нужно будет все меньше времени, чтобы найти решение. А вот и нет: сложность задач тоже повышается, так что в среднем на решение нужны все те же 10 минут. И наоборот: если много майнеров вдруг покинут сеть, сложность вскоре автоматически упадет.

Кстати, именно это произошло в мае-июне 2021 г., когда в ряде регионов Китая запретили майнинг. Майнерам пришлось массово отключить оборудование и покинуть Юннань, Сычуань и др. Хешрейт сети снизился на 54% , за чем последовало уменьшение сложности на 28%. Опять-таки, спасибо Сатоши Накамото за этот элегантный балансирующий механизм.

На заре развития Bitcoin сложность была такой низкой, что майнить ВТС можно было на обычном компьютере. Теперь же для этого используются специальные устройства: ASIC, или Application Specific Integrated Circuit, что означает «интегральная схема особого назначения». Это микрочип, способный выполнять только один вид вычислений — зато крайне эффективно.

Проблема энергопотребления

Хешрейт современных «асиков» исчисляется в терахешах в секунду, то есть в триллионах хешей (решений). Для такой мощности эти устройства очень эффективны: один ASIC потребляет в разы меньше электричества, чем набор видеокарт (GPU) с таким же суммарным хешрейтом.

Хотя каждый отдельно взятый ASIC имеет хороший КПД, все асики вместе взятые потребляют гигантское количество электроэнергии: больше, чем Австрия или Венесуэла . Значительная часть этого электричества получена из ископаемых источников, таких как уголь. Это и имел в виду Илон Маск, говоря, что майнинг Bitcoin неэкологичен .

Проблему можно обозначить так: сеть Bitcoin хорошо защищена от атак и манипуляций потому, что все майнеры должны прийти к консенсусу и совершить работу. Однако тот факт, что все они соревнуются в решении одной задачи, приводит к гигантской затрате ресурсов.

В этом парадокс алгоритма Proof-of-Work, и майнинг Bitcoin останется затратным до тех пор, пока не будет намайнена последняя монета — предположительно в 2140 г.

Единственное, что можно сделать, — перевести майнеров на возобновляемые источники энергии. К этому призывают Илон Маск и недавно созданный Bitcoin Mining Council (Совет по Bitcoin-майнингу). Кстати, в свежем отчете Совета говорится, что в во 2-м квартале 2021 г. доля возобновляемой энергии в потреблении майнеров выросла с 37% до 56% , так что экологичный майнинг — не просто фантазия.

Стоит ли игра свеч?

Напоследок затронем интереснейшую тему доходности майнинга. С точки зрения обычных пользователей, главная функция майнеров — подтверждать транзакции (за что они получают комиссию), объединять их в блоки и присоединять к цепочке.

Однако самих майнеров интересуют те самые 6,25 ВТС за блок, что по ценам июля 2021 г. составляет около $200 000. Майнеры продают эти биткоины на криптобиржах, таких как Binance, Coinbase или регулируемая белорусская площадка FREE2EX .

Найти блок самостоятельно практически невозможно, поэтому майнеры присоединяются к так называемым пулам. За счет большого суммарного хешрейта пул регулярно «находит» новые блоки (т. е. правильные решения) и получает биткоины, которые делятся между участниками пропорционально работе, проделанной каждым. Самые крупные пулы — AntPool, ViaBTC, F2Pool и Binance Pool .

Специальный онлайн-калькуляторы помогают рассчитать, сколько в среднем заработает владелец асика конкретной модели, если будет майнить в пуле. Ключевые параметры — хешрейт асика и цена электроэнергии. Взяв для примера популярную модель AntMiner S17 P (производительность 56 TH/s, мощность 2094 Вт) и цену электроэнергии в Минске ($0,07 за киловатт-час), получим доход в размере $370 в месяц.

Подержанный асик этой модели стоит около $4000 . Таким образом, если цена ВТС не изменится, то срок окупаемости устройства составит почти 11 месяцев.

11 месяцев, чтобы отбить первоначальную инвестицию — это много. Пожалуй, самый ценный вывод для обычного пользователя заключается в том, что майнинг — вовсе не легкий способ разбогатеть, каким его часто изображают. Напротив, это очень затратный вид деятельности, в котором профит никогда не гарантирован.

