Откуда берутся биткоины изначально — простыми словами для новичков
Биткоины не берутся из ниоткуда. Вопрос генерирования биткоинов является именно тем вопросом, из-за которого многие люди не понимают ценности биткоина. Постараемся объяснить, откуда берутся биткоины, простым языком, без применения сложных терминов.
Процесс добычи или генерации биткоинов называется майнингом (с англ. Mining – добыча полезных ископаемых). Без этого термина сегодня мы никак не обойдемся.
Простым языком (профессионалы не воспримут всерьез такое объяснение механизмов работы криптовалют), биткоины получают путем решения сложной математической задачи. Для этого используется что-то на подобии обычного ПК (а раньше, так и было), однако с более серьезной производительностью (и это действительно упрощение, так как на самом деле вопрос не просто в производительности, а в количестве процессорных ядер), а также специальное ПО.
По сути, биткоины представляют собой лишь набор символов, записанных в специальный реестр (о чем мы скажем далее). В ходе майнинга биткоинов затрачивается электроэнергия, при том, в больших объемах. Уже на этом этапе нельзя сказать, что биткоины берутся из ниоткуда и ничем не обеспечены. Электроэнергия далеко не дешевый ресурс, как и купленное майнерами оборудование.
Как средства перемещаются от одного пользователя к другому?
Перевод средств между держателями биткоинов осуществляется с помощью все того же майнинга. Пользователь заходит в специальную программу и указывает сумму, которую хочет перевести. Также указывается номер биткоин-кошелька, куда будут отправлены средства.
Пользователь заполняет все поля, подтверждает BTC-транзакцию. Далее происходит самое интересное. В сети есть пользователи, которые подтверждают транзакции. То, что пользователь кликнул на кнопку «Отправить», не значит, что средства ушли к получателю. Это и есть особенность криптовалют. Чтобы получатель получил средства, запись об этой транзакции должна быть записана в специальный реестр – блокчейн (от англ. Blockchain – цепочка блоков). Подтверждением транзакций занимаются майнеры.
Когда пользователь решил отправить средства, информация о транзакции рассылается всем участникам сети биткоина (майнерам). Майнеры занимаются генерацией блока. В блок записывается определенное количество транзакций (а не только одна транзакция нашего абстрактного пользователя). Когда блок полностью сгенерирован – майнер получает прибыль, или как еще говорят – вознаграждение.
Так как информация о транзакции рассылается всем участникам сети, то прибыль получает только тот майнер, который сгенерировал блок первым. Генерация блока – это все та же сложная математическая задача, для решения которой нужны специальные устройства (майнинг-ферма на GPU, майнинг-ферма на CPU, ASIC и т.д.), а также определенное количество электроэнергии.
Блокчейн – особенность криптовалют, это реестр абсолютно всех транзакций в сети биткоина за всю историю его существования. Блокчейн существует не в одном экземпляре на каком-то одном сервере, а существует на устройствах бесчисленного количества участников сети.
Когда транзакция нашего пользователя была добавлена в блок и наш майнер получил за это прибыль, сгенерированный блок распространяется среди всех участников сети. Кстати, блок зашифрован определенным образом и его нельзя отредактировать. С этого момента получатель средств является их обладателем – транзакция свершилась.
Итак, еще раз повторим основные моменты:
Все, что было описано выше – описано в очень упрощенной форме. Более любопытным пользователем стоит разобраться с вопросом подтверждения транзакций, с более подробным описанием содержимого блоков, с тем, что такое хэш и т.д.
Механизмы генерации и передачи криптовалют являются достаточно сложными и определяют преимущества криптовалют по сравнению с фиатными деньгами или электронными платежными системами (WebMoney, Яндекс.Деньги и т.п.).
Поделитесь этим материалом в социальных сетях и оставьте свое мнение в комментариях ниже.
Bitcoin: основные принципы майнинга
(источник)
Про Bitcoin (BTC) на Хабре писали много (в последнее время даже чересчур много). Как он работает, об интересе к нему со стороны правительства и спецслужб. Биткойн не раз пытались похоронить и затем откопать назад. Даже проводили экскурсии на страусиную ферму. Но как-то, глядя на это, не складывалось целостной картины.
Я постараюсь отчасти восполнить этот пробел и изложить в нескольких постах основные принципы и историю того, как добывались и добываются биткойны. Преимущественно внимание будет уделяться технологической стороне вопроса, а не громким скандалам в мире медиа и политики. Также, я постараюсь избежать повторения того, о чем уже писалось не раз.
В этот раз речь пойдет об общих принципах майнинга.
UPD: с матчастью как работает сам биткоин можно ознакомиться тут.
