Про Bitcoin (BTC) на Хабре писали багато (останнім часом навіть занадто багато). Як він працює , про інтерес до нього з боку уряду і спецслужб . Біткойн не раз намагалися поховати і потім відкопати назад. Навіть проводили екскурсії на страусину ферму . Але якось, дивлячись на це, не складалося цілісної картини.
Я постараюся частково заповнити цю прогалину і викласти в декількох постах основні принципи і історію того, як добувалися і добуваються біткойни. Переважно увага приділятиметься технологічної стороні питання, а не гучних скандалів в світі медіа та політики. Також, я постараюся уникнути повторення того, про що вже писалося не раз.
Цього разу мова піде про загальні принципи Майнінг.
UPD: з матчастиною як працює сам біткоіни можна ознайомитися тут .
Bitcoin mining: «хто всі ці люди?»
Для початку спробуємо відповісти на питання, а хто, власне, займається видобутком біткоіни. Нижче перераховані основні категорії людей, що здобували або видобувних біткоіни, з урахуванням хронології їх появи на сцені.
1) Школярі та студенти, які мають доступ до дешевого (або зовсім безкоштовним) електрики і hardware, за рахунок своїх батьків і університетів.
2) Геймери, які використовують свої ігрові ПК для видобутку біткоіни в перервах між комп'ютерними баталіями.
3) Гіки, які купують кілька ПК для Майнінг, і яких зазвичай зупиняє тільки вичерпання ресурсів електропостачання / охолодження / вільного місця (ну або терпіння рідних і сусідів)
4) Хакери, що розгортають ботнети і використовують для Майнінг вкрадені обчислювальні потужності.
5) Товариства, організовуються для спільної покупки устаткування і видобутку біткоіни, з наступним поділом отриманої вигоди.
6) Підприємства, яким вдалося отримати фінансування від ентузіастів, через аналог IPO на онлайн-біржах, провідних торги за bitcoin. Такі компанії розробляють спеціалізоване hardware (ASIC) для подальшого видобутку bitcoin і розподіляють дивіденди.
Як видно, досить різношерста компанія.
видобуток Bitcoin
Суть видобутку біткоіни зводиться до вирішення якоїсь складної кріптозадачі, для якої невідомо кращого підходу ніж брутфорс.
Біткоіни видобуваються не по одному, а «пачками», або блоками. Спочатку розмір блоку дорівнював 50 BTC, але він зменшується вдвічі після кожних 210 тис. Добутих блоків. Зараз видобуто вже більше 250 тис. Блоків, а значить, один блок приносить 25 BTC. Новий блок видобувається приблизно кожні 10 хвилин. Через періодичного зменшення нагороди за блок вдвічі, загальна кількість BTC ніколи не перевищить 21млн, ~ 55% всіх BTC вже видобуто і, за прогнозами, ця цифра досягне 99% до 2032 року.
Періодично, через кожні 2016 здобутих блоків, відбувається коригування складності їх видобутку. Коригування грунтується на швидкості видобутку в останній період і потрібна для збереження середнього інтервалу видобутку блоків біля позначки в 10 хвилин.
Якщо кількість комп'ютерів, зайнятих одночасної здобиччю біткоіни, в цілому зростає, то щоденна нагорода (рівна 24 * 6 * 25 = 3600 BTC) залишається незмінною. А значить, на кожен комп'ютер припадає все менша частка загального «пирога».
Видобуток біткоіни має сенс тільки до тих пір, поки вартість видобутих BTC перевершує витрати на обладнання і електроенергію. Оскільки складність видобутку BTC неухильно збільшується, та й курс USD / BTC підданий коливанням, найменш енергоефективні засоби видобутку BTC поступово виключаються з процесу. Хоча, різке зростання курсу USD / BTC може зробити рентабельним їх повернення в стрій.
(В цей раз зовсім) трохи історії
Bitcoin став результатом розвитку ідей, закладених в існуючі раніше криптовалюта. А вперше він з'являється на сцені в листопаді 2008го, коли користувач під псевдонімом Сатоши Накамото (Satoshi Nakamoto) публікує статтю, що описує систему нової валюти. Уже в січні 2009го система починає функціонувати, а її популярність спочатку зростає повільно, але незабаром переходить в експоненціальне зростання. Відомий випадок, коли одна людина заплатив за піцу 10тис. BTC (кілька мільйонів $ за нинішнім курсом). Накамото зникає в квітні 2011, і його особа досі залишається загадкою.
