Что такое майнинг криптовалюты и как он работает? #криптовалюта #майнинг

7 апреля 2024 - mik

В период с 2019 по 2021 год крипто майнинг стал настолько популярным явлением, что привел к кратному росту спроса на GPU (графические процессоры). Тогда многие криптоэнтузиасты стремились владеть собственной майнинг фермой. К 2024 году ажиотаж на цифровой майнинг значительно снизился. Однако это не значит, что прибыльный майнинг стал невозможен, а потенциальный доход от добычи криптовалюты не покроет даже затрат на электроэнергию. Хотя «‎золотая лихорадка» прошла, выпуск токенов по-прежнему может быть выгоден, если подойти к делу с умом.

Из этого обзора вы узнаете, как построен блокчейн, что такое доказательство работы и зачем оно нужно каждому майнеру. А также как проводится обработка транзакций и подтверждение новых блоков виртуальных валют. Кроме того, я расскажу о главном страхе всех майнеров — увеличении сложности и к чему оно может привести.

В этой статье мы разберем:

Ключевые моменты крипто-майнинга

Основной тезис	Выводы
Термин «‎майнинг»	Крипто майнинг — добыча криптовалюты путем выполнения вычислений для присоединения новых блоков информации о транзакциях к цепи блоков (англ., blockchain).
Вознаграждение	За поддержание работы сети и подтверждение транзакций майнеры получают вознаграждения в виде криптовалюты.
Распределенная сеть	Майнинг проводится участниками, которые используют распределенную сетевую структуру, обеспечивающую целостность блокчейна.
Сложность майнинга	Сложность майнинга регулярно корректируется, чтобы поддерживать постоянный интервал времени между вычислением новых блоков. Например, для блокчейна Bitcoin он составляет 10 минут.
Вариации алгоритмов	Существуют различные алгоритмы майнинга, применяемые разными криптовалютами. Самые известные — Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS).
Методы PoW майнинга криптовалюты	Облачный майнинг, добыча на майнинг ферме мощностями GPU, CPU, ASIC или FPGA в соло-режиме или в составе пула.
Легальность и регулирование	Статус и регулирование криптовалютного майнинга различаются в разных странах, влияя на его доступность и легитимность.
На чем майнить криптовалюту?	Майнинг фермы различаются железом и софтом. Профессиональные майнеры Bitcoin покупают высокопроизводительные ASIC или FPGA. Майнинговые фермы могут также строиться на платформах с возможностью подключения нескольких видеокарт. Такие фермы настраиваются на добычу большинства альт коинов. Домашнюю майнинг ферму можно построить на базе обычного компьютера. Процесс добычи криптовалюты можно организовать даже на смартфоне, но тогда прибыль от майнинга не покроет даже затрат на обслуживание.

Майнинг криптовалюты — технически сложный процесс, требующий больших капиталовложений и постоянного технического обслуживания. Окупаемость майнинга сильно зависит от курса добываемой криптовалюты и стоимости оборудования.

Что включает в себя крипто-майнинг

В упрощенной модели майнинг криптовалюты, как биткоина, так и любой другой монеты, работающей на PoW консенсусе, делится на следующие этапы:

майнинг ферма валидирует транзакции и собирает блок;
ферма проводит вычисления;
завершив упражнение с вычислением, майнер получает право добавить блок в цепочку блокчейна;
за свежедобытый блок и его включение в цепь биткойн-майнеры получают награду.

Для выпуска токенов майнеры проводят специализированные вычисления и решают сложные математические головоломки. Первый майнер, который находит решение, добавляет в блокчейн новый блок и получает вознаграждение в виде криптовалюты. Такой алгоритм называется Proof-of-Work или PoW.

Второй по распространенности в блокчейнах консенсус — это доказательство доли (PoS). Для этого вида майнинга криптовалюты достаточно маломощного вычислительного оборудования. Преимущество в получении вознаграждения получает не тот, кто быстро решает больше задач, а тот, кто передал в стейкинг наибольшую долю монет блокчейна. Самый известный блокчейн с PoS консенсусом — Ethereum.

