Майнинг биткоинов – как работает процесс добычи и что нужно знать начинающему майнеру

Содержание

• 1 Стоит ли заниматься майнингом биткоинов
• 2 Основные параметры криптовалюты bitcoin
• 3 Что такое добыча биткоинов
• 4 Техническая сторона майнинга
• 5 Оборудование для майнинга биткоинов
  • 5.1 Майнинг на видеокарте
  • 5.2 FPGA-майнинг
  • 5.3 ASIC-майнинг
  • 5.4 Расчет доходности майнинга
• 6 Программное обеспечение для майнинга
• 7 Облачный майнинг
• 8 Как работает майнинг биткоинов
• 9 Доказательство выполнения работы
• 10 Вознаграждение майнеров
• 11 Заключение

Прежде чем приступить к детальному рассмотрению вопроса о том, что такое майнинг биткоинов, как начать и сколько можно заработать на этом, стоит обратить внимание на ряд очень важных моментов.

Один из них – тот факт, что большинство пользователей криптовалюты не занимаются ее добычей. Но если вы все же решитесь на этот шаг, то помните, что майнинг биткоинов — нелегкое дело. В этой сфере крайне высокая конкуренция, а волатильность курса монеты затрудняет прогнозирование рентабельности, если не разбираться в тонкостях торговли цифровых денег на биржах.

Стоит ли заниматься майнингом биткоинов

Добыча Bitcoin имеет смысл, если на первом плане стоит просто получение удовольствия, изучение особенностей работы блокчейна или желания внести свой вклад в его развитие. Если вам все равно, получите ли вы прибыль или нет, то можете смело дерзать. Весомым преимуществом станут низкие тарифы на электроэнергию, которыми, к сожалению, могут похвастаться не все страны. Наличие достаточного стартового капитала для приобретения дорогого и мощного оборудования для майнинга также играет существенную роль.

Если нет желания заниматься настройкой и поддержанием работы собственной аппаратуры или же на ее покупку банально не хватает денег, можно сделать выбор в пользу облачного майнинга. Покупка контракта на определенную долю мощности избавит вас от всех вышеперечисленных проблем и забот (об этом ниже).

Пластиковые карты, привязанные к биткоину — еще один инструмент, который набирает популярность в некоторых странах. Он позволяет пополнять их криптовалютой, после чего расплачиваться ей в интернете или обычных магазинах. Такой вариант представляет собой своего рода «мост», соединяющий экосистему цифровых денег с традиционными финансами.

Основные параметры криптовалюты bitcoin

Характеристика криптовалюты биткоин (21.11.2017):

• дата создания — 09.01.2009;
• рыночная капитализация — $137 211 640 766;
• цена биткоина — $8226.21;
• время создания блока — 10 минут;
• награда за блок — 12.5 BTC;
• общий объем эмиссии — 21 000 000 BTC;
• объем добытых монет — 16 679 811 BTC.

Характеристика сети биткоин (21.11.2017):

• количество созданных блоков — 495 425;
• сложность майнинга — 1 364 422 081 125;
• хэшрейт сети (скорость хеширования) — 11.882 Ehash/s.

Курс bitcoin на сегодняшний день составляет 28,590.62$.

Что такое добыча биткоинов

Майнинг биткоина напоминает гигантскую «лотерею», в которой вы конкурируете своей аппаратурой с другими майнерами в стремлении заработать. Более мощная аппаратура способна совершать больше попыток в секунду для решения криптографических задач. Сама сеть, в свою очередь, примерно раз в две недели самостоятельно корректирует скорость хеша, чтобы поддерживать постоянное время на генерацию каждого нового блока — около 10 минут.

Кроме того, сам процесс майнинга необходим для осуществления транзакций, данные о которых записываются в публичную книгу биткоина — блокчейн. Путем проведения такого рода «лотереи», где электричество и специализированное оборудование являются входным билетом, происходит поддержка и развитие блокчейна всеми участниками этого процесса.

Техническая сторона майнинга

В ходе генерации криптовалют с помощью специальной аппаратуры в заголовке блока применяется криптографическая хеш-функция (вторая версия протокола SHA-256). Программное обеспечение (ПО) для майнинга в отношении каждого нового хеша применяет новое число как случайный элемент заголовка блока. Оно называется nonce. От него, а также от содержимого блока зависит хеш, который выдаст функция хеширования. Он имеет примерно следующий вид:

93ef6f358fbb998c60802496863052290d4c63735b7fe5bdaac821de96a53a9a

Такой хеш выглядит как очень длинное число. На самом деле это число в шестнадцатеричной системе исчисления, так как буквы от A до F заменяют собой числа от 10 до 15. Для поддержания стабильного периода времени на создание каждого нового блока (около десяти минут) действует переменная, известная как сложность сети. Чтобы создать новый блок майнеру приходится заниматься поиском хеша ниже целевого уровня сложности.