Курс USD / BTC
На малюнку 1 показана динаміка курсу обміну USD / BTC з плином часу. Починаючи з 2010-го року курс різко пішов вгору. Якщо в липні 2010 1 BTC коштував $ 0.05, то до серпня 2013 вже подолав позначку $ 105. У цьому інтервалі спостерігається два стрибка - один в червні 2011го, коли біткоіни коштував $ 31.5 і в квітні 2013го, коли курс підскочив до $ 266 (а зараз і до $ 1000). Різкі стрибки і обвали курсу найчастіше пов'язані з періодами пильної уваги ЗМІ та розквіту страхів / чуток про уразливість протоколу або зломи організацій, що відповідають за обмін BTC на інші валюти. Подібні чутки кожен раз супроводжуються хвилею охочих продати біткоіни і обвалом курсу.
Основна причина, що робить BTC настільки привабливим для спекуляцій - верхня межа на кількість BTC, рівний 21млн. Якщо коли-небудь BTC все-таки замінить золото як еталон для зберігання заощаджень, то, прирівнявши вартість світового золотого запасу до загальної вартості біткоіни, можна сказати що один BTC буде коштувати $ 71000 - набагато більше, ніж зараз (практично, на два порядки, навіть з урахуванням останніх спекуляцій).
Складність Майнінгу BTC
На малюнку 1 також показано як змінювалася складність Майнінг біткоіни з плином часу. За неповні 4 роки складність зросла в 50млн. раз. Якщо на початку складність відповідала 4-8 процесорним ядрам загального призначення, здатним перебрати приблизно 7 млн. Хешів в секунду (MH / s), то зараз швидкість спільних зусиль по Брутфорс перевершує 7 петахешей в секунду (PH / s) .Так зростанню сприяли 2 фактор А. Перше - зростання курсу USD / BTC дозволяє покрити витрати на експлуатацію більшої кількості обладнання для Майнінг. Друге - за цей час відбулися значні зміни як в програмному, так і в апаратному забезпеченні для Майнінг біткоіни. Знову-таки, точки падіння складності видобутку BTC відповідають місцям обвалу курсу USD / BTC.
Інновації в hardware і software для Майнінг
Прогрес йшов неймовірно швидко, зміни слідували одна за одною.
У вересні 2010 з'являється перший загальнодоступний CUDA miner. Уже в жовтні 2010 за ним послідував перший майнер для OpenCL.
Практично відразу після цього, в листопаді 2010, виникло таке явище як pooled mining, коли група комп'ютерів виконує розподілений перебір хеш, а, при видобутку блоку біткоіни, ділить нагороду між учасниками пропорційно їх внеску в спільну справу. Подібні пули дуже швидко виросли до розміру тисяч учасників, дозволивши останнім отримувати невеликі суми кожен день, а не великі (50 або 25 BTC) кожні кілька місяців.
На той момент складність видобутку блоку біткоіни дорівнювала приблизно місяця роботи одного Hi-End GPU. Однією з ключових інновацій, яка зробила можливим існування mining pool'ов, стала можливість переконатися, що комп'ютер дійсно провів роботу по перебору хеш, яку він заявив як виконану, і виключення можливості того, що користувач «втече», коли його комп'ютера в ході перебору пощастить наштовхнутися на відповідь.
На жаль, mining pools служать свого роду «концентраторами», що суперечить розподіленої природі bitcoin і потенційно ставить під загрозу процес підтвердження транзакцій.
У червні 2011 з'явився перший open source miner для FPGA. А потім в січні 2013 з'являється перший ASIC майнер і безліч поліпшень послідували за цим. На графіку складності видобутку BTC показані дати появи цих технологій.
продуктивність і енергоефективність
Hi-End CPU (на кшталт Core i7 990x), піддані оверклокингу, досягли продуктивності 33 MH / s, а Hi-End GPU від NVidia (на кшталт GTX 570) 155 MH / s. У той же час GPU від AMD (на кшталт 7970 за $ 450) виступали набагато переконливіше, на рівні 675 MH / s.
Наступний крок еволюції пов'язаний з появою FPGA Майнер, які хоч і трохи програвали відеокарт від AMD в вартості заліза на одиницю продуктивності ($ / MH / s), але зате споживали 60W замість 200W. Компанія під назвою Butterfly Labs (BFL) почала продавати FPGA Майнер, які в підсумку могли б поступово витіснити GPU за рахунок меншого енергоспоживання.
