Как работает майнинг Биткоинов?

Здравствуйте, уважаемые читатели проекта Тюлягин! В сегодняшней статье мы снова поговорим о майнинге Биткоинов. В одной из прошлых статей мы уже говорили о майнинге Биткоинов, сегодня же мы более подробно остановимся на этом процессе и более детальнее выясним как работает биткоин майнинг. В статье вы узнаете что такое майнинг, как майнить биткоины и что для этого нужно, сколько может заработать майнер в случае успеха, что такое майнинг пулы. Кроме этого поговорим о том законен ли майнинг биткоинов и какие существуют риски, связанные с майнингом биткоина. Обо всем этом и не только в сегодняшней статье ниже.

Содержание статьи:

Что такое майнинг Биткоинов?

Майнинг Биткоинов — это процесс ввода в обращение новых биткоинов, но он также является важным компонентом поддержки и развития реестра блокчейнов. Он выполняется с использованием очень сложных компьютеров, которые решают чрезвычайно сложные вычислительные математические задачи.

Майнинг криптовалюты кропотливый, дорогостоящий и лишь от случая к случаю вознаграждается. Тем не менее, майнинг привлекает многих инвесторов, заинтересованных в криптовалюте, потому что майнеры получают вознаграждение за свою работу криптовалютными токенами. Это может быть связано с тем, что предприниматели рассматривают добычу полезных ископаемых как гроши с небес, как калифорнийские золотоискатели в 1849 году. А если вы технологически подкованы, возникает вопрос, почему бы не заняться этим?

Однако, прежде чем вкладывать время и оборудование, прочтите эту статью, чтобы узнать, действительно ли майнинг для вас. Мы сосредоточимся в первую очередь на Биткоинах.

Новая золотая лихорадка

Основная привлекательность для многих майнинговых компаний — это перспектива вознаграждения в Биткоинах. Тем не менее, вам не обязательно быть майнером, чтобы владеть токенами криптовалюты. Вы также можете покупать криптовалюту за фиатную валюту, вы можете торговать им на бирже, такой как Coinbase или любой другой, используя другую криптовалюту (например, используя Ethereum или другую криптовалюту для покупки Биткоинов), вы даже можете заработать их, совершая покупки, публикуя сообщения в блогах на платформах, которые платят пользователям в криптовалюте, или даже создавая крипто-счета, приносящие процентный доход.

Примером платформы криптоблогов является Steemit, которая чем-то похожа на Medium, за исключением того, что пользователи могут вознаграждать блоггеров, платя им в проприетарной криптовалюте под названием STEEM. Затем STEEM можно обменять на Биткоины в другом месте.

Биткоин-вознаграждение, которое получают майнеры, является стимулом, который побуждает людей помогать в основной цели майнинга: узаконивать и контролировать биткоин-транзакции, обеспечивая их действительность. Поскольку эти обязанности распределены между многими пользователями по всему миру, Биткоин является «децентрализованной» криптовалютой или валютой, которая не полагается на какой-либо центральный орган, такой как центральный банк или правительство, для надзора за своим регулированием.

Как майнить Биткоины

Майнерам платят за их работу в качестве аудиторов. Они выполняют работу по проверке законности транзакций Биткоинов. Это соглашение предназначено для обеспечения честности пользователей Биткоина и было задумано основателем Биткоина Сатоши Накамото. Проверяя транзакции, майнеры помогают предотвратить «проблему двойных расходов».

Двойные расходы — это сценарий, при котором владелец Биткоинов незаконно тратит один и тот же биткоин дважды. С физической валютой это не проблема: как только вы передаете кому-то 100-рублевую купюру, чтобы купить бутылку воды, у вас ее больше нет, поэтому нет опасности, что вы можете использовать ту же самую 100-рублевую купюру для покупки лотерейных билетов по соседству. Хотя существует возможность получения фальшивых денег, это не совсем то же самое, что буквально потратить один и тот же доллар дважды. Однако с цифровой валютой, «существует риск того, что держатель может сделать копию цифрового токена и отправить ее продавцу или другой стороне, сохранив оригинал».

