Майнер биткоинов принцип работы

В чем заключается суть майнинга. Простыми словами о сложном

Вряд ли сегодня можно найти людей, которые не слышали о майнинге. Зарождение криптовалют и их интеграция в мировую экономику создали невероятный ажиотаж. Тем не менее далеко не все понимают, что такое майнинг. Это может создавать неправильное представление не только о самом процессе, но и о перспективах валют. В этой статье мы расскажем о главных технических особенностях майнинга, рассмотрим принципы создания валюты, а также оценим степень доходности и будущие перспективы цифровых денег.

Понятие майнинга

Начнем с самого основного – сути работы майнинга и определения процесса создания новых криптоденег. Если максимально упростить термин, то выяснится, что он заключается в математических вычислениях, которые осуществляются на компьютерах, фермах или специально организованных крупных майнинг-центрах. Последние представляют собой целые ангары, напичканные «железом», они имеют огромную вычислительную мощность и потребляют большое количество электроэнергии. Самой распространенной валютой на данный момент является bitcoin, который стал практически синонимом понятия «криптовалюта».

Если говорить простыми словами, майнинг криптовалюты — это вычислительные задачи, основанные на криптографическом алгоритме (поэтому и криптовалюта). В ходе майнинга эмитируются новые криптомонеты.

В случае с биткоином вознаграждение за блок в первые годы составляло 50 BTC. В 2012 году размер эмиссии снизился до 25, а с 2016 года – до 12.5 BTC. В соответствии с прогнозами эмиссия замедлится к 2040 году, награда за создание блока не будет превышать 10–8 BTC. Дальнейшее строительство новых блоков будет осуществляться только за счет комиссионных вознаграждений.

Как появляется биткоин

Как же создаются биткоины и добывается криптовалюта? Эмиссия криптовалюты, в отличие от фиатных валют, происходит не с помощью печатного станка. Новые монеты рождают транзакции (переводы, покупки, продажи и т.п.). Осуществляют (проводят) транзакции – майнеры. Они собирают их в блоки. Блоки объединяются в цепочку. Получается длинная цепочка, состоящая из блоков транзакций.

Непрерывность такой цепочки обеспечивается включением в новый блок хеш-суммы предыдущего блока. Хеширование – это преобразование входных данных (в нашем случае – данных о предыдущих транзакциях) – в определенную битовую строку.

Пример хеша по алгоритму SHA-256 фразы «The quick brown fox jumps over the lazy dog» = D7A8FBB3 07D78094 69CA9ABC B0082E4F 8D5651E4 6D3CDB76 2D02D0BF 37C9E592.

Хэш-сумма – это некий дайджест хешированных блоков. В каждом новом блоке собрана информация обо всех предыдущих блоках. Таким образом, невозможно изменить блок, не изменив при этом хэши предыдущих блоков.

Хеширование осуществляется по криптографическому алгоритму. Именно с помощью такого алгоритма решается «задача византийских генералов», при которой успех проведения транзакции обеспечен, даже если большинство участников сети – злоумышленники.

Если задача решается правильно – блок создается. За созданный блок его создатель (майнер) получает вознаграждение в виде новой криптовалюты. Так и появляются новые криптомонеты. Так и появляется биткоин.

Децентрализованная система распределения

Задача византийских генералов:

Утром будет сражение с противником. Армия Византии состоит из нескольких легионов, у каждого свой генерал. Все они подчинены Верховному главнокомандующему. Некоторые генералы легионов подозреваются в предательстве и заинтересованности в падении Византии. Утром каждый получает приказ от Верховного главнокомандующего: «наступать» (на противника) или «отступать».

Возможные сценарии исхода битвы:

1. Все преданные генералы вступают в бой – Византия одерживает победу (благоприятных исход).
2. Все преданные генералы отступают – Византия сохранит войско без потерь (промежуточный исход).
3. Некоторые преданные генералы вступают в бой, некоторые отступают – Византия терпит поражение (негативный исход).

Необходимо учитывать, что Верховный главнокомандующий тоже может быть предателем и отдать разные приказы, чтобы добиться поражения Византии.

