Гайд: как устроен майнинг биткоина
На фоне ралли стоимости BTC растет и интерес к майнингу биткоина. Так, в середине февраля майнеры побили рекорд 2017 года, заработав более $350 млн за одну неделю. В свете этого мы составили краткий обзор индустрии майнинга, в частности, процесса добычи новых биткоинов. Как он устроен, что влияет на доходность, почему майнинг биткоина выгоднее добычи других монет, какое оборудование работает в плюс и почему эра домашнего майнинга закончилась?
Как устроен майнинг биткоина
Сначала кратко о том, что такое блокчейн. Это децентрализованная сеть из блоков, каждый из которых хранит информацию об операциях внутри сети. Блоки идут один за другим в строго хронологическом порядке, в каждом из них есть данные о предыдущих блоках. Поэтому, чтобы внести какие-либо изменения в информацию в блокчейне, пришлось бы переписать всю сеть с самого первого блока.
Майнинг — это процесс поддержания работоспособности блокчейна и создания новых монет в сетях, которые поддерживают алгоритм консенсуса Proof-of-Work (PoW). У блокчейна нет никакого центрального органа управления — все транзакции обрабатываются, проверяются и добавляются в блоки нодами блокчейн-сети, которые называются майнерами.
Майнеры выполняют следующие функции:
- Проводят транзакции и вносят их в блоки. Эти блоки затем добавляются в сеть, за что майнеры получают вознаграждение в монетах сети. Также они следят за тем, чтобы монеты не расходовались дважды.
- Отвечают за децентрализацию: майнеры (и полные клиенты сети Bitcoin) хранят записи этих блоков, чтобы их нельзя было подделать, но можно было проверить каждую отдельную транзакцию.
- Создают новые монеты: майнинг — это единственный способ выпустить в обращение новые монеты.
Сложность и хешрейт сети Bitcoin
Чтобы проверить транзакции и записать их в блок, майнеры с помощью вычислительного оборудования решают математическую головоломку. Этот процесс называется подбором хеш-функции.
Что такое хеш-функция? Хеш-функция, которая также называется функцией свертки, осуществляет преобразование данных любого размера в битовую строку определенный длины. Суть этого процесса заключается в том, чтобы найти хеш заголовка блока, который представлен в виде 64-значного числа. Эта часть блокчейна содержит данные о предыдущем блоке и проведенных в нем операциях. Ее нельзя решить, как пример или уравнение, надо просто перебирать все возможные варианты, пока один из них не окажется верным.
Майнер, который найдет нужное число первым, добавит новый блок в блокчейн и получит вознаграждение за это в виде новых монет сети. Награда поддерживает мотивацию майнеров к работе и поддержанию сети.
Так как сгенерировать блок сложно, нельзя заранее предсказать, какой именно майнер решит хеш-функцию первым и получит вознаграждение. Это во многом лотерея. Но чем мощнее оборудование, тем больше шансов у майнера получить заветные монеты.
Еще два важных показателя майнинга биткоина — сложность и хешрейт.
Хешрейт — это общая вычислительная мощность майнингового оборудования. Он измеряется в мега-, гига-, тера-, пета- и экзахешах в секунду: MH/s, GH/s, TH/s, PH/s и EH/s соответственно.
Сложность майнинга — это показатель того, насколько трудно решить задачу для нахождения нового блока. Этот параметр определяет, как много нужно оборудования для решения хеш-функции и какой мощности оно должно быть. Чем выше сложность, тем сложнее майнеру получить награду.
При этом чем сложнее задачи, тем больше блокчейн-сеть защищена от DDoS-атак и атаки 51%, при которой хакеры захватывают контроль над подтверждением транзакций и генерацией блоков. Ведь чем выше сложность, тем более дорогостоящими становятся подобные атаки.
Уровень сложности майнинга не является постоянным. Этот показатель корректируется каждые 2 016 блоков, или в среднем каждые 14 дней. Чем больше майнеров, тем выше сложность, и наоборот.
Регулирование сложности необходимо, чтобы на решение одной задачи уходило около 10 минут. Если блок находят быстрее, чем за 10 минут, сложность увеличится, если дольше — уменьшится.
Халвинг и размер вознаграждения в сети Bitcoin
Размер награды за блок в сети Bitcoin определен заранее. Сейчас он составляет 6.25 ВТС.
Размер вознаграждения уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков, или примерно каждые 4 года. В 2009 году награда за блок составляла 50 ВТС.
Этот процесс называется халвингом. Он придуман Сатоши Накамото и выполняет несколько функций:
- Ограничивает эмиссию монет. Чем меньше вознаграждение, тем дольше добываются новые монеты. После каждого халвинга количество добываемых ВТС снижается. Например, до мая 2020 года ежедневно добывалось 1 800 биткоинов, а после — 900.
- Предотвращает инфляцию и способствует росту цены ВТС. Так как новых монет вводится в обращение все меньше, постепенно они становятся более дефицитными. То есть вместо того, чтобы обесцениваться по мере выпуска, их цена, наоборот, в долгосрочной перспективе только растет.
- Повышает комиссионный заработок майнеров. Чтобы компенсировать снижение вознаграждения за блок, майнерам приходится повышать комиссии.
