Майнинг криптовалюты

[CryptoPro]

Майнинг криптовалюты представляет собой процесс создания новых блоков с последующим получением вознаграждения в виде цифровой валюты. Необходимость майнинга связана с недопустимостью двойного расхода одних и тех же средств на счету.

Для майнинга биткойнов можно использовать обычный персональный компьютер, подключенный к глобальной сети интернет. В процессе работы видеокарта производит вычисления по определенному математическому алгоритму, а на счет владельца поступают биткойны или другая цифровая валюта. Процесс майнинга не контролируется каким либо центральным узлом, поэтому безопасность обеспечивается за счет распределенности.

Информация о транзакциях биткойнов находится в логах, которые доступны всем участникам сети.

Суть майнинга криптовалют заключается в нахождении среди множества комбинаций правильного хеша, который соответствует всем новым транзакциям. Подбор ключа обеспечивает майнеру награду в виде криптовалюты. Все участники сети работают параллельно над подбором хеша и как только он находится происходит закрытие блока с транзакциями и все переходят к работе над новым блоком.

Искомый хеш включает в себя хеш последнего блока, сложенные хеши всех транзакций, выполненных за последние 10 минут, а также некоторого рандомного числа. Это число периодически меняется, чтобы искомый хеш соответствовал требованиям системы. За счет этих изменений обеспечивается сложность нахождения хеша, что требует высокой производительности оборудования.

Перевод криптовалюты считается подтвержденным после того, как майнеры закрывают 6 блоков подряд, при условии, что информация о транзакции находится в самом первом из этих блоков. Но большинство торговых сетей считают перевод совершенным, если закрываются два блока, содержащих информацию о транзакции.

Виды майнинга

Proof of Work (PoW)

PoW-майнинг (Доказательство выполнения работы) является классикой майнинга, так как используется для майнинга биткойна и его форков. Принцип работы PoW-майнинга заключается в выполнении весьма сложной вычислительной задачи (хеш-функций), результат которой легко проверяется. В данной ситуации у каждого майнера есть шанс найти блок и получить за него вознаграждение. Но вероятность нахождения блока напрямую зависит от затраченной вычислительной мощности.

PoW-майнинг наделяет блокчейн Bitcoin непревзойденной надежностью однако и затраты на оборудование и расход электроэнергии огромны.

Немного абсурдным является и то, что результаты вычисления хэш-функций нигде, кроме как в самой сети блокчейн, не нужны

Proof of Stake (PoS)

PoS-майнинг (Доказательство доли владения) является альтернативой PoW-майнинга, и отличается тем, что сложность распределяется в соответствии с количеством монет на счетах майнеров. Шансов найти новый блок и получить вознаграждение у того майнера, у которого больше балансом. Участвующие в майнинге токены замораживаются на время процесса.

Из этого следует, что затраты на PoS майнинг в разы ниже, чем на PoW.

Кроме того есть еще другие менее популярные методы майнинга Delegated Proof of Stake (DPoS), Proof of Identity, а также гибридный майнинг, комбинирующий в себе PoW и PoS-майнинг.

Майнинг пул

Заниматься майнингом можно в одиночку, но многие предпочитают пользоваться услугами т.н. майнинг-пулов. Специализированный веб-сервис позволяет более комфортно генерировать криптовалюту. Пользователи по сути сдают в аренду свои вычислительные мощности, а сервис равномерно распределяет между ними задачи. Таким образом, каждый участник пула производит вычисления параллельно, не принимая во внимание решения других майнеров.

Пул для майнинга оплачивает работу участников различными способами. Наиболее распространенными являются следующие варианты:

1. Proportional - после того, как блок закрыт, каждый участник получает оплату, соответствующую его вкладу в решение задачи.
2. PPS - оплачивается каждый присланный фрагмент информации. Высчитывается как отношение вознаграждения за блок к текущей сложности.
3. Score - аналог PPS, только расчет вознаграждения участнику производится по алгоритму владельца пула.

В 2016 году подавляющее большинство майнинг пулов, ориентированных на майнинг биткойна, территориально располагались в Китае. При этом 50% мощности сети была сконцентрирована в трех пулах.
Форжинг

Криптоплатформы второго поколения NXT работают на принципах, в целом совпадающих с майнингом биткойна. Процесс генерирования валюты называется форджинг и он не требует дорогостоящего оборудования. В этом и заключается его основное преимущество.

Безопасность NXT обеспечивается за счет распределенности вычислений и блокчейн технологии. Чтобы защитить блоки от несанкционированных изменений применяется способ Proof-of-stake.

Информация о каждой транзакции пользователя помещается в блок. Создание блока подтверждается другими участниками сети. Предыдущий блок подтверждается пользователем, который выбирается в соответствии с математическими алгоритмами. Таким же способом выбирается майнер для генерирования очередного блока.

Алгоритм выбора пользователя учитывает следующие параметры:

1. Хеш идентификатор предыдущего блока, а также открытый ключ майнера, который создал этот блок.
2. Сумму на счету пользователя.

Чем больше эффективный баланс пользователя, тем выше вероятность выбора его для формирования нового блока. Эффективный баланс - это сумма на счету, которая остается постоянной за последние 1440 блоков. После формирования блока выдается вознаграждение, которое состоит из суммы комиссий за все описанные транзакции в блоке.

