Что считается при майнинге Биткоинов в 2019 году — Биткоин Блог / и всё о Биткоине

Главная страница » Майнинг »

Ранее в статье «Биткоин за 5 минут: Майнинг» я популярно объяснил сущность майнинга и его роль в протоколе Биткоина.

Но, у читателей остались вопросы, связанные с терминологией майнинга и его основными понятиями и определениями.

Эта статья объясняет основные термины и понятия майнинга.

Итак, как мы уже знаем из предыдущей моей статьи, в результате майнинга решаются 2 основные задачи:

Определяется узел сети Биткоина (node), который временно получает право записи очередного блока в блокчейн. Этим достигается консенсус в одноранговой сети.
Производится эмиссия (дополнительный выпуск) монет биткоина, которые в качестве вознаграждения (стимула) получает майнер, записавший новый блок.

Первая задача решается при помощи алгоритма, который получил название Proof-of-Work (PoW) — доказательство выполненной работы.

С него и начнем…

PoW (Proof-of-Work) — доказательство выполненной работы, — алгоритм, при помощи которого сеть майнинга биткоина приходит к консенусу, определяя какой из майнинговых узлов запишет сформированный блок в блокчейн.

Суть PoW сводится к двум основным пунктам:

Необходимости выполнения определенной достаточно сложной и длительной вычислительной задачи. В сети Биткоина это подбор хэш-кода, отвечающего заданным критериям.
Возможности быстро и легко проверить результат.

PoW используется в протоколах Биткоина, Эфириума и многих других криптовалют.

PoS (Proof-of-Stake) — подтверждение доли владения, — альтернативный PoW алгоритм достижения консенсуса при записи блока в блокчейн, при котором вероятность записи нового блока в блокчейн и получение соответствующего вознаграждения пропорциональна доле владения пользователя в системе:

Отдельно взятый держатель валюты, имеющий долю P от общего числа монет в обороте, создает новый блок с вероятностью P.

PoS используется в протоколе криптовалюты DASH.

Bitcoins per Block или Block Reward (биткоинов за блок) — вознаграждение, выплачиваемое майнеру за успешное решение криптографической задачи и присоединение блока к блокчейну. Для Биткоина изначально это количество составляло 50 BTC, однако каждые 210 000 блоков это количество уполовинивается (примерно каждые 4 года). Об этом читайте в статье «Просто и наглядно: Почему количество биткоинов ограничено».

В настоящее время (июль 2017) вознаграждение составляет 12,5 BTC за блок. Следующее уполовинивание до 6,25 BTC ожидается в 2020 году.

В ходе майнинга в заголовок блока записывается ряд параметров.

Nonce — числовой параметр, искомый в ходе майнинга (алгоритме PoW) и записываемый в заголовок блока. Собственно, целью майнинга, как соревновательного процесса за право добавить блок транзакций в блокчейн, и есть подбор такого Nonce, чтобы искомый хэш блока ( Block Hash) был меньше некоторого заданного числа Target, что равнозначно получению хэша блока, начинающегося с определенного числа нулевых битов.

Difficulty Target, также называемая difficulty bits или bits — целевая сложность — максимальное число, которое не должен превышать искомый при майнинге хэш блока ( Block Hash). Фактически определяет количество нулевых битов в начале искомого хэша. Часто сокращенно называется Target.

Собственно Target — это само число, а bits — особый формат записи Target в заголовок блока. В bits записывается сразу два числа: первый байт — экспонента ( exponent), оставшиеся три байта — мантисса ( mantissa). Для того, чтобы получить Target из bits, нужно воспользоваться следующей формулой:

Bitcoin Difficulty, или Difficulty bits, или просто Difficulty (сложность майнинга) — параметр, характеризующий сложность майнинга, т.е. сложность решения криптографической задачи. Этот параметр представляет из себя отношение Max_Target / Current_Target, где Max_Target — максимально возможный Target, а именно 0x00000000FFFF0000000000000000000000000000000000000000000000000000 ( 0x1d00ffff в формате bits). Это значение Target использовалось при запуске Биткоина в январе 2009 года.

А Current_Target — это текущее значение Target. Например, для блока №475468, добавленного в момент написания этой статьи (12 июля 2017), значение Target было равно 0x18018d30 в формате bits, а значение Difficulty равно 708659466230,332.

Именно bits, как правило, указывается во всех Block explorer.

Между Difficulty и Target существует обратная связь — чем выше сложность ( Difficulty), тем меньше Target (больше количество нулевых битов в искомом хэше).