Допустим, у вас есть одна законная купюра на 100 рублей и одна подделка на те же 100 рублей. Если бы вы попытались потратить и настоящую, и фальшивую банкноту, кто-нибудь, взяв на себя труд взглянуть на серийные номера обоих банкнот, увидел бы, что это один и тот же номер, и, следовательно, одна из банкнот должна быть фальшивой. То, что делает Биткоин-майнер, аналогично этому — они проверяют транзакции, чтобы убедиться, что пользователи не пытались незаконно потратить один и тот же биткоин дважды. Это не идеальная аналогия — я объясню более подробно ниже.

После того, как майнеры проверили Биткоин-транзакции на 1 МБ (мегабайт), известную как «блок», эти майнеры имеют право на вознаграждение определенным количеством биткоинов (подробнее о вознаграждении в биткоинах далее). Лимит в 1 МБ был установлен Сатоши Накамото и вызывает разногласия, поскольку некоторые майнеры считают, что размер блока должен быть увеличен для размещения большего количества данных, что фактически означало бы, что сеть биткоинов могла бы обрабатывать и проверять транзакции быстрее.

Обратите внимание, что проверка транзакций на сумму 1 МБ дает возможность майнеру монет зарабатывать биткоины — не все, кто проверяет транзакции, получат выплаты.

Теоретически 1 МБ транзакций может составлять всего одну транзакцию (хотя это не совсем обычное явление) или несколько тысяч. Это зависит от того, сколько данных занимают транзакции.

«Значит, после всей этой работы по проверке транзакций я все еще могу не получить за это биткоины?»

Да, это верно. Чтобы зарабатывать биткоины, вам необходимо выполнить два условия. Одно — это вопрос усилий, и еще одно — дело везения:

Вы должны подтвердить транзакции на сумму ~ 1 МБ. Это легкая часть.
Вы должны быть первым майнером, который придет к правильному или наиболее близкому ответу на числовую задачу. Этот процесс также известен как доказательство выполнения работы (Proof of Work, PoW).

«Что значит «правильный ответ на числовую задачу»?»

Хорошие новости: здесь не требуется сложной математики или вычислений. Возможно, вы слышали, что майнеры решают сложные математические задачи — это не совсем так. На самом деле они пытаются быть первым майнером, который подобрал 64-значное шестнадцатеричное число («хеш»), которое меньше или равно целевому хешу. Это в основном предположения, а не вычисления.

Плохие новости: это предположения, но с учетом того, что общее количество возможных предположений для каждой из этих проблем составляет порядка триллионов, это невероятно трудная работа. Чтобы решить эту задачу первыми, майнерам требуется большая вычислительная мощность. Для успешного майнинга вам необходимо иметь высокую «скорость хеширования», которая измеряется в мегахешах в секунду (MH/s), гигахешах в секунду (GH/s) и терахешах в секунду (TH/s).

Одним словом, это очень много хешей.

Если вы хотите оценить, сколько биткоинов вы могли бы добыть с хешрейтом своей майнинг-фермы, сайт Cryptocompare предлагает полезный калькулятор для этого.

Майнинг и обращение биткоинов

Помимо пополнения карманов майнеров и поддержки экосистемы Биткоин, майнинг служит еще одной жизненно важной цели: это единственный способ выпустить новую криптовалюту в обращение. Другими словами, майнеры в основном «чеканят» валюту. Например, по состоянию на август 2021 года в обращении находилось около 18,79 миллионов биткоинов.

Помимо монет, отчеканенных через генезис-блок (самый первый блок, созданный основателем Сатоши Накамото), каждый из этих биткоинов появился благодаря майнерам. В отсутствие майнеров Биткоин как сеть все равно будет существовать и использоваться, но никогда не будет дополнительных биткоинов. В конце концов наступит время, когда майнинг биткоинов закончится. Согласно протоколу Биткоин, общее количество биткоинов будет ограничено 21 миллионом.