В качестве альтернативы майнингу ВТС на асиках часто предлагается майнинг других PoW-криптовалют на GPU (видеокартах). Действительно, сложность добычи таких монет, как Monero (XMR) или Ravencoin (RVN), во много раз ниже, чем у Bitcoin. Но не все так радужно с GPU-майнингом:

• для создания качественной домашней майнинговой фермы потребуется не менее 6 GPU стоимостью от $500 каждая;
• видеокарты потребляют много электричества и нуждаются в охлаждении (они куда менее эффективны асиков);
• цена альтернативных PoW-монет очень волатильна и может обрушиться вслед за ценой BTC.

Мораль: если вас посещают мысли о том, чтобы заняться майнингом, не ведитесь на рекламные обещания. Нужно хорошенько рассчитать срок окупаемости оборудования с учетом реальной стоимости электричества и возможной волатильности курсов криптовалют. Скорее всего, вы поймете, что игра не стоит свеч: лучше уж купить Bitcoin, когда его цена упадет, а затем продать на очередном витке роста. Сделать это можно просто и безопасно, например, через сервис мгновенного обмена от криптобиржи FREE2EX , где комиссия за покупку с банковской карты составляет всего 2,95%.

Информация о криптовалютах в интернете зачастую некорректна или слишком запутана. Чтобы пользователям было легче сделать первые шаги, портал MyFin и регулируемая криптобиржа FREE2EX запустили данную серию статей, которые помогут новичкам разобраться, где в криптоиндустрии правда, а где — просто громкие заявления. Не пропустите следующую публикацию!

Деятельность, связанная со сделками (операциями) с токенами, связана с высоким уровнем риска полной потери денежных средств и иных объектов гражданских прав (инвестиций), переданных в обмен на токены. Правовое регулирование сделок с токенами не имеет единообразного подхода, и последствия совершения таких сделок могут иметь разную правовую оценку в различных государствах.

Данная статья не является консультацией или руководством, а создана в качестве информационно-просветительского материала.

Майнинг и как он работает: матчасть

Привет, %username%!
Я расскажу и покажу как работает основа генерации денег в криптовалютах — майнинг. Как создается первый блок, новые блоки и как появляются деньги из ниоткуда.
Чтобы было проще понять, мы напишем свой импровизированный майнер для импровизированной криптовалюты HabraCoin.

Сначала упрощенный ликбез, куда без него.

Кошельки

Каждый кошелек — это случайно сгенерированная пара ключей. Собственно, адрес кошелька — это хэш от публичного ключа. Так его можно однозначно идентифицировать.

Транзакция

Это запись о том, с какого кошелька на какой какая сумма переводятся. А так же, время и дата операции. Эта запись (её хэш) подписывается закрытым ключом отправителя и рассылается всем в округе в ожидании подтверждения.

Подтверждение

Чтобы о транзакции узнали и все себе её записали, необходимо её подтверждение, которое получается в результате создания нового блока.

Это служебные данные + список транзакций + номер кошелька майнящего + волшебное число.

Цепочка блоков

Последовательность, в которой каждый следующий блок включает в себя Id предыдущего.

Начало

Итак, есть некоторое количество народа, можно один. Назовём его Хаброша. Он решает запустить свою систему криптовалюты HabraCoin.

Поскольку выделенных серверов у этой валюты нет, то все её участники равноправны и должны как-то договариваться о валидности транзакций. То есть, нужен механизм, который обеспечит:

1. Неотвратимость транзакций.
2. Возможность любому проверить их валидность.

Для этого он формирует блок из существующих на данный момент неподтвержденных транзакций, номера предыдущего блока, номера своего кошелька и т.д. Для самого первого блока транзакций у нас нет, номера предыдущего блока у нас нет, ничего толком нет. Только адрес кошелька Хаброши да дата со временем.

Так же, в алгоритме HabraCoin указаны следующие вещи.

1. Желательно, чтобы новые блоки создавались раз в 10 минут. Если через какое то время мы посмотрим, и окажется, что их больше чем надо было, то рассчитать новую сложность их генерации каждые 100 блоков
2. За то, что кто-то создает валидный блок, ему полагается награда в 50 HabraCoins + комиссия
3. «Побеждает» тот блок, в котором больше всех транзакций

Ограничение скорости

Как мы видим, сам факт создания блока говорит о том, что его создатель получает за это вознаграждение. И чтобы это вообще имело смысл, скорость и сложность создания блоков следует ограничить. Иначе сами понимаете, тонны блоков из ничего и никакого толку.