На самом деле, сначала вычисляется Bitcoin Difficulty (сложность майнинга), а затем из неё выводится текущий Target.

Первоначальная сложность ( Difficulty) при запуске Биткоина в январе 2009 года была равна 1 (единице). Но, в связи с увеличением суммарной компьютерной мощности майнинга, необходимо увеличивать и сложность, чтобы нахождение Nonce и запись нового блока происходило примерно каждые 10 минут.

Читайте также: Как дома заработать Биткоины

Пересчет (коррекция) сложности происходит через каждые 2 016 блоков. Это по времени соответствует примерно 20 160 минут или две недели.

На самом деле, поскольку вычислительная мощность возрастает, время затраченное на майнинг последних 2 016 блоков ( Actual Time of Last 2016 Blocks) получается несколько меньше, чем 20 160 минут.

Отношение необходимого времени ( 20 160 минут) к реально затраченному на майнинг — это и есть поправочный коэффициент, который изменяет сложность майнинга. Таким образом, новое значение сложности ( New Difficulty) рассчитывается по формуле:

New Difficulty = Old Difficulty * (20 160 minutes / Actual Time of Last 2016 Blocks)

Далее из New Difficulty рассчитывается новое значение Difficulty Target по формуле:

Difficulty Target = Max_Target / New Difficulty

где Max_Target = 0x1d00ffff (в формате bits)

Merkle Root — хэш-код транзакций текущего блока, рассчитанный с использованием алгоритма, известного, как дерево Мёркла (Merkle tree) или бинарное дерево хэшей. Подробнее об этом читайте в статье «Биткоин за 5 минут: Блок».

Height — номер блока в блокчейне.

Timestamp — временная метка записи блока (дата и время). Записывается в формате UNIX-время (секунды от эпохи UNIX).

Number Of Transactions — число транзакций, записанных в блок.

Previous Block — предыдущий блок.

Подведем краткие итоги…

В процессе майнинга решается криптографическая задача по подбору некоторого параметра Nonce, который, будучи записанным в заголовок блока, приводит к тому, что получившийся хэш-код блока ( Block Hash) удовлетворяет заданному условию, а именно — меньше или равен числу Target, которое записывается в формате bits.

В свою очередь, число Target связано со сложностью майнига ( Bitcoin Difficulty или попросту Difficulty), которая пересчитывается через каждые 2 016 блоков (примерно 2 недели) и зависит от суммарного времени майнинга этих блоков — чем быстрее происходит майнинг (за счет увеличения вычислительной мощности), тем более высокая сложность ( Difficulty) устанавливается и тем меньше число Target.

Hashrate (хэшрейт или вычислительная мощность) — вычислительная производительность компьютерного оборудования для майнинга криптовалют. Измеряется хэшах (hash) в секунду.

Основные используемые единицы:

kH/s (килохэш/сек) — 1 000 хеш/сек.
MH/s (мегахэш/сек) — 1 000 000 хеш/сек.
GH/s (гигахэш/сек) — 1 000 000 000 хеш/сек.
TH/s (терахэш/сек) — 1 000 000 000 000 хеш/сек.
PH/s (петахэш/сек) — 1 000 000 000 000 000 хэш/сек.

Electricity Rate (стоимость электроэнергии) — Обычно измеряется в стоимости 1 kW/h ($ за кВт/час).

Power consumption (Энергопотребление) — Электрическая мощность, потребляемая оборудованием майнинга. Обычно измеряется в ваттах.

Pool fees (комиссия пула) — прибыль пула майнеров распределяется между всеми участниками с учетом того, какой объем вычислений произвел каждый майнер (то есть, исходя из хэшрейтов участников).

Time Frame (временные рамки) — количество времени, потраченного на майнинг. При расчете эффективности (доходности) добычи, необходимо определить временные рамки майнинга. От этого зависит не только количество потенциально добытых биткоинов, но и энергозатраты.

Profitability decline per year (снижение рентабельности в течение года) — На снижение рентабельности, а значит и доходности, влияет увеличение сложности майнинга (см.график выше), а также курсовые колебания криптовалют.

Майнинг – это процесс задействования вычислительных мощностей для обработки транзакций, обеспечения работоспособности и безопасности сети. Для простоты можно считать, что сеть компьютеров является дата-центром сети биткоин, распределённым по всему миру и не подчинённым единому аппарату.

Обратимся к этимологии этого слова. Mining – именно так обозначается процесс добычи золота, что напоминает способ «нахождения» новых блоков. За обеспечение функционирования сети и обеспечение её безопасности майнеры получают вознаграждение в биткоинах. Этот механизм является временным, так как потребность в майнерах не исчезнет с даже добычей последней монеты (общая эмиссия биткоина составляет 21 миллион единиц).