В блокчейнах, независимо механизма консенсуса, майнинг необходим для подтверждения транзакций, группировки транзакций и их добавления в публичный реестр. То есть усилиями майнеров обеспечиваются необходимые разрешения для функционирования криптовалюты. Этот механизм использует биткоин, а также популярные альткоины: Ethereum Classic, Litecoin и Monero.

Количество собранных блоков зависит от общей вычислительной мощности оборудования для майнинга, которую принято измерять универсальным показателем производительности — хеш-рейтом. Решающую роль в производительности майнинг ферм играет графический процессор, который используется для майнинга криптовалюты. Чем выше мощность установки для майнинга, тем выше вознаграждение, то есть добыча токенов.

Не всю криптовалюту можно майнить. Например, известный Ripple работает на консенсусе RPCA и не предусматривает майнинг вовсе. Другой известный пример — токен USDT или Tether. Он работает сразу на нескольких блокчейнах: Ethereum, TRON, BNB и других. У него нет своего консенсуса, он печатается или выводится из обращения централизовано для обеспечения паритета 1:1 к USD.

Процесс майнинга и стимулы

Непосвященному пользователю сложно понять, как из ничего возникает нечто, то есть цифровые финансовые ценности, которые можно обменять на фиатные деньги. И совершенно непонятно, какое отношение к майнинг фермам имеет безопасность сети. Чтобы вникнуть в процесс работы по майнингу, разберем несколько терминов:

Кошелек — это пара ключей. А адреса кошельков — криптографические хеши на публичные ключи.
Транзакция — запись о дате, отправителе, получателе и объеме актива, которая создается при переводе средств с кошелька на кошелек. Хеши транзакций подписывается закрытым ключом отправителя и рассылаются всем участникам блокчейна в ожидании подтверждения nonce. Это 32-битное случайное число, которое майнеры пытаются вычислить. Nonce обеспечивает предотвращение двойных расходов. Метафорически блокчейн — это что-то вроде бухгалтерской книги, в которой записаны все операции. Но взломать код блокчейна и прочитать записи без ключей невозможно.

До того как процедура получит подтверждение, она хранится в пуле транзакций. Само же подтверждение происходит в результате нахождения нового блока. Здесь и подключаются майнеры криптовалюты, которые получают за работу распределенные награды.

Рассмотрим работу майнеров на примере прародителя всех криптовалют биткоина. Все майнинг фермы объединены в один общий пул, который поддерживает работу всего блокчейна. Каждый из майнеров хранит копию блокчейна, то есть копию последовательности всей цепочки блоков. Значит майнинг фермы обеспечивают защиту от подделок децентрализованной системы.

Майнинг фермы также подтверждают совершение операций путем добавления новых блоков в сеть биткоина. Первый нашедший майнер получает награды за блок в виде сатоши. И третье — крипто майнеры проверяют транзакции, которые были зарегистрированы. То есть без решения сложных математических уравнений майнинг фермами и создания новых блоков сеть блокчейн вообще не сможет работать.

Методы майнинга криптовалют

Майнеры используют несколько разных методов, позволяющих осуществлять добычу цифровых валют на основе технологии блокчейна:

облачные вычисления;
ASIC-майнеры;
добыча с помощью майнинг ферм с пулом видеокарт;
майнинг на процессоре;
запуск мастернод.

Чтобы начать получать награды за блоки и их добавление в цепочку блокчейна, необязательно даже иметь майнинг ферму. Вычисления можно переложить на компьютерное оборудование Дата-центра, находящегося за тысячи километров от вас.

Облачный майнинг криптовалюты удобен тем, что будущему майнеру не нужно сразу вкладывать кучу денег на покупку майнинг фермы, проектировать производительную систему охлаждения, заниматься обслуживанием оборудования и пытаться снизить рентабельность. Вместо этого можно взять в аренду какое-то количество хешрейта в секунду или даже ASIC-майнеры, отдельные физические риги.