Але тут на сцену виходять ASIC Майнер, що дають виграш на порядки, в порівнянні з FPGA. За рахунок їх використання сумарна продуктивність злітає до небес, а разом з нею і складність видобутку блоків, що неминуче залишає без роботи і GPU і FPGA.
стратегія Майнінгу
Важливим питанням для тих, хто займається видобутком біткоіни, є: коли інвестування грошей в «залізо» для видобутку біткоіни принесе більше прибутку, ніж просто їх покупка через біржу. Многая спеціалізована апаратура для Майнінг BTC (або частки в компаніях, що експлуатують таку апаратуру за вас) має ціну, зазначену в BTC. Погодьтеся, було б нерозумно купити таку апаратуру і так ніколи і не повернути свої вкладення, особливо з урахуванням обслуговування і рахунків за електрику.
Щоб відповісти на це питання, необхідно оцінити повернення коштів за рахунок Майнінг в біткоіни. В умовах експоненціального зростання складності видобутку нових біткоіни, здатність заліза до видобутку біткоіни падає також експоненціально. При зростанні складності приблизно в 1.2 рази кожні два тижні, 66% біткоіни, які «залізо» здатне добути за час своєї експлуатації, доводиться на перший квартал роботи. 22% на другий квартал, 7% на третій, а на все решту часу доводиться лише 4%. При цьому в перший день роботи буде видобуто ~ 1/80 всіх біткоіни, що можна добути на цей девайс за час його експлуатації.
Прибуток від використання апаратури для Майнінг біткоіни виходить підсумовуванням експоненціально відбувають сум видобуваються біткоіни в одиницю часу, мінус витрати на експлуатацію та придбання, плюс ціна, по якій апаратура може бути продана після завершення її життєвого циклу як Майнер біткоіни.
Деякі з цих параметрів відомі в момент покупки; наприклад, ціна апаратури, курс USD / BTC на цей момент і витрати на експлуатацію. Також легко оцінити кількість біткоіни, що добуваються за перший день роботи, тому що терміни поставки апаратури легко оцінити (тільки не треба тут згадувати про Пошту Росії), а продуктивність тих же GPU в GH / s - перше, чим користувачі починають мірятися на відповідних форумах. Витрати на обслуговування безпосередньо випливають з специфікації обладнання та рахунків за електрику. Оцінка того, за яку суму в майбутньому вдасться продати залізо, робиться (хоч і приблизно) вивчаючи сайти на кшталт e-bay.
Основний ризик криється в динаміці курсу USD / BTC. Якщо курс зростає - зростає і прибуток від видобуваються біткоіни, а також має сенс залишити обладнання в строю на більший термін. Якщо курс перестає рости або обвалюється, видобуток біткоіни стає менш привабливою, а також для максимізації прибутку має сенс відключити обладнання і спробувати продати його раніше.
Зміна ціни обладнання з часом поводиться по-різному для різних типів пристроїв. Ціна на GPU від AMD за рік експлуатації знижується досить незначно. У той час, як ситуація зі спеціалізованим обладнанням прямо протилежна, тому що єдине його призначення - Майнінг. Спеціалізовані рішення на основі FPGA або ASIC мають набагато більш високі ризики, пов'язані з датою поставок обладнання - ціна, за яку їх готові купити, і то, скільки на них можна заробити, безпосередньо залежить про дати їх введення в процес Майнінг. Управління цим ризиком - важлива частина Майнінг біткоіни.
Для початку необхідно оцінити, поставки якого з конкуруючих рішень почнуться раніше. Потім, треба опинитися якомога ближче до початку списку замовлень на поставку. Інакше, навіть якщо вибір на користь того чи іншого рішення був зроблений вірно, складність видобутку біткоіни встигне підскочити до того моменту, як обладнання добереться до вас, і ви упустите все вершки від появи нової технології. За півроку прибуток, яку можна отримати на одному і тому ж обладнанні, падає в 15-20 разів.
Малюнок 3 показує денну прибуток на 1 GH / s, яку приносив Майнінг біткоіни з 2010го року. Даний графік комбінує історичні дані про складність Майнінг і курсі USD / BTC. Різкий обвал в районі листопада 2012 року відповідає зменшенню нагороди за блок з 50 BTC до 25 BTC. Горизонтальні лінії показують витрати на електроенергію на 1 GH / s за день для: CPU (Core i5), GPU (AMD 7970), FPGA (Bitforce SHA256) і 110nm ASIC (AvalonBatch 1). Коли прибуток на 1 GH / s опускається нижче цієї лінії, Майнінг стає збитковим і відповідне обладнання вимикається.
Немає коментарів:
Дописати коментар