Возьмем, например, следующую цель:

1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

В этом случае все числа, начинающееся с нуля, будут ниже ее значения:

0787a6fd6e0782f7f8058fbef45f5c17fe89086ad4e78a1520d06505acb4522f

При понижении уровня цели до:

0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

в начале хеша будет стоять два нуля:

00db27957bd0ba06a5af9e6c81226d74312a7028cf9a08fa125e49f15cae4979

Для примера продемонстрируем игру, в которой несколько игроков по очереди бросают пару кубиков, пытаясь выбросить значение меньше заданной цели. Если цель = 12, то выкинув, например, 5 и 6 – вы выигрываете, т.к. ваш результат меньше заданной цели (11<12). Снижая целевое значение раунд за раундом (12>11>10 и т.д.), сложность задачи возрастает, т.к., например, при цели 5 вам скорее всего нужно будет сделать несколько попыток, прежде чем вы выкинете, скажем, 3 и 2. Чем меньше цель, тем больше бросков и тем меньше вероятность победить с первой попытки.

Поскольку цель представляет собой столь громоздкую запись из большого количества символов, для ее выражения чаще всего используют более простой показатель — сложность майнинга.

Этот параметр характеризует, насколько генерация очередного блока сложнее самого первого. Так, если показатель сложности составляет 70 000, для завершения очередного блока потребуется в 70 000 раз больше усилий по сравнению с тем, сколько их приложил Сатоши Накамото для создания первого блока сети.

Однако не стоит забывать, что тогда аппаратные средства и алгоритмы обладали меньшей скоростью хеширования и отличались низкой оптимизацией. На момент написания статьи сложность майнинга биткоина составляет 1 364 422 081 125.

Чтобы майнинг каждого блока занимал около десяти минут, каждые 2016 блоков осуществляется корректировка сложности по специальной формуле:

target = coefficient х 2^ (8 х (exponent – 3))

Упрощенно уравнение сложности будет выглядеть следующим образом:

Новая сложность = Старая сложность х (Фактическое время последних 2016 блоков / 20160 минут)

Блокчейн стремится строить свою работу так, чтобы на создание 2016 блоков при текущей глобальной вычислительной мощности сети требовалось примерно две недели (1 блок в 10 минут). Именно это и служит причиной роста сложности сети прямо пропорционально ее мощности.

Сетевые узлы отвергнут любые созданные злоумышленниками блоки, не соответствующие заданной цели, что делает подобные попытки бесполезными.

Оборудование для майнинга биткоинов

На заре зарождения криптовалют единственным способом добычи монет был майнинг на основе процессора обычного домашнего ПК. Для него использовался оригинальный клиент Сатоши Накамото.

В стремлении добиться увеличения защиты сети и повышения прибыльности майнинга участники этого процесса начали поиск новых технических решений и возможностей. Эволюция аппаратуры привела к тому, что генерация токенов с помощью процессора домашнего ПК стала бесполезным занятием. Можно и десять лет пытаться заработать на майнинге, используя обычный ноутбук, но так и не получить ни одной монеты.

Майнинг на видеокарте

Спустя около полутора лет после старта биткоина оказалось, что высокопроизводительные видеокарты обладают более высокой эффективностью по сравнению с процессорами. После этого ситуация кардинально изменилась. На смену процессорам пришли графические адаптеры, а их объединение по несколько единиц в единое целое привело к росту мощности добычи в 50-100 раз. При этом соотношение мощности к эффективности каждой и них существенно выросло. Такие устройства получили название фермы для майнинга.

Несмотря на то, что для майнинга может использоваться любая современная видеокарта, линейка продукции AMD стала самой успешной благодаря архитектуре от nVidia, а наиболее экономичный выбор того времени — ATI Radeon HD 5870.

FPGA-майнинг

После отказа от майнинга на процессорах, развитие сферы добычи электронных денег не остановилось на достигнутом. После успешного выпуска Butterfly Labs устройства FPGA «Single» аппаратное направление биткоин майнинга продвинулось в сторону специализированной аппаратуры. Она была создана с одной единственной целью — улучшения эффективности добычи криптовалюты.

FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) не могла похвастаться аналогичным увеличением скорости добычи, как в ходе перехода от процессоров к видеокартам. Однако энергоэффективность и простота в использовании позволили таким устройствам захватить рынок. В среднем видеокарта с 600 MH/s имела мощность 400 Вт, тогда как FPGA при мощности 80 Вт выдавала хешрейт 826 MH/s.

Такое пятикратное улучшение послужило толчком развития крупных майнинговых ферм с высокой операционной прибылью. Так начал зарождаться промышленный майнинг цифровых денег.

ASIC-майнинг

На сегодняшний день майнинг вступил в эпоху интегральных схем специального назначения (ASIC). Асики — чипы, созданные исключительно для генерации цифровых денег. В отличие FPGA их настройки не подлежат изменениям для выполнения других задач.

Эти устройства предназначены исключительно для добычи биткоинов. Отсутствие гибкости асиков компенсируется тем, что они предлагают стократную прибавку к мощности хеширования в отличие от всех ранее созданных технологий. При этом они отличаются пониженным энергопотреблением.

Видеокарты сменили процессоры, за которыми последовали FPGA, а затем появились асики. Пока в обозримом будущем не предвидится ничего, что могло бы заменить ASIC. Они могут оказаться последним звеном в цепи технологических разработок для майнинга в отличие от вышеперечисленных аппаратных средств.

Скорее всего, стоит ожидать постепенное усовершенствование моделей асиков, в том числе рост их эффективности. Однако вряд ли появится нечто, что обеспечит столь многократное увеличение мощности хеширования или существенное снижение энергопотребления. Энергосбережение — важный показатель этого типа устройств, поскольку их потенциальный полезный срок эксплуатации превышает по длительности весь период майнинга биткоинов с самого начала развития криптовалюты.

Очевидно, приобретенный сегодня ASIC сохранит свою актуальность и через пару лет, при условии, что уровень энергозатрат устройства останется в пределах прибыли от продажи добытых монет. Курс биткоина, без сомнений, влияет на прибыльность майнинга, но на практике чем более энергоэффективно устройство, тем оно более рентабельно.

Расчет доходности майнинга

Для расчета дохода от майнинга биткоинов воспользуйтесь нашим калькулятором.

Вы можете задать хэшрейт и мощность вашего устройства, стоимость электроэнергии, сумму инвестиций и размер комиссии пула. Калькулятор добавит актуальные значения сложности добычи, текущего курса и награды на блок. Результатом будет сумма прибыли от майнинга при заданных параметрах.

Программное обеспечение для майнинга

Майнинг бывает двух основных типов: соло или в пуле. Что касается контрактов на добычу биткоина (облачный майнинг), то это отдельная тема для разговора, так как здесь стоит учитывать риск мошенничества. Почти все участники делают выбор в пользу пулов, поскольку они повышают шансы успешного майнинга.

Для начала потребуется открыть биткоин кошелек, так как полученные монеты нужно где-то хранить. Затем необходимо подключиться к пулу для майнинга и настроить оборудование под конкретный ресурс. В ходе такой добычи все участники сообщества получают часть прибыли от каждого нового блока согласно их доли. Она определяется количеством хешей, которые они вносят в общее дело.

Какая пропускная способность требуется для этого? Если речь идет об использовании пула, то этот показатель незначителен, около 10 Мб в день. Но качество связи необходимо высокое для быстрого получения актуальной информации об обновлении сети.

Такой подход обеспечивает более стабильные и частые выплаты монет, но их размер может быть ниже по сравнению с соло майнингом из-за взимаемой пулом комиссии. Добыча своими силами в домашних условиях обеспечивает менее частые, но большие по размеру выплаты. В долгосрочной перспективе они будут примерно эквивалентны работе в рамках пула с нулевыми комиссионными.

Топ-10 майнинг пулов за последний месяц и их статистика:

Облачный майнинг

Приобретая контракты на добычу биткоина на основе облачных технологий, инвесторы могут зарабатывать токены, обходя стороной любые проблемы с выбором, приобретением, настройкой и обслуживанием аппаратуры, ПО, оплаты счетов за электроэнергию и многое другое.

Этот список не является подтверждением того, что такой способ майнинга самый выгодный, и предназначен просто для сравнения с другими вариантами. Ведь в этой сфере действует огромное количество мошенников.

Ниже представлены одни из наиболее популярных компаний облачного майнинга:

1. HashFlare;
2. Genesis-Mining;
3. Hashing24.

Сравнение доходности облачных пулов для контракта на 13,5 TH/s (без учета изменения сложности майнинга и волатильности рынка):

* курс 7041.57 USD/BTC

** курс на 13.11.2017, с учетом платы за обслуживание и электричество

Примечание: вместо Genesis взят MinerGate, так как на момент расчета у первого отсутствовали контракты на алгоритме SHA-256.

