Что такое майнинг биткойнов?

Что такое майнинг биткойнов? Что такое крипто-майнинг?

Биткойн-майнинг

Что такое майнинг биткойнов?

Майнинг биткойнов — это процесс создания новых биткойнов путем решения головоломок. Он состоит из вычислительных систем, оснащенных специализированными чипами, конкурирующими за решение математических головоломок. Первый биткойн-майнер (так называются эти системы), решивший головоломку, получает биткойн в награду. Процесс майнинга также подтверждает транзакции в сети криптовалюты и делает их заслуживающими доверия.

В течение короткого времени после запуска Биткойн майнинг производился на настольных компьютерах с обычными центральными процессорами (ЦП). Но процесс шел крайне медленно. Теперь криптовалюта генерируется с использованием крупных майнинговых пулов, разбросанных по разным географическим регионам. Биткойн-майнеры объединяют системы майнинга, которые потребляют огромное количество электроэнергии для добычи криптовалюты.

В регионах, где электричество вырабатывается с использованием ископаемого топлива, добыча биткойнов считается вредной для окружающей среды. В результате многие майнеры биткойнов переместили свои операции в места с возобновляемыми источниками энергии, чтобы уменьшить влияние биткойнов на изменение климата.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Майнинг биткойнов — это процесс создания новых биткойнов путем решения вычислительной головоломки.
Майнинг биткойнов необходим для ведения реестра транзакций, на котором основан биткойн.
За последние несколько лет майнеры стали очень изощренными, используя сложное оборудование для ускорения операций по добыче полезных ископаемых.
Добыча биткойнов вызвала споры, потому что она не считается экологически чистой.

Подобно тому, как золото добывается из земли с помощью больших инструментов и машин, для добычи биткойнов также используются большие системы, похожие на центры обработки данных. Эти системы решают математические головоломки, сгенерированные алгоритмом Биткойн, для производства новых монет.

Решая вычислительные математические задачи, майнеры биткойнов также делают сеть криптовалюты заслуживающей доверия, проверяя информацию о ее транзакциях. Они проверяют транзакции на 1 мегабайт (МБ) — размер одного блока. Эти транзакции теоретически могут состоять из одной транзакции, но чаще их может быть несколько тысяч, в зависимости от того, сколько данных хранит каждая транзакция. Идея проверки информации о транзакциях биткойнов заключается в предотвращении двойных расходов. С печатными валютами подделка всегда является проблемой. Но обычно, когда вы тратите 20 долларов в магазине, этот счет находится в руках продавца. Однако с цифровой валютой дело обстоит иначе.

Цифровая информация может быть воспроизведена относительно легко, поэтому с биткойнами и другими цифровыми валютами существует риск того, что транжира может сделать копию своего биткойна и отправить ее другому лицу, сохраняя при этом оригинал2.

Биткойн-транзакции объединяются в блоки, которые добавляются в базу данных, называемую блокчейном. Полные узлы в сети Биткойн ведут запись блокчейна и проверяют происходящие в нем транзакции. Биткойн-майнеры загружают всю историю блокчейна и собирают действительные транзакции в блок. Если блок собранных транзакций принят и проверен другими майнерами, то майнер получает вознаграждение за блок.

Биткойн успешно вдвое сократил вознаграждение за майнинг — с 12,5 до 6,25 — в третий раз 11 мая 2020 года.
Награда за блок уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков (или примерно каждые четыре года). В 2009 году было 50. В 2013 году сумма вознаграждения снизилась до 25, а в 2016 году стала 12,5. В последнем халвинге Биткойн вознаграждение было изменено на 6,25.

Еще одним стимулом для участия майнеров биткойнов в этом процессе являются комиссии за транзакции. В дополнение к вознаграждению майнеры также получают комиссию за любые транзакции, содержащиеся в этом блоке транзакций. Когда биткойн достигнет запланированного предела в 21 миллион (ожидается около 2140 года), майнеры будут вознаграждены комиссией за обработку транзакций, которую будут платить пользователи сети. Эти сборы гарантируют, что у майнеров по-прежнему будет стимул заниматься майнингом и поддерживать работу сети. Идея состоит в том, что конкуренция за эти сборы заставит их оставаться низкими после того, как мероприятия по уполовиниванию будут завершены.

Что такое математическая головоломка для майнинга биткойнов?

В основе майнинга биткойнов лежит математическая головоломка, которую майнеры должны решить, чтобы заработать вознаграждение в биткойнах. Головоломка называется доказательством работы (PoW), отсылкой к вычислительной работе, которую майнеры затрачивают на добычу биткойнов. Хотя ее часто называют сложной, головоломка с майнингом на самом деле довольно проста и может быть описана как догадка.