В криптовалютах используется способ ограничения сложности, который заключается в проблеме вычисления хэша заданного значения. Если быть точнее, то меньше определенного значения.
Если кто не в курсе, хэш, например f7c9f52d1ebf8c6aef8986fb127ba1bdeec58521f7eb46f026b708df26a40912 — это какое никакое, а число. В десятичной системе оно выглядит как 112078102004378042284884826242280406284022042488488848628408208468422468268028. То есть, хэши можно сравнивать, складывать вычитать и всё такое.
Так вот. Чтобы все признали блок валидным, его хэш должен быть меньше максимально возможного минус определеного всеми значения, называемого сложностью .
Например, хэш у нас 4 байта, максимально возможное значение его FFFFFFFF₁₆. А сложность, допустим, 100₁₀. Вычитаем одно из другого, получается, наш хэш должен быть меньше чем FFFFFF9B₁₆

Как этого добиться?

Если помните, все блоки состоят из нескольких полей. Мы берем эти поля, конкатенируем, получаем из них массив байт. Это массив байт отдаем хэш функции, получаем результат и смотрим: меньше то, что получилось с учетом текущей сложности, или нет?
Если нет, то изменяем этот массив байт до тех пор, пока не получим нужное значение. А именно:

В каждом блоке есть поле, называемое nonce. Это число размером несколько байт, которое нужно увеличивать на единицу, дописывать к блоку и опять считать от него хэш. Поскольку хорошие хэш функции выдают более-менее равновероятностные значения, то мы не знаем заранее, сколько раз придется повторять процесс. Может 1-2 раза, а может миллиарды.

Тот, кому удалось получить хэш, удовлетворяющий условиям сложности, рассылает всем блок с включенными в него транзакциями. На случай, если несколько человек сделали это одновременно, вводится условие, что несколько цепочек блоков существовать вместе не могут, а побеждает самая длинная. Таким образом, если у нас есть две цепочки:

Block1->Block2->Block3A
Block1->Block2->Block3B

то победит та, для которой 4й блок найдут раньше времени. А меньшая цепочка выкидывается и её транзакции снова попадают в очередь на подтверждение.

Комиссия

Все у себя в кошельках видели поле «комиссия» при совершении транзакции. Эта комиссия идет людям, занимающимся генерацией блоков. То есть, они в первую очередь будут выбирать из всех транзакций, ожидающих подтверждения, те, которые содержат в себе комиссию. После формирования блока считается, что вся комиссия, содержащаяся в транзакциях, отходит к его (блока) создателю.
То есть, когда кончится вознаграждение за генерацию блока (если это прописано в алгоритме валюты), то майнерам останется лишь комиссия, а халявные транзакции могут быть никогда не обработаны.

Давайте смоделируем ситуацию и поможем Хаброше скрафтить какой нибудь блок.

Под спойлером программа (в виде Junit теста), которая ради приличия генерирует 2 случайных пары ключей, формирует какое то подобие транзакции (даже подписывает её, все по честному!), а потом ищет такую к ней добавку, чтобы первые 2 байта хэша были нулевыми. Типа сложность такая. Работает пару минут, а потом действительно выдает хэш, который можно быстро проверить, сконкатенировав байты транзакции и счетчика.

Пример получившегося блока:

1824B9ADF09908222CF65069FDE226D32F165B3CF71B7AA0039FDFEF75EAA61610909EBFFBAC023480FC87FCF640C4A
009B82C4A6D25A0F4B8A732AE54EF733E792681137BA378577DFDC2732D192DAF323966EAD4ADC9635D7A12EDD50E34
9F660622D186AF3C03BF7D265F2AA7EB125056F4BF45BE519E8B22B845B28065110000006400000142E5D667CB01CEE
EDD0AC15EC4C491819A99030BD5FEF7CD2B469F2B90BA13D7981EDCD0708353D13390B8564F496C44FAC2777B0AF79D
C94CBF36D0CC0F047E807889F34C4DC5FEB724699C257391F84F3DDD70B84F841D115F4EFEAF4E58779042F35257E5C
035046037DE740718D199A8F06AD7A58E37CCCD4CC5E95295DCC2C5F3C70847BD59FA57BCC5FF4B208F93948FCFD763
EC1E5C85B61C43EB64B77A9F53B28785D7DE2335333003260A0839D53927976751A8D8967B2BB325909D86E82BC4125
2A28ECF6F0E7476BB99B29585EB0E75410000