Процесс майнинга мощностями облачных сервисов может быть выгоднее майнинг фермы. Дата-центры несут меньше расходов на электроэнергию и закупают комплектующие по ценам поставщиков, что заметно снижает операционные издержки. Крипто майнеру доступны огромные вычислительные мощности, которые он может подключить, если сложность увеличится. Нет проблем с устаревшим оборудованием. Большая часть рисков и возможные убытки несет арендодатель, а ваши потери не могут превысить стоимость аренды майнинг ферм или асиков в дата центре.

ASIC-майнинг – вычислительные блоки для майнинга биткоина и его форков. Майнинг фермы, состоящие из асиков, производительные. Но минус таких майнинг ферм в том, что они, как правило, заточены под отдельный алгоритм. То есть это интегральная схема для конкретного применения. Например, если майнинг ферма работает на алгоритме SHA-256, то она добывает криптовалюты, такие как биткойн, Bitcoin Cash, Bitcoin SV и еще около трех десятков других цифровых валют. Перепрограммировать такие майнинг фермы под другие алгоритмы сложно.

Следующий по популярности метод добычи биткоина и других криптовалют – майнинг на графическом процессоре. Уровень шума майнинг ферм на основе графических процессоров ниже, если сравнивать с асиками. Поэтому такие майнинг фермы ставят даже в квартирах. Можно настроить видеокарты под любой алгоритм и добывать сотни криптовалют.

Майнинг на процессоре эффективен для небольшого числа криптовалют. Самый известный алгоритм, который использует ресурсы центральных процессоров – RandomX. На нем работает, например, блокчейн Monero — токен XMR. Для получения существенной награды за добычу полезных ископаемых при работе на этом алгоритме, крипто майнеру потребуется многопроцессорная майнинг ферма, построенная на мощной серверной платформе.

В 2021 году после старта проекта Chia появились майнинг фермы с массивом из HDD. Блокчейн Chia позволяет майнерам криптовалюты формировать новые блоки, используя жесткие диски. Однако это проект уже забыт крипто майнерами. Поэтому идею строить майнинг ферму на HDD большого объема пока лучше отложить.

По количеству участников различают соло-майнинг криптовалюты и пулы – объединения майнеров. Пулы для майнинга позволяют объединить свои вычислительные ресурсы тысячам пользователей с собственными майнинг фермами. Коллективный подход увеличивает шансы успешного добавления блоков для новых транзакций, снижая финансовый риск каждого из участников.

Получать вознаграждения в виде комиссии на уровне майнеров можно, запустив мастерноду. Это главные узлы с расширенными полномочиями, без которых некоторые сети не будут работать. Например, работоспособность сети DASH поддерживает мастернодами. Запуск мастерноды приравнивают к майнингу криптовалюты, хотя технически это не совсем так. Но инвесторам мастерноды открывают хорошие возможности для бизнеса и частных инвестиций.

Оборудование для майнинга

Обсуждая способы майнинга криптовалюты, перейдем к техническому вопросу. Какая майнинг ферма будет эффективнее под определенные задачи?

ASIC – решение для профи. Майнинг фермы на базе асиков шумные и поэтому совершенно не подходят для домашнего применения. У них хорошая энергоэффективность, высокая скорость хеширования, но заоблачная цена и заточенность под конкретные алгоритмы. Также ASIC майнинг фермы с ростом сложности математических задач быстро устаревают и обычному крипто майнеру будет сложно перепродать неактуальное оборудование.

Графические процессоры рассчитаны на умеренную добычу криптовалюты и неплохо окупают вложенные средства. Майнинг фермы на серверных платформах с несколькими видеокартами производительны и перенастраиваются под любые алгоритмы.

Выбирая оборудование, обращайте внимание на соотношение хешрейта и потребление электричества. А также спроектируйте хорошее охлаждение, чтобы продлить жизненный цикл железа и при росте сложности майнинга оборудование можно было бы продать на вторичном рынке.