Если каждый генерал будет действовать самостоятельно, вероятность Византии одержать победу – крайне мала.

Как генералам коммуницировать и какое решение принять?

Эта задача вам что-то напоминает, не так ли? Вы правильно догадываетесь. Транзакции – это благоприятный исход. Генералы – это майнеры. Верховный главнокомандующий – это сеть. Блокчейн – система, в которой осуществляется майнинг, обеспечивает коммуникации и не дает возможности предателям осуществить свои злонамеренные планы. Договоренность генералов и Верховного главнокомандующего, при котором достигается благоприятный исход (транзакция) – называется консенсусом.

Структура консенсуса

Итак, мы узнали, что blockchain – это система алгоритмов консенсуса. Как и у любой системы, у блокчейна есть уровни. Их всего 3:

1. Узлы консенсуса (майнеры) – формируют блокчейн, группируют транзакции в блоки.
2. Узлы аудита – распределяют нагрузку по сети, проверяют работу майнеров.
3. Легкие узлы – клиенты – не имеют полной версии блокчейна (криптовалютные кошельки, программы).

Блокчейн биткоина – самый крупный блокчейн. Более 7000 узлов сети имеют полную его копию.

Криптографические алгоритмы

Несмотря на то, что задача византийских генералов была решена еще в 90х, блокчейн – более сложная задача. Все его узлы находятся в режиме постоянного изменения. Криптографические алгоритмы здесь отличаются от тех, что применяются в византийской головоломке.

В большинстве криптовалют используются алгоритмы на основе доказательства работы (proof-of-work, PoW) и на основе доказательства доли (proof-of-stake). Читайте в статье подробнее о PoW и PoS.

Добычу валюты на основе PoW принято называть майнингом (mining – англ. добыча), на основе PoS – форжингом (forging – англ. ковка).

Наиболее распространенный алгоритм, используемый криптовалютами – SHA256.

Задача алгоритма – хешировать блоки транзакций. SHA256 генерирует 256-битный хэш.

Ну а дальше вы все знаете: блоки выстраиваются в непрерывную цепочку, майнеры получают свои 12,5 BTC за блок.

Скоростью майнинга измеряется в хешах в секунду (h/s). Как оказалось, хэш-сумму можно посчитать с помощью ручки и бумаги. Если разложить алгоритм математически, то можно добиться скорости 0,67 хешей в день (при 12-ти часовой загрузке это, примерно, 0,000016 h/s). Однако, скорее всего, это не самый лучший способ майнинга, т.к. современные майнер-системы способны строить блоки со скоростью несколько терахешей/сек, что в квинтиллион раз быстрее человека.

ВИДЕО — майнинг биткоин с помощью ручки и бумаги:

Помимо SHA256 известны следующие алгоритмы криптошифрования:

Таблица. Наиболее известные криптовалюты с типами алгоритмов:

Варианты майнинга

Для новичка данная сфера может быть абсолютно непонятной, потому стоит рассмотреть наиболее актуальные виды майнинга. По принципу и механизму действия сегодня разделяют:

• майнинг на видеокартах (фермы);
• майнинг на Asic или просто асиках (специально созданные устройства, которые имеют большую вычислительную мощность и намного меньшее энергопотребление);
• облачный майнинг;
• форжинг (или PoS майнинг);
• объединение в майнинг пулы.

Последняя разновидность майнинга становится все более популярной. Из-за прихода на рынок «больших игроков» и существенного усложнения добычи криптовалют, которые требуют все большие и большие мощности, для домашнего майнинга и одиночек, пулы – единственный способ хоть как-то зарабатывать. В противном случае многое будет зависеть уже от удачи, которая является довольно важным фактором при открытии новых блоков.

Облачный майнинг становится невероятно популярным, так как не требует вложений в дорогое оборудование. Например, площадка ECOS или ViaBTC дает возможность купить контракты на добычу BTC или ETH.

Что касается самих валют, то сегодня самой большой популярностью пользуется биткоин, хотя прибыль от майнинга могут принести и следующие криптовалюты:

Также стоит учесть, что помимо ферм, асиков и прочих технологий, вычисление на процессорах уже давно стало нерентабельным и неэффективным процессом. Сегодня в нем нет практически никакого смысла.