Bitcoin mining: «кто все эти люди?»
Для начала попробуем ответить на вопрос, а кто, собственно, занимается добычей биткоинов. Ниже перечислены основные категории людей, добывавших или добывающих биткоины, с учетом хронологии их появления на сцене.
1) Школьники и студенты, имеющие доступ к дешевому (или вовсе бесплатному) электричеству и hardware, за счет своих родителей и университетов.
2) Геймеры, использующие свои игровые ПК для добычи биткоинов в перерывах между компьютерными баталиями.
3) Гики, покупающие несколько ПК для майнинга, и которых обычно останавливает только исчерпание ресурсов электроснабжения/охлаждения/свободного места (ну или терпения родных и соседей)
4) Хакеры, развертывающие ботнеты и использующие для майнинга украденные вычислительные мощности.
5) Сообщества, организующиеся для совместной покупки оборудования и добычи биткоинов, с последующим разделением полученной выгоды.
6) Компании, которым удалось получить финансирование от энтузиастов, через аналог IPO на онлайн-биржах, ведущих торги за bitcoin. Такие компании разрабатывают специализированное hardware (ASIC) для последующей добычи bitcoin и распределяют дивиденды.
Как видно, довольно разношерстная компания.
Добыча Bitcoin
55% всех BTC уже добыто и, по прогнозам, эта цифра достигнет 99% к 2032 году.
Периодически, через каждые 2016 добытых блоков, происходит корректировка сложности их добычи. Корректировка основывается на скорости добычи в последний период и нужна для сохранения среднего интервала добычи блоков у отметки в 10 минут.
Если количество компьютеров, занятых одновременной добычей биткоинов, в целом растет, то ежедневная награда (равная 24*6*25 = 3600 BTC) остается неизменной. А значит, на каждый компьютер приходится всё меньшая доля общего «пирога».
Добыча биткоинов имеет смысл только до тех пор, пока стоимость добытых BTC превосходит затраты на оборудование и электроэнергию. Т.к. сложность добычи BTC неуклонно увеличивается, да и курс USD/BTC подвержен колебаниям, наименее энергоэффективные средства добычи BTC постепенно исключаются из процесса. Хотя, резкий рост курса USD/BTC может сделать рентабельным их возвращение в строй.
(В этот раз совсем) немного истории
Курс USD/BTC
Рисунок 1. Динамика курса USD/BTC и сложности майнинга (источник данных)
Сложность майнинга BTC
На рисунке 1 также показано как менялась сложность майнинга биткоинов с течением времени. За неполные 4 года сложность возросла в 50млн. раз. Если в начале сложность соответствовала 4-8 процессорным ядрам общего назначения, способным перебрать примерно 7 млн. хэшей в секунду (MH/s), то сейчас скорость совместных усилий по брутфорсу превосходит 7 петахэшей в секунду (PH/s).Такому росту способствовали 2 фактора. Первое – рост курса USD/BTC позволяет покрыть расходы на эксплуатацию большего количества оборудования для майнинга. Второе – за это время произошли значительные изменения как в программном, так и в аппаратном обеспечении для майнинга биткоинов. Опять-таки, точки падения сложности добычи BTC соответствуют местам обвала курса USD/BTC.
Инновации в hardware и software для майнинга
Прогресс шел невероятно быстро, изменения следовали одно за другим.
В сентябре 2010 появляется первый общедоступный CUDA miner. Уже в октябре 2010 за ним последовал первый майнер для OpenCL.
Практически сразу после этого, в ноябре 2010, возникло такое явление как pooled mining, когда группа компьютеров выполняет распределенный перебор хэшей, а, при добыче блока биткоинов, делит награду между участниками пропорционально их вкладу в общее дело. Подобные пулы очень быстро выросли до размера тысяч участников, позволив последним получать небольшие суммы каждый день, а не большие (50 или 25 BTC) каждые несколько месяцев.
На тот момент сложность добычи блока биткоинов равнялась примерно месяцу работы одного Hi-End GPU. Одной из ключевых инноваций, сделавшей возможным существование mining pool’ов, стала возможность убедиться, что компьютер действительно провел работу по перебору хэшей, которую он заявил как выполненную, и исключение возможности того, что пользователь «сбежит», когда его компьютеру в ходе перебора посчастливится наткнуться на ответ.
К сожалению, mining pools служат своего рода «концентраторами», что противоречит распределенной природе bitcoin и потенциально ставит под угрозу процесс подтверждения транзакций.
В июне 2011 появился первый open source miner для FPGA. А затем в январе 2013 появляется первый ASIC майнер и множество улучшений последовавших за этим. На графике сложности добычи BTC показаны даты появления этих технологий.