Майнеры в сети Биткойн пытаются найти 64-значное шестнадцатеричное число, называемое хешем, которое меньше или равно целевому хешу в SHA256, алгоритме PoW Биткойна. Системы майнера используют значительную грубую силу в виде нескольких процессоров, сложенных вместе, и выдают хэши с разной скоростью — мегахэши в секунду (MH/s), гигахеши в секунду (GH/s) или терахеши в секунду (TH/s). ) — в зависимости от единицы угадывание всех возможных 64-значных комбинаций до тех пор, пока они не придут к решению. Системы, которые угадывают число, меньшее или равное хешу, награждаются биткойнами.

Вот пример, объясняющий процесс. Скажем, я прошу друзей угадать число от 1 до 100, которое я придумал и записал на листе бумаги. Моим друзьям не нужно угадывать точное число; им просто нужно быть первым, кто угадает число, меньшее или равное моему числу.

Если я думаю о числе 19, а мой друг находит 21, он проигрывает, потому что 21 больше, чем 19. Но если кто-то угадывает 16, а другой угадывает 18, то выигрывает последний, потому что 18 ближе к 19, чем к 16. В очень простыми словами, математическая головоломка майнинга биткойнов — это та же ситуация, описанная выше, за исключением 64-значных шестнадцатеричных чисел и тысяч вычислительных систем.

В чем сложность майнинга?

Одним из терминов, которые вы часто встречаете в литературе по майнингу биткойнов, является сложность майнинга. Сложность майнинга относится к сложности решения математической головоломки и генерации биткойнов. Сложность майнинга влияет на скорость генерации биткойнов.

Сложность майнинга меняется каждые 2016 блоков или примерно каждые две недели. Последующий уровень сложности зависит от того, насколько эффективными были майнеры в предыдущем цикле. На него также влияет количество новых майнеров, присоединившихся к сети Биткойн, поскольку это увеличивает скорость хеширования или количество вычислительной мощности, используемой для майнинга криптовалюты. В 2013 и 2014 годах по мере роста цены биткойна к сети присоединялось больше майнеров, а среднее время обнаружения блока транзакций сократилось с 10 до 9 минут.

Но может быть и обратное. То есть чем больше майнеров соревнуются за решение, тем сложнее будет становиться проблема. Если вычислительная мощность отключается от сети, сложность снижается, чтобы упростить майнинг.

Уровень сложности майнинга в августе 2020 года составлял более 16 трлн. То есть вероятность того, что компьютер произведет хэш ниже целевого, составляет 1 к 16 триллионам. Для сравнения, у вас примерно в 44 500 раз больше шансов выиграть джекпот Powerball с одним лотерейным билетом, чем у вас есть шанс выбрать правильный хэш с одной попытки.

Что такое майнинг биткойнов? Какова экономика майнинга биткойнов?

В конце концов, майнинг биткойнов — это коммерческое предприятие. Прибыль, полученная от его продукции — биткойнов — зависит от инвестиций, вложенных в его ресурсы.

Есть три основных затрат на добычу биткойнов:

Электричество: это мощность, которая обеспечивает работу ваших систем майнинга 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Это может привести к солидному счету. По некоторым оценкам, до 90% затрат на добычу биткойнов приходится на электричество. Если учесть, что процесс потребляет столько же электроэнергии, сколько и в некоторых странах, затраты могут оказаться довольно большими.

Системы майнинга

Вопреки распространенному мнению, настольные компьютеры и обычные игровые системы не подходят и не эффективны для майнинга биткойнов. Этот процесс может нагревать такие системы и вызывать проблемы с пропускной способностью в домашней сети. Системы интегрированных микросхем для конкретных приложений (ASIC), которые представляют собой специализированные машины для майнинга биткойнов, являются основными инвестициями в инфраструктуру для майнеров биткойнов. Диапазон цен на такие машины может варьироваться от 4000 до 12000 долларов. Даже при таких высоких затратах одна система, оборудованная ASIC, генерирует меньше, чем один биткойн. Биткойн-майнеры объединяют тысячи ASIC-систем в майнинговые пулы, которые работают круглосуточно и без выходных, чтобы генерировать 64-значное шестнадцатеричное число, необходимое для решения хеш-головоломки.

