Зміст
Цей процес зародився у 2008 році разом із запуском блокчейну Bitcoin. Спочатку видобуток біткоїнів був прибутковим хобі. Будь-який власник комп’ютера міг займатися цим процесом. Історія майнінгу змінилася за 10 років. У світі криптовалюти відбулося різке зростання, з’явилися нові платформи та монети. У міру розвитку та збільшення цінності цифрових активів змінився процес їх отримання. Компанії вивели ринку продуктивне устаткування, призначене лише вирішення обчислювальних завдань з видобутку криптовалюты.
Історія майнінгу до наших днів
Біткоїн, який використовує алгоритм Proof-of-Work (доказ роботи) як механізм консенсусу, не випускається центральною організацією або установою. Він генерується за допомогою розподіленого обчислювального процесу, званого майнінгом.
Швидке завершення розрахунку з правильною відповіддю дозволяє записати транзакцію у новий блок. Чим вища обчислювальна потужність, тим більший шанс завершити розрахунок швидше. Коли завдання вирішено, програміст отримує винагороду за блок, яка з 2020 року становить 6,25 BTC (до наступного уполовинення винагороди).
Структура механізму видобутку Біткоіна полягає у підтримці постійного часу виробництва ланцюжків (близько 10 хвилин). Крім того, складність «головоломки» майнінгу, відома як «швидкість хешування», автоматично підлаштовується під кількість обчислювальної потужності в мережі. Чим вона більша, тим складніший видобуток.
Перший історії майнінгу генезис-блок було знайдено з допомогою центрального процесора комп’ютера. Поточні криптовалюти практично неможливо отримати на обладнанні однієї людини. Видобуток стає більш вимогливим з погляду обчислювальної потужності. Еволюція майнінгу розпочалася з використання CPU, GPU та дійшла до ери ASIC.
CPU
На початку Біткоїна майнули з використанням комп’ютера. У січні 2009 року перший генезисний блок у блокчейні BTC було видобуто його творцем. Протягом кількох місяців після запуску Bitcoin Сатоші Накамото та Хел Фінні були єдиними людьми, які активно займалися майнінгом монет.
На той момент не було складного обладнання, і будь-хто міг приєднатися до мережі зі своїми ноутбуками, отримуючи винагороду у розмірі 50 BTC за блок.
У перший рік запуску монети рівень складності майнінг залишався незмінним. Це означало, що необхідно виконати близько 4 Gh/s обчислень для видобутку блоку. На той час процесор Intel Pentium 4 виробляв 1,29 мегахешу за секунду. Це означало, що з одним процесором для видобутку блоку потрібно приблизно 50 хвилин. На цьому етапі прибуток від отримання монет перевищував витрати.
GPU
У міру ускладнення майнінгу та зменшення винагороди вдвічі звичайні процесори не могли працювати зі швидкістю, необхідною для відповідності збільшення складності алгоритму видобутку. У вересні 2010 року було представлено відкритий вихідний код для біткоін-клієнта, який включав майнінг за допомогою відеокарт, відкриваючи нову еру видобутку BTC.
Обчислювальна потужність GPU однією відеокарті еквівалентна десяткам процесорів при паралельних обчисленнях. Таким чином ефективність майнінгу була покращена. Тому користувачі почали переходити на видобуток за допомогою графічного процесора.
Намагання масштабувати хешрейт за допомогою GPU розширили рамки споживчих обчислень. Було розроблено краудсорсинговий стандарт, у якому 5 графічних процесорів прикріплювалися до материнської плати з мінімальним обсягом пам’яті. Для підключення використовувалися кабелі PCI Express та високоефективне джерело живлення для управління графічними процесорами.
FPGA
Зростання числа майнерів викликало збільшення загальної обчислювальної потужності мережі Біткоїна. Це призвело до появи програмованих вентильних матриць. Перший FPGA з’явився у 2011 році в Китаї. Він був вироблений компанією Nangeng Zhang на прізвисько «Гарбузовий Чжан», а пристрій називався Гарбузовий майнер. Однак він був виведений із ринку протягом 6 місяців з моменту появи. Через збільшення складності видобутку FPGA не виправдали очікувань.
Сучасні програмовані вентильні матриці є інтегрованим типом цифрової схеми, що використовується в різних технологіях. При цьому вони забезпечують більш високу швидкість перетворення за меншої кількості енергії порівняно з обладнанням графічного процесора.
