Как работает майнинг Bitcoin: самое простое объяснение | Бизнес-мудрость

Как работает майнинг Bitcoin: самое простое объяснение

Возможно, вы удивитесь, но в основе процесса майнинга биткоина лежит разгадывание загадок. Задачи задает система, а решают их майнеры — вернее, мощные вычислительные устройства.

Мы не будем вдаваться в подробности того, как устроены эти загадки: скажем лишь, что майнерам нужно найти число, удовлетворяющее определенным требованиям. Причем просто решить задачу, как уравнение, нельзя: нужно перебрать миллионы потенциальных решений и транслировать их другим майнерам, чтобы они проверили их на правильность.

Загадочный создатель Bitcoin Сатоши Накамото наладил систему таким образом, что решение криптографической задачи требует огромных вычислительных усилий, зато проверка на правильность совершается очень просто. Когда все майнеры в сети согласятся, что найденное число — правильное, новый блок присоединяется к сети — а система тут же выдает новую загадку. В среднем это происходит каждые 10 минут.

Данный алгоритм называется Proof-of-Work (PoW), то есть «доказательство работы». Понимать это можно так: транслируя потенциальные решения в сеть, майнер доказывает, что совершил вычислительную работу.

Тот, кто первым найдет заветное число — вернее, тот, чье решение первым признают правильным остальные, — получает в награду биткоины. В 2021 г. награда за блок составляет 6,25 ВТС.

Три загадочных слова: хешрейт, сложность и асики

Заработок майнера во многом зависит от производительности оборудования. Чем больше решений в секунду выдает машина, тем больше вероятность, что одно из них окажется правильным. Это количество потенциальных решений (хешей) за единицу времени называется хешрейт и отражает вычислительную мощность устройства. А хешрейт сети — это суммарная мощность всех одновременно работающих майнеров (кстати, майнер — это и машина, и человек, занимающийся майнингом).

На протяжении последних 10 лет хешрейт сети биткоин майнеры постепенно рос. Казалось бы: если все майнеры трудятся над одной и той же задачей, то с ростом их числа (т. е. суммарного хешрейта) нужно будет все меньше времени, чтобы найти решение. А вот и нет: сложность задач тоже повышается, так что в среднем на решение нужны все те же 10 минут. И наоборот: если много майнеров вдруг покинут сеть, сложность вскоре автоматически упадет.

Кстати, именно это произошло в мае-июне 2021 г., когда в ряде регионов Китая запретили майнинг. Майнерам пришлось массово отключить оборудование и покинуть Юннань, Сычуань и др. Хешрейт сети снизился на 54%, за чем последовало уменьшение сложности на 28%. Опять-таки, спасибо Сатоши Накамото за этот элегантный балансирующий механизм.

График хешрейта Bitcoin. Источник: Bitinfocharts

На заре развития Bitcoin сложность была такой низкой, что майнить ВТС можно было на обычном компьютере. Теперь же для этого используются специальные устройства: ASIC, или Application Specific Integrated Circuit, что означает «интегральная схема особого назначения». Это микрочип, способный выполнять только один вид вычислений — зато крайне эффективно.

Проблема энергопотребления

Хешрейт современных «асиков» исчисляется в терахешах в секунду, то есть в триллионах хешей (решений). Для такой мощности эти устройства очень эффективны: один ASIC потребляет в разы меньше электричества, чем набор видеокарт (GPU) с таким же суммарным хешрейтом.

Популярный ASIC Antminer S17 Pro. Источник: Antminer Distribution

Хотя каждый отдельно взятый ASIC имеет хороший КПД, все асики вместе взятые потребляют гигантское количество электроэнергии: больше, чем Австрия или Венесуэла. Значительная часть этого электричества получена из ископаемых источников, таких как уголь. Это и имел в виду Илон Маск, говоря, что майнинг Bitcoin неэкологичен.

Проблему можно обозначить так: сеть Bitcoin хорошо защищена от атак и манипуляций потому, что все майнеры должны прийти к консенсусу и совершить работу. Однако тот факт, что все они соревнуются в решении одной задачи, приводит к гигантской затрате ресурсов.

В этом парадокс алгоритма Proof-of-Work, и майнинг Bitcoin останется затратным до тех пор, пока не будет намайнена последняя монета — предположительно в 2140 г.

Единственное, что можно сделать, — перевести майнеров на возобновляемые источники энергии. К этому призывают Илон Маск и недавно созданный Bitcoin Mining Council (Совет по Bitcoin-майнингу). Кстати, в свежем отчете Совета говорится, что в во 2-м квартале 2021 г. доля возобновляемой энергии в потреблении майнеров выросла с 37% до 56%, так что экологичный майнинг — не просто фантазия.

Стоит ли игра свеч?

Напоследок затронем интереснейшую тему доходности майнинга. С точки зрения обычных пользователей, главная функция майнеров — подтверждать транзакции (за что они получают комиссию), объединять их в блоки и присоединять к цепочке.

Однако самих майнеров интересуют те самые 6,25 ВТС за блок, что по ценам июля 2021 г. составляет около $200 000. Майнеры продают эти биткоины на криптобиржах, таких как Binance, Coinbase или регулируемая белорусская площадка FREE2EX.

Найти блок самостоятельно практически невозможно, поэтому майнеры присоединяются к так называемым пулам. За счет большого суммарного хешрейта пул регулярно «находит» новые блоки (т. е. правильные решения) и получает биткоины, которые делятся между участниками пропорционально работе, проделанной каждым. Самые крупные пулы — AntPool, ViaBTC, F2Pool и Binance Pool.

Специальный онлайн-калькуляторы помогают рассчитать, сколько в среднем заработает владелец асика конкретной модели, если будет майнить в пуле. Ключевые параметры — хешрейт асика и цена электроэнергии. Взяв для примера популярную модель AntMiner S17 P (производительность 56 TH/s, мощность 2094 Вт) и цену электроэнергии в Минске ($0,07 за киловатт-час), получим доход в размере $370 в месяц.