Однако, поскольку скорость добычи биткоинов со временем снижается, последний биткоин будет добыт около 2140 года. Это не означает, что транзакции перестанут проверяться. Майнеры будут продолжать проверять транзакции, и им будут выплачиваться за это комиссионные, чтобы сохранить целостность сети Биткоин.

Помимо краткосрочной выплаты Биткоинов, майнер монет может дать вам право «голоса», когда в сетевой протокол Биткоина предлагаются изменения. Другими словами, майнеры имеют определенное влияние на процесс принятия решений по таким вопросам, как форкинг.

Сколько зарабатывает майнер

Вознаграждение за майнинг биткоинов уменьшается вдвое каждые четыре года. Когда биткоин был впервые добыт в 2009 году, майнинг одного блока приносил вам 50 BTC. В 2012 году он был уменьшен вдвое до 25 BTC. К 2016 году эта сумма снова сократилась вдвое до 12,5 BTC. 11 мая 2020 года вознаграждение снова уменьшилось вдвое до 6,25 BTC. В августе 2021 года цена Биткоинов составляла около 49 700 долларов за биткоин, что означает, что вы заработали 310 625 долларов (6,25 x 17 900) за выполнение блока. Может показаться, что это неплохой стимул для решения этой сложной задачи с хешем, описанной выше.

Если вы хотите точно отслеживать, когда произойдет это сокращение вдвое, вы можете обратиться к Bitcoin Clock, который обновляет эту информацию в режиме реального времени. Так на момент написания статьи, следующее сокращение (халвинг Биткоина) должно произойти 26 марта 2024 года. Интересно, что рыночная цена биткоинов на протяжении всей своей истории имела тенденцию близко соответствовать сокращению количества новых монет, вводимых в обращение. Это снижение уровня инфляции увеличивало дефицит, и исторически цена росла вместе с ним.

Если вам интересно узнать, сколько блоков было добыто на данный момент, существует несколько сайтов, в том числе Blockchain.info (ныне Blockchain.com), которые предоставят вам эту информацию в режиме реального времени.

Что нужно для майнинга биткоинов?

Хотя на раннем этапе истории Биткоина люди могли конкурировать за блоки с обычным домашним компьютером, теперь это уже не так. Причина этого в том, что сложность добычи биткоинов со временем меняется.

Чтобы обеспечить бесперебойное функционирование блокчейна и его способность обрабатывать и проверять транзакции, сеть Биткоин стремится производить один блок каждые 10 минут или около того. Однако, если за решение проблемы хеширования конкурирует один миллион установок для майнинга, они, вероятно, найдут решение быстрее, чем сценарий, в котором 10 установок для майнинга работают над одной и той же проблемой. По этой причине Биткоин предназначен для оценки и корректировки сложности майнинга каждые 2016 блоков или примерно каждые две недели.

Когда для майнинга биткоинов коллективно работает больше вычислительных мощностей, уровень сложности майнинга увеличивается, чтобы поддерживать производство блоков на стабильной скорости. Меньшая вычислительная мощность означает снижение уровня сложности. Чтобы понять, сколько вычислительной мощности задействовано, при запуске Биткоина в 2009 году начальный уровень сложности был равен единице. По состоянию на август 2021 года это более 15,5 трлн.

Все это означает, что для конкурентной добычи майнеры теперь должны инвестировать в мощное компьютерное оборудование, такое как GPU (графический процессор) или, что более реалистично, интегральную схему для конкретного приложения (ASIC). Они могут стоить от 500 долларов до десятков тысяч. Некоторые майнеры, особенно майнеры Ethereum, покупают отдельные видеокарты (GPU) в качестве недорогого способа объединить операции по майнингу.

На фото в заглавии статьи самодельная самодельная майнинговая установка (ферма). Видеокарты представляют собой прямоугольные блоки с вращающимися вентиляторами. Обратите внимание как крепятся видеокарты к металлической стойке. Вероятно, это не самый эффективный способ майнинга, и, как вы можете догадаться, многие майнеры используют его не только ради денег, но и для развлечения и челенджа.

