Про Bitcoin (BTC) на Хабре писали довольно много (в последнее время даже очень много). Биткойн уже не один раз пытались похоронить, но все равно откапывали назад. Даже осуществляли экскурсии на страусиную ферму. Но, глядя на это, ни у кого не складывалось общей картины.

Я постараюсь восполнить такой пробел и изложить всего  нескольких постах главные принципы, а также историю того, как именно добывались и добываются биткойны сейчас. Преимущественно внимание уделяют именно технологической стороне вопроса, а не только громким скандалам в мире медиа и политики.

Bitcoin mining: «кто все эти люди?»

Для начала следует ответить на вопрос, а кто же занимается добычей биткоинов. Ниже перечислены несколько категорий людей, добывавших или добывающих биткоины сейчас, с учетом хронологии их возникновения 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

Основная суть добычи биткоинов сводится именно к решению сложной криптозадачи, для которой еще неизвестно лучшего подхода чем брутфорс. Биткоины добываются не по одному, а целыми «пачками», или блоками. Первоначально полный размер блока равнялся 50 BTC, но после каждых 210 тыс. добытых блоков он уменьшается вдвое. Сейчас было добыто более 250 тыс. блоков, это значит, один блок приносит около 25 BTC. Новый блок добывается каждые 10 минут. В результате периодического уменьшения награды за блок вдвое, общее количество BTC никогда не превысит 21млн, ~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 всегда имеет смысл лишь до тех пор, пока стоимость добытых BTC заметно превосходит затраты на оборудование и электроэнергию. Ведь сложность добычи BTC постоянно увеличивается, а 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

Bitcoin — это результат развития идей, которые заложены в существовавшие ранее криптовалюты. А в первый рах он появился только на сцене в ноябре 2008 — го, когда пользователь под псевдонимом Сатоши Накамото (Satoshi Nakamoto) публикует статью, описывающую систему новой валюты. Уже в январе 2009го система начинает функционировать, а её популярность сначала растет медленно, но вскоре переходит в экспоненциальный рост. Известен случай, когда один человек заплатил за пиццу 10тыс. BTC (несколько миллионов $ по нынешнему курсу). Накамото исчезает в апреле 2011, и его личность до сих пор остается загадкой.

Курс USD/BTC

На рисунке 1 показана динамика курса обмена USD/BTC с течением времени. Начиная с 2010го года курс резко пошел вверх. Если в июле 2010 1 BTC стоил $0.05, то к августу 2013 уже преодолел отметку $105. В этом интервале наблюдается два скачка – один в июне 2011го, когда биткоин стоил $31.5 и в апреле 2013го, когда курс подскочил до $266 (а сейчас и до $1000). Резкие скачки и обвалы курса чаще всего связаны с периодами пристального внимания СМИ и расцвета страхов/слухов об уязвимостях протокола или взломах организаций, отвечающих за обмен BTC на другие валюты. Подобные слухи каждый раз сопровождаются волной желающих продать биткоины и обвалом курса.
Основная причина, делающая BTC столь привлекательным для спекуляций – верхний предел на количество BTC, равный 21млн. Если когда-нибудь BTC всё-таки заменит золото как эталон для хранения сбережений, то, приравняв стоимость мирового золотого запаса к общей стоимости биткоинов, можно сказать что один BTC будет стоить $71000 – гораздо больше, чем сейчас (практически, на два порядка, даже с учетом последних спекуляций).

Инновации в hardware и software для майнинга

Прогресс шел довольно быстро, причем изменения следовали одно за другим.
В сентябре 2010 возник самый 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

Hi-End CPU (вроде Core i7 990x), подвергнутые оверклокингу, достигли производительности 33 MH/s, а Hi-End GPU от NVidia (вроде GTX 570) 155 MH/s. В то же время GPU от AMD (вроде 7970 за $450) выступали гораздо убедительнее, на уровне 675 MH/s.

Следующий шаг эволюции связан с появлением FPGA майнеров, которые хоть и немного проигрывали видеокартам от AMD в стоимости железа на единицу производительности ($/MH/s), но зато потребляли 60W вместо 200W. Компания под названием Butterfly Labs (BFL) начала продавать FPGA майнеры, которые в итоге могли бы постепенно вытеснить GPU за счет меньшего энергопотребления.

Но на сцену теперь выходят ASIC майнеры, которые дают выигрыш на порядки, по сравнению с FPGA. Благодаря их использованию, суммарная производительность мгновенно взлетает до небес, а вместе с ней и сложность добычи блоков, что неизбежно оставляет не у дел и GPU и FPGA.

Close Menu
Закрыть