000008ACF935A8E3E453AC538706F560155943C6B0A77E5F5FCA7939D5FFE589676A6B3CD7AC78845786C50449D1A6F
91003EDCA7B5D8B12AC36CCA36A00844A

Вот мы и заработали пару хабракоинов для Хаброши. Статья конечно поверхностная, так что готов к вашим вопросам.

Что такое Майнинг и как он работает простыми словами

Приветствую Вас, друзья! Думаю каждый, кто хоть немного знаком с Bitcoin’ом задавался вопросом, а откуда же берутся криптовалюты, ведь цеха по изготовлению тех же биткоинов не существует. Понятное дело, что не все хотят разбираться в этом сложном процессе, связанного со сложной терминологией и математическими операциями, но я постараюсь доходчиво донести до Вас информацию. Настраивайтесь на положительную волну, так как она будет занимательной.

Как майнинг связан с криптовалютами

Нельзя говорить о майнинге без упоминания Bitcoin’а и блокчейна. Почему? Биткоин — самая популярная криптовалюта. Его суть в абсолютной децентрализованной работе в сети. То есть цеха по выпуску криптовалют не может быть по умолчанию. Майнить, иначе добывать или создавать биткоины может каждый пользователь. Но, как и в любом взаимодействии с деньгами, криптовалюты также любят счёт. В случае с бумажными деньгами, подсчётам занимаются органы, которые их выпускают. А вот за учёт биткоинов и других криптовалют несёт ответственность блокчейн. Это технология, которую называют прорывом в способах денежного обращения. По сути это огромный гроссбух, где фиксируются все транзакции с биткоинами. А теперь давайте представим сколько места на компьютере потребуется каждому пользователю для хранения всего блокчейна. Очень много. К тому же подобные операции осуществляются ежесекундно, каждый раз обновляется содержание блокчейна.

Как работает майнинг

реклама

Для внесения в блокчейн информации о транзакциях, которых напомним очень-очень много, необходимо постоянно создавать новые блоки, структурные единицы блокчейна. Майнинг и является процессом формирования этих блоков. Добытчики со всех уголков мира с помощью процессоров и видеокарт осуществляют сложные математические вычисления, подтверждая транзакции, записывая блоки и получая за это вознаграждение в виде криптовалют. Майнинг — единственный разумный и безопасный способ эмиссии биткоина. И чем сложнее способ добычи криптовалюты, тем выше её ценность и курс относительно реальных денег.

Как осуществляется майнинг биткоинов

Выпуск криптовалюты возможен лишь по факту завершения блока вычислений. Однако в случае с биткоинами воспользоваться своими кровно заработанные можно уже после 120 подтверждений транзакции от других пользователей. Из-за максимального распределения функции вычисления очередной Bitcoin начисляется в случайной последовательности. Впрочем, чем выше вычислительная мощность отдельно взятого компьютера, тем больше шансов у его владельца получить заветную прибыль.

Существует три способа майнинга биткоинов:

1) Мощная видеокарта.
Графические процессоры, как никакие другие приспособлены для вычисления алгоритмов биткоинов. Особенно, когда речь идёт о топовой плате с максимально доступным вычислительным потенциалом.

2) Плата с процессором FPGA.
Производительность уместно сравнивать с видеокартой, при этом энергоэффективность выше.

3) Специализированный процессор ASIC.
Он считается самым удачным соотношением эффективности и энергозатрат на единицу криптовалюты. Дополнительное программное обеспечение, как правило, поставляется в комплекте со специализированным оборудованием для майнинга.

Добытчик может заниматься соло-майнингом (в одиночку) или вступать в пулы (групповой майнинг, грубо говоря). Но для подключения к сети биткоина потребуется специальная программа.