В случае регистрации двух одинаковых цепочек блоков от разных пользователей, приоритет отдается блокам с большей кумулятивной сложностью. Этот параметр представляет собой сумму средств, которыми располагали майнеры, создавшие предыдущие блоки. Безопасной считается транзакция, которая получила 10 подтверждений.

Если злоумышленники захотят спланировать атаку на платформу, то для фальсификации им придется сформировать 10 блоков подряд. Затем эти блоки должны будут подтвердить майнеры с высоким эффективным балансом. Подсчитано, что для реализации такого сценария атакующей стороне необходимо аккумулировать у себя 90% всех финансов сети.

Скрытый майнинг

Поскольку майнинг криптовалют можно производить на обычных компьютерах, то существует соблазн заниматься этим незаметно для самих пользователей. Одни майнеры запускают процесс на работе, другие используют корпоративные сервера для генерации цифровой валюты. Существуют еще один способ скрытого майнинга, заключающийся в применении компьютерных вирусов для использования ресурсов ПК в своих целях.

В 2011 году в сети была обнаружена троянская программа, которая при активации на компьютере инициировала процесс скрытого майнинга. Спустя два года, вспыхнула эпидемия компьютерного вируса, который распространялся посредством текстовых сообщений в Skype. Он копировал файлы криптовалютных кошельков пользователей, а также использовал процессор для генерации цифровой валюты.

Популярный торрент-клиент μTorrent, начиная с версии 3.4.2, предлагал инсталлировать дополнительную утилиту EpicScale. С ее помощью якобы производятся распределительные вычисления во время простоя оборудования. Согласно утверждению владельцев μTorrent, программа занимается майнингом биткойна. Причем часть полученной от этого прибыли идет на благотворительные цели.

В 2017 году отмечены факты заражения компьютеров при посещении сайтов, содержащих JavaScript для генерирования цифровых валют. Подобного рода компоненты также найдены в некоторых дополнениях к популярным браузерам.

Облачный майнинг

Индивидуальный майнинг криптовалют с использованием нескольких видеокарт уступает по эффективности крупным фермам, применяющим современное специализированное оборудование. С другой стороны, не каждая компания может позволить себе вложить сразу крупную сумму в покупку нескольких десятков асиков. В этом случае идеальным вариантом будет взаимовыгодный симбиоз, а именно - облачный майнинг.

Идея заключается в следующем. Компания арендует промышленных размеров помещение, закупает необходимое оборудование, подводит все необходимые коммуникации, а также обеспечивает наладку и обслуживание всех технических устройств. Затем она сдает в аренду своим пользователям эти вычислительные мощности. Это чем-то напоминает сервис хостинг-провайдеров, только вместо размещения сайтов клиенты занимаются майнингом криптовалют.

Пользователи получают целый ряд преимуществ. Больше не нужно держать у себя дома множество круглосуточно работающих видеокарт, чистить пыль в кулерах, оплачивать астрономические счета за электроэнергию и думать, куда отводить избыточное тепло. За относительно небольшую арендную плату клиент получает доступ к современному высокопроизводительному оборудованию, для управления которым достаточно иметь всего лишь подключенный к интернету домашний компьютер.

Компания, предоставляющая услуги облачного майнинга, по сути занимается только текущим обслуживанием оборудования и оплатой арендной платы за помещение и счетов за электричество. При этом затраты на покупку оборудования для майнинга покрываются за счет клиентов. Дополнительную прибыль также приносит комиссия, которую компания удерживает с майнеров.

Облачному майнингу присущи также и недостатки. Для майнера всегда существует риск столкнуться с недобросовестной компанией. В результате возникают простои оборудования, несоответствие заявленных параметров реальному состоянию, отсутствие квалифицированной техподдержки и т.д.

Еще одним риском майнига является колебание курса криптовалют, а также постоянное усложнение алгоритмов. Это приводит к тому, что со временем генерировать цифровую валюту становится нерентабельно, поскольку производительность устаревшего оборудования падает и доходы приближаются к стоимости потребляемого электричества.

Сложность майнинга

Сегодня на рынке представлено множество криптовалют. Каждая из них имеет свои алгоритмы, которые определяют сложность майнинга. Рассмотрим этот процесс, применительно к самой популярной цифровой валюте - биткойну.

Сеть биткойна построена на алгоритмах, которые предусматривают закрытие блока за 10 минут. Именно за это время необходимо найти правильный хеш. После того, как закрывается 2016 блоков, происходит пересчет сложности. Если майнеры выполнили эту задачу быстрее, чем закрыли предыдущую партию блоков, то сложность повышается. Именно поэтому требуется все более производительное оборудование для майнинга.

Помимо этого, система также пересматривает и оплату за каждый закрытый блок. Как только общее количество добытой криптовалюты увеличивается в два раза, стоимость закрытого блока падает вдвое. Например, с 2009 по 2014 год за каждый закрытый блок выплачивали 50 биткойнов. После этого сумма вознаграждения была уменьшена вдвое.

Предусмотрено, что общая добыча биткойна не превысит 21 млн. После того, как общий объем добытой криптовалюты составит 75% от максимально возможного, сумма вознаграждения также уменьшится вдвое. А что произойдет после добычи последнего биткойна?

По замыслу создателей системы майнеры будут продолжать получать прибыль. Им будут выплачивать вознаграждение за проверку транзакций внутри системы.