Каждый желающий может стать майнером, достаточно лишь установить специальное ПО и приобрести совместимое с ним оборудование. Основной задачей является процесс обработки и подтверждения транзакций с помощью p2p-сети. Помимо вознаграждения от самой цепи майнер может рассчитывать на комиссию с каждой транзакции, которая на момент написания статьи составляет 0.001 BTC. Если же транзакция срочная, отправитель может увеличить выплату, что поспособствует обработке перевода вне очереди.

Транзакции верифицируются с помощью концепции Proof-of-Work (PoW). Вычисления, которые требуется произвести, очень емкие, необходимы миллиарды пересчетов ежесекундно. Биткоин-сеть устроена таким образом, что сложность вычислений повышается пропорционально количеству работающих станций, сохраняя общее время, требуемое на вычисление одного блока (около 5 тысяч транзакций), равным 10 минутам. Майнинг стал серьезным бизнесом, в котором всё влияние не может быть сосредоточена в одних руках.

PoW был разработан так, чтобы каждый блок был связан с предыдущем в хронологическом порядке. Следовательно, чтобы подделать данные, необходимо пересчитать и все последующие блоки, что делает атаку всё более сложной и экономически нецелесообразной. В случае нахождения двух блоков одновременно майнеры работают над обеими получившимися цепочками до того момента, пока не будет найден следующий блок. После этого происходит переключение всей сети на более длинную ветвь. Таким образом обеспечивается безопасность сети с помощью объединенных вычислительных мощностей. Более того, недобросовестные майнеры самостоятельно не могут повышать награду или подделывать транзакции, так как это мгновенно будет отвергнуто нодой биткоина.

Затраты на майнинг можно сравнить с транзакционными издержками других платежных систем. Банки и кредитные организации также требуют огромного количества энергии для поддержания своей работоспособности, но рассчитать точное потребление мы можем только в случае работы с криптовалютами. Суммарная мощность запущенных на обработку транзакций компьютеров доступна каждому в любой момент времени и может быть использована для различных исследований.

Ниже представлен график сложности нахождения блоков имощности всей сети биткоина за последние 2 месяца:

Механизм майнинга разрабатывался с надеждой на появление нового специализированого оборудования, потребляющего меньше энергии, что позволяет регулировать мощность в соответствии со спросом. Как только конкуренция на рынке майнинга становится слишком жёсткой, некоторые участники прекращают работу или переходят на другие валюты. Другим интересным способом повышения рентабельности добычи может выступать вторичное использование электроэнергии: тепло, выделяемое на «криптофермах» может быть использовано с умом.

Да. Обработка транзакций построена таким образом, чтобы даже самый могущественный игрок на рынке не мог прописать последовательно несколько блоков в цепи. Это становится механизмом защиты от фальсификации данных и делает бессмысленными попытки изменения информации в сети со стороны злоумышленников.

На заре становления биткоина майнеры использовали центральные процессоры своих компьютеров для обработки транзакций, сейчас же сложность возросла многократно, поэтому целесообразной стала работа лишь на специализированном оборудовании.

Эти значения характеризуют вычислительную способность вашего оборудования. Обозначается в количествах вычисленных хэш-функцию в секунду и именно от этой цифры будет зависеть ваша прибыль.

W/Gh – показатель, характеризующий энергоэффективность. Показывает количество ватт на 1000 вычисленных хэш-функций. Является довольно важной цифрой, так как на электроэнергию приходится существенная доля всех затрат майнера. На данный момент самые эффективными устройствами считаются Antminer S7 и Avalon.

Можно использовать специальные калькуляторы, учитывающие большое количество факторов, в том числе актуальную сложность добычи и стоимость потребляемой электроэнергии.

Пулом называется группа майнеров, объединенных в группы и работающих совместно. Награда распространяется пропорционально вложенной мощности. Это позволяет даже небольшим фермам получать гарантированный доход, а не надеяться на удачу. Ведь шанс решить задачу собственными силами ничтожно мал, даже несмотря на высокую награду (сейчас она эквивалентна 89 тысячам долларов).

GPU (Graphics Processing Unit) – графический процессор, специализирующийся на графическом рендеринге. Расположен в большинстве современных компьютеров.

Станция для майнинга – это вычислитель с установленным на него специальным ПО. Например, такой станцией могут быть 4 GPU, соединенные с материнской платой. В таком случае можно сказать, что станция состоит из 4 модулей.