Спектр услуг Hashflare включает майнинг на основе протокола SHA-256. Также доступна добыча и других выгодных монет, но автоматические выплаты по-прежнему осуществляются в BTC. Минимальный размер контракта составляет 10 GH/s.

Genesis Mining входит в перечень наиболее крупных игроков на этом рынке, предлагая майнинг на SHA-256 и Scrypt. Доступны три вида контрактов, а также добыча Zcash.

Hashing24 работает на рынке с 2012 года. Его вычислительные центры находятся в Грузии и Исландии и укомплектованы асиками с новейшими чипами BitFury. Это позволяет им достичь очень высокий уровень эффективности.

Как работает майнинг биткоинов

Это процесс внесения в блокчейн (публичную книгу) данных о новых транзакциях. Блокчейн содержит данные обо всех переводах средств с момента старта сети. Она также известна под названием блочная цепочка, поскольку состоит из отдельных связанных между собой блоков. Сетевые узлы используют ее, чтобы отличать настоящие транзакции от попыток повторно потратить одни и те же токены.

Майнинг устроен как ресурсоемкий и сложный процесс, поэтому количество блоков, которые майнеры ежедневно находят и присоединяют к блокчейну — неизменный параметр. Каждый блок должен содержать доказательство того, что проделанная работа является действительной. Проверка этого так называемого доказательства работы (proof-of-work) осуществляется другими сетевыми узлами (nodes) при создании очередного блока.

Основная цель добычи — позволить узлам сети достичь консенсуса, устойчивого к внешнему воздействию. Майнинг также используется для эмиссии новых биткоинов в форме вознаграждения за созданные блоки и комиссии за проведение транзакций. Эти две важные составляющие майнинга направлены на децентрализованное распространение цифровых денег в сети и мотивацию участников вносить свой вклад в поддержание ее безопасности.

Свое название майнинг получил от английского слова mining (добыча полезных ископаемых), так как он требует больших усилий и осуществляется с медленной скоростью, которая напоминает извлечение из недр земли природных богатств, таких как золото.

Доказательство выполнения работы

Под этим термином понимается часть данных, получение которых носит сложный (дорогостоящий, трудоемкий) характер для удовлетворения установленных требований. Проще говоря, осуществляется проверка, соответствуют ли они указанным требованиям.

Этот механизм представляет собой случайный процесс, успешность которого достаточно маловероятна. Поэтому для его реализации чаще всего требуется много попыток, что сопряжено с большим количеством ошибок.

Доказательство работы в bitcoin – это многократное итерирование nonce для поиска правильного хеша по алгоритму SHA-256. Майнер строит блок-кандидат и наполняет его транзакциями. После этого, он вычисляет хеш заголовка блока и сравнивает его с целевым значением сложности. Если хэш больше текущего значения сложности – майнер меняет значение nonce и повторяет попытку.

Nonce – элемент заголовка блока. Помимо nonce в заголовок блока входят:

• хеш предыдущего блока;
• временная метка;
• информация о целевой сложности доказательства работы;
• версия ПО;
• хэш корня дерева Меркле транзакций этого блока.

Как можно понять, только nonce является подбираемым параметром. Все остальные элементы блока – динамические, узнать о которых можно в момент его создания.

Вознаграждение майнеров

После создания нового блока, вознаграждение получает тот майнер, которому удалось найти правильный хэш. На момент написания статьи размер награды составлял 12,5 BTC. Он уменьшается в два раза каждые 210 000 блоков.

Майнеры также получают комиссионные сборы, уплачиваемые участниками сети за осуществляемые ими транзакции. Это стимулирует их включать транзакции в ближайший блок. С течением времени, когда количество новых монет за создание каждого нового блока будет сокращаться, комиссионные сборы будут играть более важную роль в доходе от майнинга биткоинов.

Заключение

Майнинг – сложная система подтверждения транзакций и доказательства работы, элегантно решающая проблему распределенного консенсуса. Майнинг делает криптовалюту защищенной от злоумышленников, а двойную трату электронной наличности – невозможной. Насколько состоятелен такой подход и сможет ли биткоин вытеснить фиатные валюты – мы узнаем в будущем.

А вы майните биткоины? Пишите нам в комментариях.

Понравилась статья, но можешь написать лучше? – Приглашаем к сотрудничеству авторов. Контакты на одноименной странице.