Щоб налаштувати FPGA, необхідно встановити спеціальні мікросхеми у певних послідовностях та масивах для підвищення здатності комп’ютера вгадувати хеші. Особливість обладнання в тому, що це найбільш гнучкий варіант. Наприклад, замість покупки ASIC для BTC, який видобуває лише Біткоїни, FPGA може бути налаштована для отримання будь-якої криптовалюти. Багато майнерів починають з вентильних матриць, перш ніж перейти до асиків.
ASIC
Нові вимоги криптодобування призвели до розробки наступного покоління обладнання. Інтегровані мікросхеми для конкретних додатків або ASIC оптимізовані тільки для видобутку монет, а не для багатьох функцій загального призначення, як процесор. Хоча вони сильно втрачають у гнучкості, але все одно виграють у ефективності та продуктивності, а асик не зможе нічого зробити, крім хешу SHA-256. Таке обладнання складається з мікросхем для обчислення кодів, вентилятора охолодження, резервного генератора живлення.
Ширина мікросхеми впливає кількість каналів зв’язку та електроенергії, необхідної передачі даних з її поверхні. ASIC має сильні та слабкі сторони.
Асіки стали переходом від аматорських GPU-установок до професійних ферм зі стійками. Установки з графічними процесорами залишаються цінними для майнінг монет, для яких не було розроблено спеціальне обладнання. Поява ASIC у мережі швидко витісняє інші форми видобутку.
З кожним роком асики покращуються з погляду продуктивності та ефективності. Bitmain S9 здатний виконувати 13 TH/s або в 216 разів більше хешів за секунду, ніж перший ASIC Avalon.
До позитивних сторін асиків відносяться:
- Підвищена потужність з погляду хешрейту.
- Простота у використанні.
- Доступність для покупки.
З мінусів варто виділити:
- Найвищу ціну.
- Низька гнучкість (більшість моделей не можна переключити на видобуток інших монет).
- Споживання більшої кількості електроенергії проти графічними процесорами.
Коли ринку вийшли ASIC, відбулися значні зміни у продуктивності мікросхем. Першими торговими марками обладнання було випущено під брендами ASICminer, Avalon, BFL.
ASICminer
У першому кварталі 2013 року на ринок вийшов новий чіп. Розробка ASICminer коштувала компанії 150 тисяч доларів. Перше покоління майнерів мало хороші характеристики: хешрейт 10 Gh/s і споживана потужність близько 100 Вт. Плата Blade Block Erupter була вдвічі ефективнішою, ніж FPGA того часу.
ASICminer став піонером центрів обробки даних для майнінгу: мікросхеми можна було встановлювати у стандартні серверні стійки. Перша їхня партія була викуплена акціонерами компанії. Вартість одного пристрою становила $12,5 тисяч. Їхня загальна продуктивність була 40 Тх/с, що майже вдвічі ефективніше, ніж вся мережа Біткоїн. Дата-центр компанії був найкращим і лідирував у галузі.
Blade Block Erupter v.2 став наступним кроком у розвитку ASICminer. Його початкова вартість у квітні 2013 року становила 7,5 тисяч доларів. Потім компанія випустила покращену модель ASICminer Cube за ціною на $500 нижче за попередню. Пристрій мав продуктивність 36 Gh/s при споживаній потужності 430 Вт.
Одночасно було випущено портативну версію плати. Зовні вона була схожа на флешку і її потужність становила 330 Mh/s. Через невисоку вартість (близько 1 Біткоїна за курсом 2013 року) версія викликала великий інтерес, але потім попит знизився. Наприкінці серпня 2013 року через конкуренцію акції компанії почали падати. 2014 року вона повторно вийшла на ринок, але продукція застаріла, а розробка нової йшла повільно. Це спричинило закриття ASICminer, та її діяльність дала потужний імпульс розвитку майнерів сучасного типу.
Avalon Project
У 2013 році компанія була запущена асик під назвою AvalonMiner. Пізніше власники заснували виробництво Canaan Creative, яке виробляє спеціальні чіпи. Фірма відправила клієнтам першу партію із 300 видобувних установок вже у 2013 році.
Характеристики ASIC Avalon представлені у таблиці:
| ПОКАЗНИК | ЗНАЧЕННЯ |
|---|---|
| Ціна, $ | 1299 |
| Хешрейт, GH/s | 60 |
| Енергоефективність, Вт на GH/s | 6 |
За розміром машини Avalon можна порівняти з типовим настільним комп’ютером. Компанія була змушена дорого заплатити за доставку у розмірі 150 доларів за пристрій. Енергоефективність у 10 разів перевищувала існуюче обладнання FPGA.
Avalon – єдина організація, яка випустила та відправила продукт покупцям вчасно. Конкуренти ASICMiner та BFL на той момент доставляли своє обладнання із затримками.
BFL
Butterfly Labs була першою компанією, яка публічно оголосила про свою майбутню технологію ASIC у червні 2012 року. Пізніше вона була закрита державним регулюючим органом (FTC), оскільки споживачі, які замовили та сплатили обладнання, не отримали своїх товарів.
Характеристики ASIC Butterfly Labs представлені у таблиці:
| ПОКАЗНИК | ЗНАЧЕННЯ |
|---|---|
| Ціна, $ | 1299 |
| Хешрейт, GH/s | 60 |
| Енергоефективність, Вт на GH/s | 1.2 |
Лінійка пристроїв SC від Butterfly Labs, крім Mini Rig потужністю 1500 GH/s, могла вміститися всередині десятисантиметрового куба. У виробничому процесі використовувалася довжина хвилі 65 нм (величина можна порівняти з розмірами елементів мікросхеми).
Хмарний майнінг
Модель надання потужностей для видобутку криптовалюту в оренду з’явилася в середині 2010-х років. Вона отримала назву «хмарний майнінг».
Великі власники обладнання розгортають такі обчислювальні потужності постачальника послуг для видобутку криптовалюти. Користувачам потрібно лише заплатити за оренду спеціальних ресурсів без необхідності купувати машину або налаштовувати ферму для майнінгу монет.
Однак цей вид видобутку має обмеження: ризик шахрайства, нижчий прибуток і відсутність контролю та гнучкості. Це робить його менш ефективним, порівняно з іншими методами.
Хакерський майнінг
Крім традиційних видів видобутку криптомонета можливе отримання цифрових активів на чужих пристроях. Зловмисник за допомогою ботнета та спеціального програмного забезпечення видобуває валюту непомітно для власника комп’ютера. Він отримує невеликі потужності користувачів, але в сукупному обсязі вони можуть бути цілою фермою. Іноді для цього потрібне лише програмне забезпечення та оплата установки шкідливої програми у існуючих бот-мережах.
Майбутнє майнінгу
Збільшення обчислювальної потужності дозволяє виконати більше розрахунків за секунду, підвищуючи шанс знайти правильну відповідь першою. Це тягне за собою створення нових блоків і отримання винагороди.
Зараз компанії будують великі заводи у країнах та регіонах із дешевою електроенергією для видобутку цифрової валюти. У міру зростання підприємств конкуренція у цій галузі стає дедалі інтенсивнішою, викликаючи збільшення обчислювальної потужності. Пошук монет перетворився на напрямок, що потребує технічних знань та операцій із великими олігополіями на ринку. Тепер навіть із кількома асиками добути Біткоїна практично неможливо.
За даними Blockchain.com на серпень 2021 року, до п’ятірки найбільших пулів у світі входять AntPool, ViaBTC, Poolin (спочатку команда BTC), F2pool та SlushPool. Імовірно, що така тенденція збережеться й у майбутньому.
Ймовірно, що в перспективі мережа для видобутку складатиметься з ефективних установок, які отримують приблизно вдвічі більшу потужність при тій же кількості електроенергії, що споживається. Інтенсивніше спостерігатиметься перехід до найдешевших джерел енергії, оскільки це основна частка витрат у майнінгу. Також передбачається збільшення частки зеленої електроенергії, що споживається у процесі видобутку блоків.
У міру суспільного визнання розширюватимуться і нові програми для технології розподіленого реєстру. Якщо подивитися на зведення Forbes, стає ясно, що зростання блокчейна є експонентним і виходить за рамки фінансової індустрії. Події, пов’язані з пандемією, викликали інтерес з боку сектора охорони здоров’я, почалася тенденція зберігання нематеріальних активів за допомогою невзаємозамінних токенів (NFT).