Объединение ресурсов в майнинговых пулах и факторы, влияющие на прибыльность

Возьмем 10 майнеров, каждый из которых владеет майнинг фермой мощностью 1% от общей мощности сети. При этом в день добывается 280 блоков криптовалюты. Значит за неделю каждый соло-майнер может добывать около 14 блоков. Если эти 10 человек объединятся в пул, совокупный объем мощности составит 10%. В день такой пул будет добывать 28 блоков, в неделю – 196. То есть на одного майнера будет добыто в среднем 19,6 блоков, что на 5,6 блоков больше, чем при соло-майнинге. Объединение ресурсов актуально с ростом уровня сложности вычислений.

Каждым пулом руководит один или несколько координаторов, которые поддерживают надежность системы, следят за тем, чтобы майнеры не тратили мощность и потребление электроэнергии на расшифровку одних тех же блоков и справедливо распределяют награды.

Факторы прибыльности участия в пуле – количество участников и модель распределения наград:

PPS – майнеры получают комиссионные за каждый шар (англ. share) – валидную попытку решить задачу.
FPPS – вознаграждение распределяется по завершении поиска нового блока. Также комиссионные выплачиваются за проведение транзакций в найденном блоке.
PPLNS – пропорциональные выплаты в зависимости от вклада майнера в последние N попыток расшифровки блока.

Майнинг на мобильных телефонах и персональных компьютерах

Чисто технически мобильный майнинг возможен и даже есть несколько приложений, которые превращают почти любой смартфон в миниатюрную майнинг ферму. Для регистрации приобретаются постоянные или одноразовые номера, и криптовалюта добывается с 10, 20 или 100 телефонов одновременно.

Но доходы такой майнинг фермы сомнительны из-за низкой ресурсоемкости и энергоэффективности смартфонов. Под вопросом и устойчивость телефонов к высоким нагрузкам. Владельцы майнинг ферм переживают за износ GPU из-за высоких температур, смартфон тем более не способен долго проработать в условиях постоянного перегрева. Применение телефонов для майнинга влечет повышенное воздействие на окружающую среду за счет необходимости регулярной замены аккумуляторов.

Плюсы и минусы майнинга криптовалют

Давайте подробнее рассмотрим преимущества и недостатки майнинга криптовалют.

Плюсы	Минусы
Обеспечение работы блокчейнов	Затраты на потребление энергии
Поддержка безопасности сети	Негативное воздействие на окружающую среду
Эффективные награды, покрывающие амортизацию	Уменьшение прибыли из-за роста сложности вычислений
Экономические возможности высокого заработка	Необходимость платить налоги с прибыли
Получение ценного опыта майнинга и работы с блокчейном	Риски и уязвимости, например, запрет майнинга в стране базирования, риск технической поломки, хакерских атак и снижения стоимости криптовалюты

Плюсы майнинга криптовалют

Крипто майнинг попросту необходим. Большая часть моделей блокчейна устроена так, что без работы майнеров невозможно не только поддерживать безопасность сети, но вообще обеспечивать ее работоспособность.

Для самих же майнеров фермы — это источник заработка. Для криптоэнтузиатов и инвесторов вознаграждения — основная мотивация использовать мощности своего оборудования для поиска новых блоков. Однако, чтобы окупить покупку оборудования и спустя некоторое время получать чистый доход с майнинг фермы, потребуется разработать инвестиционный план, учитывающий прогноз курса на долгосрочный период и хешрейт системы.

Минусы майнинга криптовалют

Купив однажды майнинг ферму, вы не сможете получать с нее такую же прибыль через 2 или 3 года. Сложность вычислений постоянно растет. И оборудование, которое еще вчера зарабатывало тысячи долларов в месяц, после повышения сложности будет выдавать кратно меньше. Поэтому крипто майнинг – это непрерывающийся и продуманный до мелочей процесс инвестиций в оборудование.

Во многих странах прибыль с майнинга криптовалюты облагается налогами. Этот факт тоже нужно учитывать в инвестиционной стратегии. Также майнеры по всему миру сталкиваются с запретом добычи криптовалют со стороны властей и другими рисками, способными принести значительные убытки.