Насколько выгодным может быть майнинг

Изначально стоит уточнить, что майнинг для начинающих перестал быть простым и прибыльным занятием еще в 2016 году. В 2018 он стал и вовсе не благоприятным. Еще 7-8 лет назад даже на одном ПК можно было получать довольно внушительный месячный доход. К сожалению, сегодня смысл майнить будет лишь в следующих случаях:

• существует доступ к бесплатной электроэнергии (тогда основные издержки майнинга, то есть оплату счетов за электричество, можно будет игнорировать);
• в наличии есть 4 или больше видеокарт (особенно от AMD);
• есть достаточная сумма свободных денег, которую можно вложить для сохранения от инфляции и небольшого заработка в перспективе.

Проще говоря, начать майнить может каждый. Именно поэтому с прилавков исчезли видеокарты за очень короткий срок и даже крупнейшие магазины в мире оправдывались за пустые склады. Что же произошло через несколько месяцев?

Все надежды получать пассивный доход лопнули, окупаемость видеокарт увеличилась в 2-3 раза, сложность майнинга значительно возросла, что прилично сократило доходы. Без вложений для увеличения вычислительной мощности, без покупки асика (которые и так стоят очень дорого), для большинства участников майнить сейчас невыгодно. Минимальный доход будет «съеден» счетами за электричество и прочими издержками, а прибыль в результате будет настолько незначительной, что не оправдает ни вложения, ни потраченное время.

Рассмотрим короткий пример выгоды валюты Zcash в 2018 году:

• Среднее вложение в майнинг этой криптовалюты около $2000.
• Без учета электроэнергии, при среднем доходе фермы в интервале 125-140$ в месяц, окупаемость будет от 15 до 19 месяцев, в зависимости от изменений стоимости валюты.
• Если учитывать электроэнергию, которая в среднем обойдется в России при таких вложениях на уровне 30-34$ в месяц, общий доход снизится и будет порядка 100$, а окупаемость фермы, наоборот, увеличится.

При этом просто работать на любой профильной должности, получая опыт и улучшая квалификацию, будет в большинстве случаев даже более выгодно, чем майнить.

Когда есть смысл начинать майнить с нуля

Несмотря на более сложные условия, особенно на старте, нельзя сказать, что начинать майнить невыгодно. Курс криптовалют показывает как небольшие падения, так и огромные скачки роста, потому, если вы не играете на бирже, то единственным способом будет взяться за все самому.

Если вы не совсем чайник или хотите попробовать получить опыт в довольно перспективной сфере, то всегда используйте калькулятор майнинга. Это необходимо для того, чтобы подводить общую статистику. Помимо хешрейта (можете взять из нашей таблицы), в калькуляторах нужно учитывать:

• общую мощность;
• энергопотребление;
• стоимость киловатт-часа.

Вы всегда будете знать, стоит ли увеличивать мощность, сколько прибыли даст экономия на электроэнергии и т.д.

Начиная майнинг необходимо:

• иметь достаточное количество времени для обучения и вникания во все тонкости процесса;
• начальный финансовый вклад, сумма которого увеличивается с каждым годом;
• умение разбираться в котировках; хотя бы базовые знания по графическому анализу для составления прогнозов и более выгодной реализации криптовалют;
• спокойствие и целеустремленность, особенно при том, что сложность и период окупаемости постоянно увеличиваются.

Заключение

Мы попытались рассказать вам в чем суть майнинга. Сегодня многие новаторы и специалисты вещают в различных видео о том, что майнинг это будущее, но, откровенно говоря, в данный момент только Япония и частично США признали биткоин как валюту. Более того, при отсутствии способов регулирования курса и проведения стандартных мероприятий, как в случае с «физической валютой», существует немало неопределённостей, которые не позволяют точно утверждать, что виртуальные валюты это на 100% будущее.

Блокчейн стал настоящим прорывом и на его базе уже создаются несколько крупнейших проектов с огромными инвестициями. Безусловно, сам майнинг стал настолько массовым, что с ним считаются даже центральные банки стран с самой развитой экономикой.