А сколько можно на этом заработать? Главный вопрос о майнинге, конечно связан с его рентабельностью. И да, она высока. Особенно в момент появления нового типа криптовалюты. В первые месяцы выпуска стоимость биткоина составляла не больше доллара, сегодня же курс находится в пределах 60000 долларов за одну цифровую монету. Факт таких скачков ценности криптовалют, вынуждает постоянно пересчитывать затраты на их добычу. Чем раньше майнер подключается к сети, тем дешевле получает заветную монету. И наоборот.

Что влияет на рост стоимости

реклама

Конечно это цена видеокарт и прочего оборудования для майнинга, расходы на коммунальные услуги (ведь техника работает 24/7). Стоимость обязательного регулярного техобслуживания, ремонта или замены узлов. Первое время майнерам приходится трудиться на окупаемость вложенных средств. Срок зависит от сложности алгоритма. Чем он проще, тем интереснее с финансовой точки зрения им заниматься. Определите ежемесячный доход в цифровом значении довольно сложно. Это зависит от этапа на котором добытчик подключился к общей сети.

Фермы для майнинга и что они из себя представляют

Если вы сомневаетесь, что можно майнить на обычном домашнем компьютере, Вы правы. Обычный компьютер не обладает нужной мощностью. В домашних условиях добыть Bitcoin возможно лишь при наличии оборудования, которое сочетает в себе сверхмощность и высокое значение графической системы, чтобы собрать подобный агрегат самостоятельно, Вам потребуется:
1) Материнская плата под 4/6 видеокарт;
2) Крутые видеокарты;
3) Райзеры;
4) Блок питания;
Описал без каких-либо подробностей, но ещё скажу, что можно сэкономить на процессоре, оперативной памяти и накопителе для установки операционной системе. Мониторы и прочие комплектующие не нужны, разве что на этапе настройки. Всё же, посоветовал бы больше внимания уделить надёжности розеток. Ведь, например у системы на 6 видеокарт, потребление достигает 2,5 киловатт в час. А это кошмар для пробок-автоматов.

Пулы для майнинга

Частично сократить затраты на оборудование позволяет возможность объединиться с другими участниками в Пул (Pool). Чем больше добытчиков в 1 в одном сервере, тем быстрее производятся расчёты по заданному системному алгоритму. Единственным недостатком такого способа майнинга является необходимость делиться монетами с коллегами по пулу. Есть одно интересное условие: для избежания монополизации, общая мощность пула не может превышать 51% от всего объема пользователей внутренней сети криптовалюты. Среди популярных пул-сервисов отметим: MinerGate, ZPool, BitClub Network. Тут есть где развернуться. Работают в автоматическом режиме на специальном программном обеспечении. Хотите вступить в ряды? Будьте готовы разобраться в англоязычном интерфейсе, а также раскошелиться на членский или комиссионный взнос, который необходим для техобслуживания и аренды серверных мощностей.

Что по инвестиционным рискам

Как и любое решение о капиталовложении, траты на майнинг требует взвешенности и здравой оценки возможности. Чтобы минимизировать риск, рекомендую начинающим инвесторам обратить внимание на следующие моменты: популярная криптовалюта, вроде биткоинов генерируются крайне долго и затраты большие. Мечты о «соло-добыче» в домашних условиях весьма туманны, ведь специализированное оборудование требует немалых затрат. Менее популярные цифровые валюты обладают низким курсом относительно доллара США, а значит снижают рентабельность майнинга. Ни одна криптовалюта не имеет материального и гарантийного обеспечения. Это абсолютно виртуальный продукт и во многих странах не имеет официального статуса. Перед тем, как начать майнить Вы должны сами детально изучить весь процесс и потом только уже решить. На этом всё! Спасибо Вам за Внимания!

Если Вы хотите следить за последними новостями в сфере крипты и новыми проектами, то советую подписаться на Telegram канал, там много очень много полезной информации. Всем желаю отличного дня!

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news — это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.

Источник https://myfin.by/stati/view/kak-rabotaet-majning-bitcoin-samoe-prostoe-obasnenie

Источник https://habr.com/ru/post/204008/

Источник https://overclockers.ru/blog/Niyazych/show/57961/chto-takoe-majning-i-kak-on-rabotaet-prostymi-slovami