Сетевая инфраструктура: скорость сети не оказывает заметного влияния на процесс майнинга биткойнов. Однако важно иметь подключение к Интернету, доступное 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, без каких-либо перебоев. Соединение также должно иметь задержку от близлежащих пулов майнинга. Выделенные сети уменьшают внешнюю зависимость и обеспечивают минимальную задержку. Переход в автономный режим не обязательно останавливает процесс синхронизации транзакций. Но это может сделать процесс трудоемким и, возможно, подверженным ошибкам после возобновления соединения.
Общие затраты на эти три входа должны быть меньше, чем выход — в данном случае цена биткойна — чтобы майнеры могли получать прибыль от своего предприятия. Учитывая стремительный рост цены биткойна, идея создания собственной криптовалюты может показаться привлекательной.

Сальвадор сделал биткойн законным платежным средством 9 июня 2021 года3. Это первая страна, сделавшая это. Криптовалюта может использоваться для любой транзакции, если бизнес может ее принять. Доллар США продолжает оставаться основной валютой Сальвадора.

Сколько электроэнергии потребляет процесс майнинга биткойнов?

На протяжении большей части короткой истории Биткойна процесс его майнинга оставался энергоемким. В течение десятилетия после его запуска добыча биткойнов была сосредоточена в Китае, стране, которая использует ископаемые виды топлива, такие как уголь, для производства большей части своей электроэнергии. Неудивительно, что астрономические затраты на энергию при добыче биткойнов привлекли внимание активистов по борьбе с изменением климата, которые обвиняют эту деятельность в росте выбросов. По некоторым оценкам, процесс майнинга криптовалюты потребляет столько же электроэнергии, сколько целые страны.5 Но сторонники биткойна опубликовали исследования, в которых утверждается, что криптовалюта питается в основном за счет возобновляемых источников энергии.6 Подробнее о дебатах можно прочитать здесь.

Одна вещь, которую следует помнить об этих исследованиях, заключается в том, что они основаны на предположениях и данных, предоставленных самими пулами майнинга. Например, в отчете Coinshares за 2019 год делается несколько предположений относительно источников энергии для майнеров, включенных в их оценку экосистемы майнинга биткойнов.

Что такое майнинг биткойнов? История майнинга биткойнов

Два события внесли свой вклад в эволюцию и состав майнинга биткойнов в его нынешнем виде. Первый — это изготовление машин для майнинга биткойнов на заказ. Поскольку добыча биткойнов, по сути, является догадкой, получение правильного ответа до того, как другой майнер имеет почти все, что связано с тем, насколько быстро ваш компьютер может производить хэши. На заре Биткойна настольные компьютеры с обычными процессорами доминировали в добыче биткойнов. Но им потребовалось много времени, чтобы обнаружить транзакции в сети криптовалюты, поскольку уровень сложности алгоритма со временем увеличивался. По некоторым оценкам, при использовании ЦП потребовалось бы «в среднем несколько тысяч лет», чтобы найти допустимый блок на уровне сложности начала 2015 года.

Со временем майнеры поняли, что видеокарты, также известные как графические процессоры (GPU), более эффективны и быстрее при майнинге. Но они потребляли много энергии для отдельных аппаратных систем, которые на самом деле не требовались для майнинга криптовалюты. Программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), тип графических процессоров, были усовершенствованием, но они страдали теми же недостатками, что и графические процессоры.

В настоящее время майнеры используют специализированные машины для майнинга, называемые майнерами ASIC, которые оснащены специализированными чипами для более быстрой и эффективной добычи биткойнов. Они стоят от нескольких сотен до десятков тысяч долларов. Сегодня добыча биткойнов настолько конкурентоспособна, что ее можно делать с прибылью только с помощью самых современных ASIC. При использовании настольных компьютеров, графических процессоров или более старых моделей ASIC затраты на потребление энергии фактически превышают получаемый доход. Даже имея в своем распоряжении новейшее устройство, одного компьютера редко бывает достаточно, чтобы конкурировать с майнинг-пулами — группами майнеров, которые объединяют свои вычислительные мощности и делят между собой добытые биткойны.

Биткойн-форки также повлияли на состав сети биткойн-майнеров. При вероятности 1 из 16 триллионов, масштабировании уровней сложности и огромной сети пользователей, проверяющих транзакции, один блок транзакций проверяется примерно каждые 10 минут7. Но важно помнить, что 10 минут — это цель, а не правило.

Сеть Биткойн в настоящее время может обрабатывать менее четырех транзакций в секунду, при этом транзакции регистрируются в блокчейне каждые 10 минут.8 Для сравнения, Visa может обрабатывать около 65 000 транзакций в секунду9. Однако по мере того, как сеть пользователей Биткойн продолжает расти, количество транзакций, совершенных за 10 минут, в конечном итоге превысит количество транзакций, которые можно обработать за 10 минут. В этот момент время ожидания транзакций начнется и продолжит увеличиваться, если только не будут внесены изменения в протокол Биткойн.