Подписывайтесь на наш Telegram канал. Будьте в курсе новых статей.

Источник

Процесс майнинга Биткоинов: как это работает?

1. Суть процесса майнинга Биткоинов — общие положения
2. Как работает майнинг Биткоинов
3. Как происходит процесс майнинга Биткоинов — начало заработка

Процесс майнинга Биткоинов представляет собой выполнение математических операций с помощью специального оборудования (графического и центрального процессора, FPGA или ASIC-майнера) для подбора специального ключа и создания нового блока криптовалютной цепи блокчейн.

Добыча цифровых денег имеет децентрализованный характер, то есть не контролируется единым центром, что гарантирует безопасность и надёжность системы. В чём особенности майнинга? Как это работает? Какую функцию выполняют майнеры, и для чего это необходимо? Рассмотрим эти нюансы подробнее.

Суть процесса майнинга Биткоинов — общие положения

Виртуальная монета Bitcoin отличается децентрализацией, анонимностью и высокой скоростью транзакций (переводов). Для столь сложной системы требуются большие ресурсы в виде вычислительных мощностей, участвующих в создании новых блоков и обеспечивающих ее развитие. Их источник — простые пользователи, которые подключают оборудование к Биткоин-сети и участвуют в процессе майнинга криптовалюты.

Операции с Bitcoin фиксируются в так называемом логе транзакций, который доступен каждому участнику сети. Майнеры с помощью имеющегося оборудования из миллиона вариантов выбирают один хэш, позволяющий сформировать новый элемент криптовалютной цепи. Как только цель достигнута, и блок готов, участник получает премию в 12,5 BTC (на 2018 год). Если над поиском хэша трудился один майнер, добыча достается только ему. При нахождении ключа пулом (группой участников), вознаграждение делится с учетом переданной в сеть мощности.

Суть процесса майнинга Биткоинов сводится к получению упомянутой премии. В 2009 году, когда был выпущен первый BTC, размер выплат составлял 50 Bitcoin. В 2012-м этот параметр уменьшился двое (25 BTC), в 2016-м — ещё в два раза (12 BTC) и так далее. Создателем криптовалюты (Сатоши Накамото) заложено, что снижение премии происходит раз в 4 года, и следующее изменение произойдет в 2020 году, когда за 1 блок будет начисляться только 6,25 монет.

При этом задача майнера неизменна — поиск единого ключа, который формируется из следующих элементов:

1. Случайного числа.
2. Хэша прошлого узла цепи.
3. Общего хэша операций за прошлые 10 минут.

Транзакция считается подтвержденной, когда после очередного блока добыто еще 6 элементов цепи блокчейн. На поиск нового блока уходит около 10 минут. Этот параметр почти не меняется и регулируется путем повышения или снижения сложности (раз в 2016 блоков). Если в 2-недельный период скорость добычи криптовалюты возросла, сложность также увеличивается для сохранения стабильности сети и исключения инфляционных процессов.

Майнеры обеспечивают проверку валидности проводимых транзакций. Именно они поддерживают работоспособность сети путем вычисления хэшей блоков. Такие ключи не позволяют менять информацию в элементе цепи, что исключает его подделку в будущем. Хэш блока имеет конкретные функции, а его поиск занимает определенное время (около 10 минут). Применяемое оборудование перебирает миллионы комбинаций, прежде чем найти подходящее значение. Далее происходит верификация ключа (подтверждение), в котором участвуют все майнеры. Такая работа необходима — именно в ней заключается смысл добычи Биткоина и других виртуальных монет.

Рассмотренный процесс майнинга называется Proof-To-Work, что в переводе с английского означает «подтвержденная работа». Применение этого алгоритма приводит к росту сложности виртуальной сети (об этом упоминалось выше). В борьбе за вознаграждение майнеры покупают более мощное оборудование и тратят больше электроэнергии для добычи очередного блока. Получается, что каждый Биткоин имеет под собой материальную основу (затраты майнера).