производительность и энергоэффективность
Рисунок 2. Установка для майнинга биткоинов на основе FPGA (источник)
Стратегия майнинга
Важным вопросом для тех, кто занимается добычей биткоинов, является: когда инвестирование денег в «железо» для добычи биткоинов принесет больше прибыли, чем просто их покупка через биржу. Многая специализированная аппаратура для майнинга BTC (или доли в компаниях, эксплуатирующих такую аппаратуру за вас) имеет цену, указанную в BTC. Согласитесь, было бы глупо купить такую аппаратуру и так никогда и не вернуть свои вложения, особенно с учетом обслуживания и счетов за электричество.
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо оценить возврат средств за счет майнинга в биткоинах. В условиях экспоненциального роста сложности добычи новых биткоинов, способность железа к добыче биткоинов падает также экспоненциально. При росте сложности примерно в 1.2 раза каждые две недели, 66% биткоинов, которые «железо» способно добыть за время своей эксплуатации, приходится на первый квартал работы. 22% на второй квартал, 7% на третий, а на всё оставшееся время приходится лишь 4%. При этом в первый день работы будет добыто
1/80 всех биткоинов, что можно добыть на этом девайсе за время его эксплуатации.
Прибыль от использования аппаратуры для майнинга биткоинов получается суммированием экспоненциально убывающих сумм добываемых биткоинов в единицу времени, минус расходы на эксплуатацию и приобретение, плюс цена, по которой аппаратура может быть продана после завершения её жизненного цикла в качестве майнера биткоинов.
Некоторые из этих параметров известны в момент покупки; например, цена аппаратуры, курс USD/BTC на этот момент и расходы на эксплуатацию. Также легко оценить количество биткоинов, добываемых за первый день работы, т.к. сроки поставки аппаратуры легко оценить (только не надо тут вспоминать про Почту России), а производительность тех же GPU в GH/s – первое, чем пользователи начинают меряться на соответствующих форумах. Расходы на обслуживание напрямую вытекают из спецификации оборудования и счетов за электричество. Оценка того, за какую сумму в будущем удастся продать железо, делается (хоть и приблизительно) изучая сайты вроде e-bay.
Основной риск кроется в динамике курса USD/BTC. Если курс растет – растет и прибыль от добываемых биткоинов, а также имеет смысл оставить оборудование в строю на больший срок. Если курс перестает расти или обваливается, добыча биткоинов становится менее привлекательной, а также для максимизации прибыли имеет смысл отключить оборудование и попытаться продать его раньше.
Изменение цены оборудования со временем ведет себя различным образом для разных типов устройств. Цена на GPU от AMD за год эксплуатации снижается весьма незначительно. В то время, как ситуация со специализированным оборудованием прямо противоположная, т.к. единственное его назначение – майнинг. Специализированные решения на основе FPGA или ASIC имеют гораздо более высокие риски, связанные с датой поставок оборудования – цена, за которую их готовы купить, и то, сколько на них можно заработать, напрямую зависит о даты их ввода в процесс майнинга. Управление этим риском – важная часть майнинга биткоинов.
Для начала необходимо оценить, поставки какого из конкурирующих решений начнутся раньше. Затем, надо оказаться как можно ближе к началу списка заказов на поставку. Иначе, даже если выбор в пользу того или иного решения был сделан верно, сложность добычи биткоинов успеет подскочить к тому моменту, как оборудование доберется до вас, и вы упустите все сливки от появления новой технологии. За полгода прибыль, которую можно получить на одном и том же оборудовании, падает в 15-20 раз.
Отключение оборудования
Рисунок 3. Дневная прибыль от добычи биткоинов и соответствующие расходы на электроэнергию. (источник данных)
Рисунок 3 показывает дневную прибыль на 1 GH/s, которую приносил майнинг биткоинов с 2010го года. Данный график комбинирует исторические данные о сложности майнинга и курсе USD/BTC. Резкий обвал в районе ноября 2012 года соответствует уменьшению награды за блок с 50 BTC до 25 BTC. Горизонтальные линии показывают расходы на электроэнергию на 1 GH/s за день для: CPU (Core i5), GPU (AMD 7970), FPGA (Bitforce SHA256) и 110nm ASIC (AvalonBatch 1). Когда прибыль на 1 GH/s опускается ниже этой линии, майнинг становится убыточным и соответствующее оборудование выключается.
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:
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:
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:
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:
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:
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:
Вы всегда будете знать, стоит ли увеличивать мощность, сколько прибыли даст экономия на электроэнергии и т.д.
Начиная майнинг необходимо:
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.