FPGA (Field-Progammable Gate Array) – программируемаяая пользователем вентильная матрица. Это оборудование может быть перенастроено для других задач в любой момент. Считается более эффективным способом добычи, чем CPU и GPU.

ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) – интегральная схема, разработанная специально для выполнения определенный задачи, в данном случае для майнинга, с чем справляется гораздо более эффективно, чем GPU или FPGA. Основным минусом данного оборудование является его неприменимость для других задач, что серьезно повышает риски потерять деньги.

Информация о награде за майнинг, а также число и величина комиссии является открытой и доступна на многих специализированных сайтах.

Давайте рассмотрим конкретный пример:

На скриншоте с сайта мы видим информацию о блоке под номером 408450, который содержит 185 транзакций. Суммарная комиссия, полученная от других пользователей составила 0.05502059 BTC, ее полностью получит майнер, добывший блок. Height – это порядковый номер решения, начиная с #1, называемого еще Genesis block и положившего начало всей цепочке. Далее мы видим счастливого обладателя награды, в данном случае им оказался Antpool, являющийся пулом для майнинга биткоина. Block Reward – это награда майнеру от самой сети биткоин, которая на момент публикации составляла 25 BTC, но сейчас снизилась в 2 раза.

Процедура выхода биткоинов именуется майнингом – это единственный метод приобретения цифровой криптовалюты, основанный на вычислении компьютерами различных математических головоломок.

Смысл майнинга криптовалют в том, что множество компьютеров, которые размещены в разных пунктах мира, занимаются решением математических заданий. В итоге формируются биткоины. Процедура получения добычи достаточно безопасна.

Трансфер биотконов фиксируется в публичном файле транзакций. Затем их передают шахтерам (майнеры), которые из большого количества комбинаций подбирают всего одно число фиксированной длины (хэш). Важно чтобы это число подошло ко всем новоприбывшим операциям и секретному коду, благодаря которому можно получить награду в 26 биотконов. Конкуренция в момент подбора хэша большая, но как только число отгадали, источник со списком операций закрывается, а шахтеры переходят к последующему.

Потом шахтеры занимаются поиском числа (хэша), которое вмещает в себе число из предшествующего источника, суммы чисел операций за последние 15 минут и случайного хэша. Потом шахтеры меняют его для определения итогового числа. Важно, чтобы данное число отвечало всем требованиям системы. Именно от изменения этих требований зависит сложность вычисления числа. Меняются они единожды после закрытия 2017 источников (14 дней).

После вычисления 6 источников сделки, которые включают шахтеры, в первом источнике подтверждаются. Некоторые считают оптимальным требованием определение 2 источников при участии определенной сделки.

Призвание шахтеров в том, чтобы совершать сделки и сохранять соглашение о неизменном положении всей сетки. Преимущество в том, что за вложение средств они получают биткоины, которые можно быстро перевести в реальные деньги (подробнее о том, что такое биткоины можно почитать тут — http://prostoinvesticii.com/o-dengakh/fenomen-kriptovalyuty-bitkoin-kak-sposoba-raschetov-i-zarabotka.html)

Вычисления усложняются с каждым днем, а поэтому со стационарного компьютера шахтеры перешли на игровые видеокарты. Вначале использовались перепрограммированные микросхемы, а затем интегральные микросхемы. У них высокая скорость вычисления хэша при низком потреблении энергии. Например, видеокарта Radeon HD имеет мощность около 1,5 гигахэша за секунду, потребляя много электроэнергии, а новейшая ASIC-система около 2,8 гигахэша, потребляя около 3 ватт. Большинство шахтеров отдает предпочтение именно ASIC-системе, так как ее стоимость быстро окупается за счет добычи биткоинов. Ее стоимость – около 130$. Современные шахтеры не занимаются майнингом без применения этой системы, так как это просто экономически невыгодно. Ценность одного биткоина – от 950 до 21 000 рублей, все зависит от устройств, которые используются и тарифа. Подобная видеокарта может окупиться за 14 дней.

Сложность вычисления хэша заставила шахтеров объединяться в группы (пулы). В случае нахождения нужного источника каждый получал свое вознаграждение. Система легко определяет майнера из состава пула, который производит множество гигахэшей за одну секунду. Но на самом деле он представляет собой основной обслуживающий ресурс, который раздает задания шахтерам из состава его пула. Одиночный майнинг дает меньший доход, нежели майнинг внутри группы.

Вознаграждение за создание нового источника падает каждые 5 лет: 2013 – 45 биткоинов, 2015 – 20, а к 2017 составит около 10 биткоинов.

Читайте далее: