Зміст
Друга за ринковою капіталізацією мережа Proof-of-Work, Ефіріум, має найбільшу спільноту блокчейн-розробників і є базою для видобутку монет через графічні процесори GPU. Ethereum почав функціонувати у 2015 році. Це блокчейн з відкритим вихідним кодом, в якому можна розгортати смарт-контракти та працювати з децентралізованими програмами. Ethash – алгоритм Ефіріуму. Він кардинально відрізняється від способу видобутку BTC.
Особливості алгоритму майнінгу Ethereum
Спочатку механізм видобутку ефіру був запропонований у вигляді системи Dagger-Hashimoto. Але багато що змінилося з першої реалізації. Тепер алгоритм PoW перетворився на систему під назвою Ethash.
Історія появи
Першу версію алгоритму майнінгу Ethereum під назвою Dagger-Hashimoto розробили Віталік Бутерін та Таддеус Дрійя у 2014 році. Спочатку принцип роботи складався з двох частин:
- Перший спосіб використовує орієнтовані ациклічні графи (DAG) для побудови потужної структури даних. Спочатку конструкція алгоритму Dagger займала трохи більше 1 Гб пам’яті, але зараз вона становить близько 4-5 Гб. У цій структурі виконується низка обчислень, які забезпечують високий рівень роботи. Саме ця структура дозволяє добувати криптовалюти за системою Хашімото.
- Hashimoto це алгоритм, розроблений Таддеусом Дрійя. Він спрямований на додавання стійкості до ASIC при отриманні хешу (перетворення будь-якого обсягу інформації на унікальний набір символів). Спеціалізовані інтегральні схеми – це апаратні засоби, розроблені спеціально для майнінгу біткоін та інших криптовалют. ASIC дорогі в установці, але вони дуже сильні. Це обладнання, здатне отримати найбільшу кількість хешей. ASIC настільки дорогі в експлуатації, що майнінг здійснюється групами майнерів у пулах. Сила цих об’єднань може впливати на ціну та напрямок руху монети. Деякі відзначають схожість майнінгових пулів, які використовують ASIC, із централізованою владою, що суперечить істинній природі криптовалют.Якщо монета стійка до ASIC, це означає, що спосіб видобутку коїнів у цьому блокчейні не залежить від спеціалізованих інтегральних схем. Майнінг пов’язаний з традиційними інструментами – процесором та відеокартою. Комбінуючи обидва механізми (Dagger та Hashimoto), можна отримати єдиний алгоритм, який дозволяє спроектувати складну систему видобутку, де не можна задіяти ASIC. Однак у Dagger-Hashimoto були недоліки, що призвели до появи нової версії.
Принцип роботи
Команда розробників Ethereum представила свій алгоритм з урахуванням попередніх розробок. Робота Ethash повністю відрізняється від вихідного механізму, але основні принципи залишилися незмінними. Алгоритм використовує структуру даних, яка була обчислена за деяким певним арифметичному правилу і пов’язана з поточною довжиною блокчейна (що більше транзакцій відбувається в мережі, тим швидше вона стає). Цей масив інформації називається DAG. Він оновлюється через 30 тис. блоків (1 раз на 5-6 днів). Принцип роботи Ethash можна описати за кілька кроків:
- Механізм, аналогічний SHA-3, поєднує попередньо оброблений заголовок, який береться з останнього блоку (Preprocessed Header), і одноразовий поточний випадковий номер (Current Nonce). Виходить вихідний мікс вагою 128 байт (Mix 0).
- Mix 0 потрібен для обчислення сторінки з обсягом даних 128 байт з DAG. Все це формується у блок під назвою Get DAG Page.
- За допомогою спеціальної функції змішування Mix 0 поєднується зі сторінкою, отриманою з DAG. Так утворюється Mix 1.
- Етапи №2 і №3 повторюються 64 рази , видаючи у результаті Mix 64.
- Після всіх вчинених дій Mix 64 обробляється. Результат – коротший мікс (Mix Digest) вагою 32 байти.
- Далі Mix Digest зіставляється з Target Threshold (поріг 32 байти). Якщо фінальний мікс буде менше 32 байтів або дорівнює цій вазі, Current Nonce пройде перевірку і буде передана в мережу Ефіріум. Якщо мікс виявиться більшим, то поточний одноразовий номер буде недійсним, а алгоритм перезапуститься з іншими цифрами.
Ця операція виконується в діючій версії блокчейна Ефіріум та використовує функції алгоритмів хешування Keccak-256 та Keccak-512. На їх основі було розроблено стандарт SHA-3.
Устаткування для майнінгу
Видобуток Ethereum був розроблений таким чином, що він приносить прибуток лише тоді, коли виконується за допомогою відеокарт та графічних процесорів. Тому до 2018 року ETH не можна видобувати за допомогою ASIC.
У 2022-му можна майнути ефіріум за допомогою GPU та інтегральної схеми спеціального призначення. ASIC ефективніші, ніж графічні процесори, але якщо користувач збирається видобувати коїни в пулі, відеокарти теж підійдуть.
Для майнінгу на GPU в пулі знадобиться таке:
- Комп’ютер або установка для видобутку коін з кількома графічними процесорами.
- ОС для майнінгу ефіру.
- Драйвери GPU для забезпечення зв’язку між GPU та ОС.
- Криптовалютний гаманець для зберігання винагород.
Видобуток за допомогою ASIC ефективніший, але інтегральні схеми коштують більше. Це устаткування створюється отримання певної монети. Важливо розуміти, на якому алгоритмі майне ефір, і враховувати це при виборі обладнання для видобутку. Ethereum знаходиться у процесі переходу на механізм консенсусу PoS. Тому інвестування в ASIC для майнінгу ETH може бути неефективним. Також спеціальні інтегральні схеми споживають багато енергії і потрібно брати до уваги рахунки за електрику.
Установки першого виду використовують центральний процесор (CPU) для видобутку блоків. CPU – central processing unit. Він призначений для виконання ланцюжка інструкцій за максимально короткий час. Цей тип майнінгу був дуже популярний серед кращих добувачів Ethereum, але останнім часом використовується все рідше.
Устаткування для карбування коїнів на процесорах CPU дуже популярне серед початківців. Центральні процесори коштують менше, і вони простіші у використанні. Серед недоліків можна виділити те, що процес видобутку дуже повільний — можуть знадобитися місяці (і навіть роки), перш ніж повернення інвестицій буде помітним.
Для другого способу карбування Ethereum використовують графічний процесор (GPU). Graphics processing unit – відеокарта, яка виконує функцію рендерингу (процесу отримання зображення) 3D-графіки та візуальних ефектів. Устаткування на GPU перевершує установки на CPU майже у всіх аспектах. Недолік цього способу в тому, що пристрої з графічним процесором дуже дорогі. Обладнання для майнінгу на GPU може коштувати від $3000 до $5000.
Незалежно від типу, всі установки для карбування цифрових коін складаються з блоку живлення, материнської плати, відеокарт, охолоджуючого пристрою та каркасу, який скріплює все це разом.
| НАЗВА | ЦІНА | ПОТУЖНІСТЬ ХЕШУВАННЯ | СПОЖИВАНА ПОТУЖНІСТЬ |
|---|---|---|---|
| AMD RX 580 | $300 | ||
| NVIDIA Titan V | $2000 | ||
| NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti | $820 | ||
| AMD Radeon RX 5700 XT | $1300 |
Криптовалюти на основі алгоритму ефіру
Найвідоміший ланцюжок блоків, який працює на механізмі майнінгу Ethash, – Ethereum. Алгоритм був розроблений для цього проекту, і тут він завжди розвивався. Проект Ethereum Classic, що є хардфорком мережі Ефіріум, також зберіг свою роботу за механізмом Ethash.
Крім того, багато учасників крипторинку використовують токени Ethereum (наприклад, Maker, DAI або стейблкоіни Theter). Таким чином, ці цифрові одиниці використовують алгоритм ETH. Іншими альткоїнами, які використовує Ethash, є MusiCoin або Callisto, і це лише деякі з проектів.
Смена алгоритма майнинга ETH с PoW на PoS
Існує 2 найпоширеніші механізми консенсусу та видобутку криптовалют:
- Proof-of-Work (PoW). Тут вузли мають використовувати всю потужність свого обчислювального обладнання. Якщо цього не робити, то шансів на винагороду за завершений блок мало.
- Proof-of-Stake (PoS). Так називається механізм, де транзакції перевіряються валідаторами (авторизованими учасниками, які мають певну суму монет на рахунку. Для Ethereum — не менше 32 ETH).
PoW характерний для майнінгового обладнання – наприклад, графічних процесорів (GPU), центральних процесорів (CPU), спеціалізованих інтегральних схем (ASIC). Пристрої підключають до блокчейну, щоб вони могли відстежувати, перевіряти та підтверджувати транзакції. Важливо пам’ятати, що мережа це децентралізована система, тому в ній немає єдиного центру управління. Копії блокчейна розміщуються на безлічі пристроїв, що належать учасникам блокчейну. За рахунок цього здійснюються надійні транзакції, які перевіряють та схвалюють самі користувачі. Операцію в мережі не можна змінити або припинити. Сліди підробок та змін відображатимуться в блоках ланцюжка. Робота найбільших криптовалют (Bitcoin, Ethereum) заснована на механізмі консенсусу Proof-of-Work.
Усі дії у мережах PoS перевіряються валідаторами. Це користувачі, які мають великі запаси монет конкретної мережі. Інші учасники (стейкери) отримують комісії від транзакцій пропорційно до свого внеску. PoS не потребує великого споживання енергії. Розробники мережі Ефіріум планують запровадити цей механізм консенсусу як основу для роботи блокчейну.
У 2016 році автор Ефіріуму Віталік Бутерін заявив, що перехід на PoS може затягтися до 2020 року. У результаті зміну механізму консенсусу кілька разів відкладали, а потім запропонували використовувати гібридний алгоритм із Proof-of-Work та Proof-of-Stake. Ethereum оточили тестовими мережами, різними сайдчейнами та іншими механізмами переходу на інший спосіб підтвердження транзакцій.
Незважаючи на те, що дата остаточного перекладу Ethereum на механізм консенсусу Proof-of-Stake не відома, користувачі можуть замислитися про можливі наслідки:
- Користувачі не зможуть майнути на графічних процесорах , тому що видобувати і перевіряти нові блоки будуть валідатори, які тримають від 32 ETH на своїх рахунках.
- З’являться слабкі місця в мережі та можливості для зламування ланцюжка.
- Багато користувачів перестануть працювати з монетою. Через те, що участь у блокчейні пов’язана із значними інвестиціями, кількість клієнтів мережі також зменшиться.
- З’явиться ризик хардфорка, оскільки деякі вузли не згодні з новими правилами. Схожа ситуація була 2016 року, коли з’явився Ethereum Classic.
- Скоротяться товарообіг та можливості додаткового доходу. Це пов’язано з дефляційним характером Ефіріуму, який активно спалює монети.
Звичайно, перехід може дати і позитивні результати:
- Зменшиться рівень споживання електрики, зменшиться вплив на довкілля.
- Блокчейн розділять на автономні області , які взаємодіють між собою і при цьому обробляють кожну свою операцію — шарди. Збільшиться децентралізація.
- Щоб видобувати монети, інвестувати доведеться не в обладнання , а в криптовалюту мережі.
- Зникнуть проблеми масштабованості та швидкості виконання транзакцій (мережа буде здатна підтверджувати до 100 тис. операцій на секунду).
- Знизяться комісії.
Резюме
У березні 2022 Ethereum ще працює на алгоритмі доказу роботи, а майнери отримують плату за те, що підтверджують всі дії в мережі. Перевага видобутку ETH полягає у стійкості до ASIC. Це означає, що коли мережа зміниться, відеокарти, налаштовані на алгоритм майнінгу (Ethash у Ethereum), можна використовувати для аналогічних децентралізованих платформ на зразок Ubiq або Expanse. Таким чином, майнери не зазнаватимуть збитків, ніби вони вклалися в асики.
Поки не відомо, коли мережа Ethereum остаточно перейде на механізм консенсусу Proof-of-Stake, і майнери можуть отримувати вигоду з працюючих систем. Є ймовірність того, що розробники ухвалять остаточне рішення використати гібридний алгоритм. І тут прибуток від майнінгу скоротиться, але зникне зовсім. Зберегти звичний рівень доходів від видобутку Ethereum учасникам мережі допоможе диверсифікація.