Чем больше ресурсов расходуется, тем быстрее добывается монета, и тем активнее растёт сложность её майнинга. На 15 мая 2018 года этот показатель составляет 4,14 ТХ/с. Для сравнения 1 января 2017 года она был равен 317,6 ГХ/с. Это значит, что менее чем за 1,5 года, сложность увеличилась в 13 раз.

Как работает майнинг Биткоинов?

Добыча криптовалюты (майнинг) подразумевает подтверждение проведённых транзакций путём их включения в цепочку блокчейн. Благодаря такому процессу обеспечивается правильный порядок транзакций в сети. Майнеры, по сути, выступают в роли аудиторов. Они проверяют проведенные операции на валидность путем создания новых блоков. В результате их действий система развивается и исключается риск двойного расходования криптовалюты, когда одни и те же монеты тратятся несколько раз.

К примеру, в обычной жизни человек отдаёт 100 рублей и получает взамен мороженое. Он передает купюру и получает за неё товар. В случае с виртуальными деньгами ситуация обстоит иным образом. Существует риск, что владелец сумел подделать деньги и отправить их другому человеку, оставив при себе настоящую валюту. Майнеры проверяют валидность транзакций, чтобы исключить двойное расходование средств, за что получают деньги (премию).

Рассмотрим, как работает майнинг Биткоинов. Для получения вознаграждения требуется выполнение таких условий:

1. Проверка операций размером на 1 Мб (размер блока).
2. Необходимость первым найти хэш (специальный ключ), который подходит для конкретного элемента цепи.

Сложность в том, что хэш добывается стандартным перебором значений. И чем выше производительность используемой техники, тем больше шансов первым найти это число. Мощность применяемой техники (видеокарт или CPU для компьютеров, асиков или другого оборудования) измеряется в МХ/с (мегахэшах в секунду), ГХ/с (гигахэшах в секунду), а также ТХ/с (терахэшах в секунду). Единица измерения зависит от производительности устройства.

Структура хэша

Из сказанного ясно, что майнинг Биткоинов — работа, направленная на поиск ключа и выпуск нового блока. Но в чем сущность хэша? Допустим ситуацию, когда перед группой людей ставится задача отгадать число от одного до ста. Каждый участник опроса поочередно высказывает свое мнение. Выигрывает тот, кто правильно указал задуманную цифру и сделал это первым.

Похожий принцип работает и в майнинге. Если необходимое число одновременно угадывает два или более участников сети (такое также бывает), вознаграждение получает все равно один — тот, который принес больше пользы, то есть подтвердил большее число переводов в криптовалютной сети.

В отличие от приведенного примера, майнеры угадывают 64-значное число, которое зашифрована в 16-тиричной системе исчисления. Это значит, что для поиска варианта потребуется большие вычислительные мощности — специальное оборудование, а именно процессоры, видеокарты, асики и другие устройства.

Что используется для майнинга?

Первые 1–1,5 года после создания криптовалюта BTC не пользовалась спросом, а сложность сети позволяла добывать виртуальные деньги с помощью центральных процессоров CPU. Значительный рост сложности произошел в 2010 году, появился интерес к криптовалюте, и началась «гонка» майнеров в вопросе применяемого оборудования.

В конце 2010 года все больше участников сети переходило на видеокарты (GPU), что привело к постепенному вытеснению центральных процессоров. Их применение стало нерентабельным. Простая видеокарта выдавала в десятки раз большую мощность, чем несколько дорогих процессоров. Главным недостатком GPU была высокая цена, что слегка задержало эпоху CPU до 2011 года.

Осенью 2010 года появился первый пул (сегодня известен, как Slush Pool). В начале января его мощность составляла 10 ГХ/с, что на тот период было огромным показателем. В феврале 2011-го курс Биткоина совершил очередной скачок, что привело к новому всплеску популярности майнинга среди участников сети. Добыча BTC приносила большую прибыль, что привело к более частому применению GPU и активизации производителей. На этом фоне возрастала и сложность добычи криптовалюты, которая к 2011 году достигла отметки в 16,3 КХ/с.

До 2012 года видеокарты были наиболее популярным оборудованием, применяемым для майнинга криптовалюты, но после снижения премии за блок (до 25 монет) доходы участников сети также упали. Какой-то период применялись FPGA-чипы, которые отличались неплохой производительностью, но из-за высокой цены быстро вышли из обихода. Их сменили фермы на видеокартах, которые комплектовались от 4 и более GPU, а с 2014 года началась эпоха асиков, которая продолжается и сегодня. Преимущество таких устройств заключается в лучшей производительности, надежности и быстрее окупить расходы (в среднем за 6–8 месяцев).

Вывод прост. Единственное оборудование, которое гарантирует окупаемость майнинга в 2018 году — ASIC-майнеры. Такие устройства имеют мощность до 18 ТХ/с, чего достаточно для быстрого поиска хэша. В составе аппарата лежат специальные чипы, обеспечивающие высокую скорость подбора вариантов ключа. Первый майнер (пул), который генерирует необходимый ключ, получает вознаграждение в виде криптовалюты.

Чтобы увеличить шансы на поиск хэша, можно воспользоваться одним из следующих путей:

Приобрести более мощное оборудование (к примеру, несколько ASIC-майнеров и объединить их в одну ферму).

Подключиться к пулу — группе майнеров, которые занимаются решением общей задачи, а именно поиском ключа для добычи очередного блока. Полученная премия в 12,5 Биткоинов разделяется пропорционально предоставленным мощностям.

Действовать в комплексе, а именно объединить два рассмотренных выше варианта.

Как происходит процесс майнинга Биткоинов — начало заработка

Добыча Bitcoin доступна каждому человеку, годовому инвестировать от 2–3 тысяч долларов и больше на покупку оборудования и запуск собственной фермы. Но знания, как это работает, недостаточно — важно представлять процесс майнинга Биткоинов. Здесь майнеру придется пройти следующие шаги.

Приобрести подходящие устройства для получения BTC. Выше отмечалось, что лучшим решением для майнинга Bitcoin являются асики. Популярные модели — Bitmain Antminer S9, AvalonMiner 741 и другие. Средние расходы на покупку оборудования — от 2000 $ в зависимости от выбранного устройства.

Установка бумажника для Биткоин. Если речь идёт о хранении криптовалюты, больше подойдут аппаратные (Trezor) или бумажные хранилища, а при частом совершении транзакций с применением Bitcoin лучшее решение — десктопный бумажник (к примеру, Electrum). Что касается кошельков на биржевых площадках, они отличаются меньшей надежностью. После создания хранилища рекомендуется копировать, а после сохранить на флешку файл wallet.dat. Такая мера позволяет сберечь криптовалюту в случае поломки компьютера.

Выбор пула для майнинга. Самостоятельная добыча Bitcoin уже не дает результатов, поэтому следующая цель — выбрать подходящий пул и пройти регистрацию. Если пользователь разобрался, как происходит процесс майнинга Биткоинов и имеет под рукой мощное оборудование, можно быстро настроить работу и получать до 150–200 долларов ежемесячно. Подбирая подходящий пул, учитывается репутация сервиса, размер комиссии, принцип расчета и выплаты премии, уровень надежности и прочие факторы. Оптимальные варианты — BTC.com, ViaBTC, AntPool и другие. Часто пулы предлагают свое ПО, что необходимо учитывать при поиске подходящего варианта. Как пример, BFGMiner.

Как только рассмотренные мероприятия выполнены, можно приступать к майнингу виртуальных монет Биткоин. Знание теоретической части помогает участнику сети быстрей сориентироваться в процессе, правильно подобрать оборудование и повысить эффективность добычи BTC.

Важно понимать, что с ростом популярности криптовалюты, активизируются и производители асиков. На рынке появляется все более мощное оборудование, что делает майнинг затруднительным без серьёзных инвестиций и вносит элемент риска в работу участника сети. Купленная техника быстро устаревает и теряет эффективность. Это значит, что расчёт окупаемости важно осуществлять с оглядкой на тенденции в криптовалютной сети, а также возможность будущей оптимизации применяемого оборудования.

Как работает майнинг Биткоина, смотрите в видео ниже:

Источник