Ничего не понял(а), «Объясни, как будто мне 5»

Трудно понять все тонкости майнинга биткоинов. Рассмотрим этот наглядный пример того, как работает проблема хеширования: я говорю трем друзьям, что загадал число от единицы до 100, пишу это число на листе бумаги и запечатываю в конверт. Моим друзьям не обязательно угадывать точное число, им просто нужно быть первым, кто угадает любое число, которое меньше или равно числу, которое я загадал. И нет предела тому, сколько догадок они получают.

Скажем, я думаю о числе 19. Если Друг А угадает 21, он проиграет, потому что 21> 19. Если друг Б угадывает 16, а друг В — 12, то они оба теоретически пришли к жизнеспособным ответам, поскольку 16 <19 и 12 <19. Другу Б нет «дополнительной оценки», хотя ответ Б был ближе к целевой ответ — 19. Теперь представьте, что я задаю вопрос «угадайте, какое число я загадал», но я задаю его не только трем друзьям, и я не думаю о числе от 1 до 100. Скорее, я спрашиваю миллионы потенциальных майнеров и думаю о 64-значном шестнадцатеричном числе. Теперь вы видите, что угадать правильный ответ будет крайне сложно.

Если Б и В оба ответят одновременно, то аналогия «Объясни, как будто мне 5» не работает.

С точки зрения Биткоина, одновременные ответы происходят часто, но в конце концов может быть только один выигрышный ответ. Когда представлено несколько одновременных ответов, которые равны или меньше целевого числа, сеть Биткоин простым большинством — 51% — решит, какому майнеру отдать должное.

Как правило, это майнер, который проделал больше всего работы или, другими словами, тот, кто проверил большинство транзакций. Тогда проигравший блок становится «блоком сиротой» (orphan block). Блоки сироты — это те, которые не добавляются в цепочку блоков. Майнеры, успешно решившие проблему хеширования, но не проверившие большинство транзакций, не получают вознаграждение в биткоинах.

Что такое «64-значное шестнадцатеричное число»?

Вот пример такого числа:

0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee

Число выше состоит из 64 цифр. Пока достаточно легко понять. Как вы, наверное, заметили, это число состоит не только из цифр, но и из букв алфавита. Почему так?

Чтобы понять, что делают эти буквы посреди чисел, давайте распакуем слово «шестнадцатеричный».

Как вы знаете, мы используем «десятичную» систему, что означает основание 10. Это, в свою очередь, означает, что каждая цифра многозначного числа имеет 10 возможных вариантов, от нуля до девяти.

«Шестнадцатеричный» (Hexadecimal), с другой стороны, означает основание 16, поскольку «hex» происходит от греческого слова «шесть», а «deca» происходит от греческого слова «10». В шестнадцатеричной системе каждая цифра имеет 16 возможных вариантов. Но наша числовая система предлагает только 10 способов представления чисел (от нуля до девяти). Вот почему вам нужно добавлять буквы, в частности буквы a, b, c, d, e и f.

Если вы добываете биткоин, вам не нужно вычислять общее значение этого 64-значного числа (хеша). Повторяю: вам не нужно вычислять общую стоимость хеша.

Итак, какое отношение имеют «64-значные шестнадцатеричные числа» к майнингу биткоинов?

Помните ту аналогию «Объясни, как будто мне 5», где я написал число 19 на листе бумаги и вложил его в запечатанный конверт?

В терминах майнинга биткоинов это метафорическое нераскрытое число в конверте называется целевым хешем (target hash).

То, что майнеры делают со своими огромными компьютерами и десятками охлаждающих систем, — это угадывание целевого хэша. Майнеры делают эти предположения, произвольно генерируя как можно больше «одноразовых кодов» как можно быстрее. Одноразовый код — является ключом к генерации этих 64-битных шестнадцатеричных чисел, о которых я постоянно говорю. При майнинге биткоинов одноразовый номер имеет размер 32 бита, что намного меньше, чем размер хэша, который составляет 256 бит. Первый майнер, чей одноразовый номер генерирует хэш, который меньше или равен целевому хэшу, получает зачет за завершение этого блока и получает трофеи в размере 6,25 BTC (на момент написания статьи именно такое вознаграждение).