Эта проблема, лежащая в основе протокола Биткойн, известна как масштабирование. Хотя биткойн-майнеры в целом согласны с тем, что необходимо что-то делать для решения проблемы масштабирования, единого мнения о том, как это сделать, нет. Было предложено два основных решения проблемы масштабирования. Разработчики предложили либо создать вторичный слой Биткойн «вне сети», который позволил бы проводить более быстрые транзакции, которые позже могут быть проверены блокчейном, либо увеличить количество транзакций, которые может хранить каждый блок. С меньшим количеством данных для проверки на блок первое решение ускорило бы и удешевило транзакции для майнеров. Второй будет иметь дело с масштабированием, позволяя обрабатывать больше информации каждые 10 минут за счет увеличения размера блока.

В июле 2017 г. майнеры биткойнов и горнодобывающие компании, на долю которых приходится от 80 до 90 % вычислительной мощности сети, проголосовали за включение программы, которая уменьшит объем данных, необходимых для проверки каждого блока.10

Программа, которую майнеры проголосовали за добавление в протокол Биткойн, называется сегрегированным свидетелем или SegWit. Этот термин представляет собой объединение слов «segregated», что означает «отдельный», и «свидетель», который относится к подписям в биткойн-транзакциях. Таким образом, сегрегированный свидетель означает отделение подписей транзакций от блока и присоединение их в виде расширенного блока. Хотя добавление одной программы в протокол Биткойн может показаться не таким уж большим решением, по оценкам, данные подписи составляют до 65% данных, обрабатываемых в каждом блоке транзакций.

Менее чем через месяц, в августе 2017 года, группа майнеров и разработчиков инициировала хард-форк, оставив сеть Биткойн для создания новой валюты, используя ту же кодовую базу, что и Биткойн. Хотя эта группа согласилась с необходимостью решения проблемы масштабирования, они опасались, что внедрение технологии SegWit не решит проблему масштабирования полностью.

Вместо этого они выбрали второе решение, увеличив количество транзакций, которые может хранить каждый блок. Получившаяся валюта, получившая название Bitcoin Cash, увеличила размер блока до 8 МБ, чтобы ускорить процесс проверки и обеспечить производительность около 2 миллионов транзакций в день.11

Нижняя линия

Добыча биткойнов — это энергоемкий процесс с настраиваемыми системами майнинга, которые соревнуются в решении математических головоломок. Майнер, решивший головоломку первым, получает вознаграждение в виде биткойнов. Процесс майнинга биткойнов также подтверждает транзакции в сети криптовалюты и делает их заслуживающими доверия.

Хотя отдельные майнеры, использующие настольные системы, играли определенную роль в первые дни криптовалюты, в экосистеме майнинга биткойнов доминируют крупные майнинговые компании, которые управляют майнинговыми пулами, разбросанными по разным географическим регионам. Майнинг биткойнов также вызывает споры, потому что он использует астрономическое количество энергии. С ростом осведомленности об изменении климата несколько майнеров перенесли свои операции в регионы, которые используют возобновляемые источники энергии для производства электроэнергии.

Что такое майнинг биткойнов?

Майнинг биткойнов — это процесс, который генерирует биткойны. Он состоит из систем майнинга, конкурирующих друг с другом, чтобы решить математическую головоломку и выиграть биткойн в качестве награды.

Какой цели служит майнинг биткойнов?

Майнинг биткойнов служит двум целям:

• Он генерирует биткойн.
• Он подтверждает транзакции в сети криптовалюты и делает их заслуживающими доверия.

Каковы основные расходы, связанные с добычей биткойнов?

Три самые большие затраты на добычу биткойнов:

• Электричество
• Сетевая инфраструктура
• Инфраструктура для майнинга

Стоит ли майнить биткойн?

Вопреки распространенному мнению, майнинг биткойнов — это дорогостоящее хобби без гарантированных результатов. Вам нужно будет инвестировать в дорогие машины, эксплуатировать их круглосуточно и без выходных, а также оплачивать большие счета за электроэнергию. Даже в этом случае нет никакой гарантии, что вы заработаете биткойны.

Является ли майнинг биткойнов зеленым?

Активисты по борьбе с изменением климата раскритиковали использование энергии при майнинге биткойнов как доказательство того, что криптовалюта не является экологически чистой. По оценкам, процесс майнинга биткойнов потребляет столько же электроэнергии, сколько целые страны. Ожидается, что по мере того, как мир будет переходить на возобновляемые источники энергии, майнинг биткойнов станет более экологичным.