Законность и регуляторная неопределенность

Впереди всех по криптовалютным запретам Китай. В этой стране вы не сможете открыть майнинг ферму и столкнетесь с законодательными запретами на сделки по обмену и продаже цифровых валют.

Серьезно ограничивать крипто майнинг начали и в Иране. Еще недавно эта страна привлекала владельцев майнинг ферм, стремясь получить доступ к международной торговле. Но майнеров стало настолько много, что энергетика перестала справляться с возросшими нагрузками.

Аналогичная ситуация сложилась и в холодной Исландии. Первоначально правительство предлагало майнерам добывать цифровое «‎золото», используя зеленую энергетику из геотермальных источников. Но из-за повального ажиотажа электроэнергии стало не хватать металлургам. Поэтому в стране действует запрет на открытие новых майнинг ферм. Однако и уже работающих майнеров пока не выдворяют.

Относительно законности криптовалют и майнинга все страны делятся на:

запрещающие страны;
страны с регуляторной неопределенностью;
страны, где оборот криптовалюты легален и взят под государственный контроль.

Есть еще и Вьетнам, где майнинг и платежи криптовалютой запрещены на законодательном уровне, но при этом свободно работают денежные переводчики и крипто-маты.

Устойчивость и будущее майнинга криптовалют

Основатель компании EMCD Михаэль Джерлис считает, что ожидать завершения добычи биткоина в обозримом будущем не стоит. При нынешних темпах выпуск монет завершится в 2140 году. А постоянное обучение майнеров и их адаптация к меняющимся условиям позволят получать стабильную прибыль и через десятки лет.

Еще устойчивость биткоина застрахована от кратного роста количества майнеров и мощностей майнинг ферм. При росте добычи пропорционально будет расти сложность сети и вычислений. По мнению эксперта, механизм перераспределения сложности активируется каждые две недели. Также три прошедших халвинга биткоина не были последними в истории криптовалюты. А значит и следующий не станет концом жизни «‎битка».

Другой эксперт отрасли, финансовый аналитик криптобиржи Currency Михаил Кархалев также считает, что крипто майнинг вряд ли, когда-нибудь станет нерентабельным. Если финансовые награды за блок и иные стимулы постепенно сойдут на нет, то майнеры в будущем:

могут начать брать дополнительную комиссию за ускорение транзакций;
реализуют механизмы повторной добычи утраченных биткоинов;
обновят процедуру валидации блокчейна;
усложнят доказательство доли с повышением комиссионных отчислений.

Эти идеи актуальны для Bitcoin и альткоинов, которые добываются майнингом. При этом не стоит исключать опасений по поводу ископаемого топлива и влияния на окружающую среду, которые оказывают давление на регулятора и провоцируют новые запреты на майнинг криптовалюты.

Заключение

Децентрализованный консенсус допускает функционирование блокчейна только при активности участников, которые непрерывно дополняют цепочку новыми блоками. Своим вкладом они замещают централизованные эмиссионные центры, обеспечивая выпуск новых монет и валидацию блокчейна.

Мотивация активных майнеров — финансовое вознаграждение за добавление новых блоков. Поэтому крипто майнинг несет общую пользу в виде развития сети и персонально выгоден для каждого майнера.

При этом майнинг ничем не отличается от любой другой рыночной или бизнес-активности, но сопряжен с дополнительными рисками из-за правовой неопределенности и высокой волатильности цен на саму крипту. Каждый будущий майнер должен очень осторожно взвесить все за и против, прежде чем приступить к делу. Может оказаться, что открытие настоящей фермы не такая уж и плохая альтернатива майнерской.

Вопросы по майнингу криптовалюты

Что такое майнинг криптовалюты простыми словами?

Сколько приносит майнинг?

Как работает майнинг крипты?

Действительно ли майнинг криптовалюты прибылен?

Можно ли ставить майнинг ферму в квартире?

Является ли майнинг криптовалюты законным?

Как майнинг подтверждает транзакции?

Почему майнинг использует так много электроэнергии?

Повреждает ли майнинг криптовалюты вашу GPU/компьютер?

Можно ли майнить биткоины на вашем iPhone?

Источник Litefinance