Теоретически вы могли бы достичь той же цели, бросив 16-гранный кубик 64 раза, чтобы получить случайные числа, но зачем вам это делать?

Скриншот ниже, сделанный с сайта Blockchain.com, может помочь вам быстро собрать всю эту информацию воедино. Вы смотрите на сводку всего, что произошло при добыче блока #490163. Одноразовый код, который сгенерировал «выигрышный» хэш, был 731511405. Целевой хэш показан вверху. Термин «Relayed by Antpool» означает тот факт, что этот конкретный блок был завершен AntPool, одним из наиболее успешных пулов для майнинга (подробнее о пулах для майнинга ниже).

Как вы видите здесь, их вклад в сообщество Биткоин состоит в том, что они подтвердили 1768 транзакций для этого блока. Если вы действительно хотите увидеть все 1768 транзакций для этого блока, перейдите на страницу блока на сайте Blockchain.com и прокрутите вниз до заголовка «Транзакции».

«Так как же мне угадать целевой хэш?»

Все целевые хэши начинаются с нулей — от восьми до 63 нулей.

Минимальной цели нет, но есть максимальная цель, установленная протоколом Биткоин. Ни одна цель не может быть больше этого числа:

00000000ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000

Вот несколько примеров рандомизированных хэшей и критерии того, приведут ли они к успеху для майнера:

«Как мне увеличить свои шансы угадать целевой хэш раньше, чем это сделает кто-либо другой?»

Вам нужно будет получить быструю майнинг ферму или, что более реально, присоединиться к майнинговому пулу — группе майнеров, которые объединяют свои вычислительные мощности и разделяют добытый биткоин. Непропорционально большое количество блоков добывается пулами, а не отдельными майнерами.

Другими словами, это буквально просто игра с числами. Вы не сможете подобрать шаблон или модель, или сделать прогноз на основе предыдущих целевых хэшей. Уровень сложности самого последнего блока на момент написания составляет около 15,5 триллиона, что означает, что вероятность того, что любой конкретный одноразовый номер создаст хэш ниже целевого, составляет один к 15,5 триллионам. Не велики шансы, если вы работаете в одиночку, даже с чрезвычайно мощной фермой для майнинга.

«Как определить, будет ли майнинг Биткоина для меня прибыльным?»

Майнеры не только должны учитывать затраты, связанные с дорогостоящим оборудованием, необходимым для решения проблемы хеширования. Они также должны учитывать значительное количество электрических установок для майнинга, которые используются для генерации огромного количества одноразовых номеров в поисках решения. В целом, на момент написания этой статьи майнинг биткоинов в значительной степени убыточен для большинства майнеров. Сайт Cryptocompare предлагает полезный калькулятор, который позволяет вам вводить числа, такие как скорость хеширования и затраты на электроэнергию, для оценки затрат и выгод.

Что такое пулы для майнинга монет?

Награды за майнинг выплачиваются майнеру, который первым обнаружит решение головоломки, и вероятность того, что именно участник обнаружит решение, равна доле общей мощности майнинга в сети.

У участников с небольшим процентом мощности майнинга очень мало шансов обнаружить следующий блок самостоятельно. Например, карта для майнинга, которую можно купить за пару тысяч долларов, будет составлять менее 0,001% мощности майнинга сети. С таким маленьким шансом найти следующий блок может пройти много времени, прежде чем майнер найдет блок, а возрастающая сложность только усугубит ситуацию. Майнер может никогда не окупить свои вложения. Решение этой проблемы — пулы для майнинга.

Пулы для майнинга управляются третьими сторонами и координируют группы майнеров. Работая вместе в пуле и распределяя выплаты между всеми участниками, майнеры могут получать стабильный поток биткоинов, начиная с того дня, когда они активируют свои майнеры. Статистику по некоторым майнинговым пулам можно увидеть на Blockchain.com.

«Я все посчитал. Забудьте о майнинге. Есть ли менее обременительный способ получить прибыль от криптовалют?»

Как упоминалось выше, самый простой способ приобрести биткоин — просто купить его на одной из множества бирж. В качестве альтернативы вы всегда можете воспользоваться «стратегией кирки». Это основано на старом понимании того, что во время золотой лихорадки в Калифорнии 1849 года разумным вложением средств было не поиск и промывка золота, а изготовление кирок, используемых для добычи.

Говоря современным языком, инвестируйте в компании, которые производят эти «кирки». В контексте криптовалюты эквивалентом кирки будет компания, производящая оборудование, используемое для майнинга биткоинов. Вы можете рассмотреть возможность поиска компаний, которые, например, производят оборудование ASIC или графические процессоры (GPU).

Законна ли добыча биткоинов?

Законность добычи биткоинов полностью зависит от вашего географического положения. Концепция Биткоина может угрожать господству фиатных валют и государственному контролю над финансовыми рынками. По этой причине биткоин в некоторых странах / регионах полностью запрещен.

Владение биткоинами и их майнинг легальны в большинстве стран. Некоторыми примерами мест, где это незаконно, являются Алжир, Египет, Марокко, Боливия, Эквадор, Непал и Пакистан. В целом, использование и майнинг биткоинов законны на большей части земного шара.

Риски майнинга

Риски майнинга часто связаны с финансовым риском и риском регулирования. Как уже упоминалось, майнинг биткоинов и майнинг в целом — это финансовый риск. Можно было потратить все усилия на покупку оборудования для майнинга на сотни или тысячи долларов только для того, чтобы не окупить свои вложения. Тем не менее, этот риск можно снизить, присоединившись к майнинговым пулам. Если вы подумываете о майнинге и живете в месте где это запрещено законом, вам следует пересмотреть свое решение. Также может быть хорошей идеей изучить правила вашей страны и общее отношение к криптовалюте, прежде чем инвестировать в оборудование для майнинга.

Еще один потенциальный риск, связанный с ростом добычи биткоинов (а также других систем проверки работоспособности), — это возрастающее потребление энергии, требуемое компьютерными системами, на которых выполняются алгоритмы майнинга. Хотя эффективность микрочипов для микросхем ASIC резко возросла, рост самой сети опережает технический прогресс. В результате есть опасения по поводу воздействия на окружающую среду и углеродных выбросов от майнинга биткоинов.

Тем не менее, предпринимаются усилия по смягчению этого негативного внешнего воздействия путем поиска более чистых и экологически чистых источников энергии для горнодобывающих операций (таких как геотермальная или солнечная энергия), а также использования кредитов для компенсации выбросов углерода. Еще одна стратегия — переход на менее энергоемкие механизмы консенсуса, такие как Proof-of-Stake (PoS), однако PoS имеет свой набор недостатков.

Резюме

С помощью майнинга вы можете зарабатывать криптовалюту, не платя за это деньги (по крайней мере напрямую, затраты на оборудование все равно необходимы)

Биткоин-майнеры получают биткоин в качестве награды за выполнение «блоков» проверенных транзакций, которые добавляются в цепочку блоков.

Награды за майнинг выплачиваются майнеру, который первым обнаруживает решение сложной задачи хеширования, и вероятность того, что именно участник обнаружит решение, связана с долей общей мощности майнинга в сети.

Вам понадобится либо GPU (графический процессор), либо специализированная интегральная схема (ASIC), чтобы настроить установку (ферму) для майнинга.

А на этом сегодня все про майнинг Биткоина. Надеюсь статья оказалась для вас полезной. Делитесь статьей в социальных сетях и мессенджерах и добавляйте сайт в закладки. Успехов и до новых встреч на страницах проекта Тюлягин!