Получается, что халвинг — один из основных механизмов, влияющих на предложение ВТС.
Считается, что халвинг положительно сказывается на цене биткоина. После халвингов в 2013 и 2017 годах ВТС вырос в 12 и 13 раз в течение каждого года. После снижения награды в мае 2020 года первая криптовалюта тоже ушла в бычий рынок и побила ценовые рекорды.
Награда за блок биткоина будет снижаться примерно до 2140 года, после чего майнинг биткоина прекратится, так как будет добыто максимальное количество в 21 млн ВТС. О том, что именно случится после того, как будет добыт последний биткоин, читайте в нашем отдельном материале о Bitcoin 2.0.
Помимо награды за блок, майнеры также зарабатывают на комиссиях за совершение транзакций — сейчас это около $20.
Какие монеты можно майнить
Не все криптовалюты можно майнить — только те, чьи блокчейн-сети поддерживают алгоритм консенсуса PoW.
Так, с помощью майнинга создаются новые монеты в таких PoW-протоколах, как Bitcoin, Ethereum (однако сейчас запущен многолетний переход ЕТН на алгоритм консенсуса Proof-of-Stake (PoS), после которого майнинг эфира прекратится), а также в Litecoin, Dogecoin, Bitcoin Cash, Bitcoin Gold, Monero, Dash и Zcash среди прочих. Также на рынке есть монеты на других консенсусных алгоритмах, устройство которых мы подробно разобрали в отдельной статье.
В PoS, которое также называется доказательством долей владения, нет майнинга в классическом понимании этого слова. Новые монеты добываются в нем не за счет решения хеш-функции, а через стейкинг — процесс хранения монет в кошельке за вознаграждение. При этом добычей новых монет занимаются не майнеры, а валидаторы. Чем выше баланс кошелька, тем больше шансов у валидатора сгенерировать блок и получить вознаграждение. Поэтому вычислительная мощность оборудования не важна. Примеры PoS-монет: Binance Coin, Algorand, Cosmos, Dash, EOS, NEO, ICON, Lisk, Stellar, Tezos, TRON, VeChain, Waves, и Firo (бывшая Zcoin).
Биткоин — самая популярная монета для майнинга. И на это есть несколько важных причин. Исторически сложилось, что это первая криптовалюта, запустившая весь крипторынок, а также это самая крупная монета по капитализации. Более того, майнинг биткоина оказался намного выгоднее добычи других валют, таких как, например, ETH или LTC.
Так, по данным The Block, в 2019 году майнеры сети Bitcoin совокупно заработали $5 млрд, а майнеры Ethereum — только $0.7 млрд. В 2020 году доход майнеров ВТС снова составил $5 млрд, а майнеров ETH — $2.12 млрд.
Но стоит отметить, что в этом году разница также начала сокращаться — с начала 2021 года майнеры, которые добывают биткоин, заработали $2.35 млрд, а те, кто поставил на ЕТН — уже $2 млрд. Тем не менее большинство майнеров продолжают добывать именно ВТС.
Майнинг биткоина на GPU, через пулы и в облаке
В самом начале существования сети Bitcoin сложность сети была очень низкая — для майнинга биткоина хватало мощности простого ноутбука. Но по мере развития сети ее сложность значительно выросла. Тогда сообщество стало использовать графические процессоры — видеокарты, GPU.
Помните, в 2017 году их было не достать даже втридорога? На рынке тогда как раз был бум майнинга криптовалют. Далекие от крипторынка люди покупали видеокарты и составляли из них майнинговые фермы: комплекс из нескольких GPU-сразу. Такие устройства работали прямо в квартире, в подвале или гараже. Это была золотая эпоха домашнего майнинга! Но она быстро закончилась.
Далее майнеры перешли на специальные устройства — ASIC (Application-Specific Integrated Circuits, прикладные интегральные схемы), или асики, также объединенные в огромные фермы. ASIC — это оборудование, предназначенное только для решения одной задачи — майнинга конкретной валюты определенного алгоритма.
Но в последние годы на фоне роста хешрейта и сложности сети, а также продолжавшегося медвежьего рынка, самостоятельный майнинг на асиках почти перестал быть выгодным. Сейчас блоки добывают крупные объединения майнеров — майнинговые пулы. Они объединяют свои вычислительные мощности и делят добытые биткоины между участниками пропорционально предоставленным ресурсам. Комиссия пулов составляет от 1 до 7% от вознаграждения.
Это очень популярный способ добычи биткоинов, поэтому большинство ВТС добываются именно пулами. При этом свыше 50% пулов находятся в Китае. Остальные распределены между Россией, Северной Европой, Канадой, Грузией, Казахстаном и Ираном.
При самостоятельном майнинге возможность добыть новый блок — это, скорее, лотерея. Пулы позволяют майнерам иметь постоянный и относительно стабильный доход. Также они помогают добывать несколько монет поочередно, переключаясь (чаще всего автоматически) между различным блокчейн-сетями в пользу наиболее выгодной в данный момент монеты для добычи.
Еще один способ добывать криптовалюты — это облачный майнинг биткоина, то есть аренда вычислительных мощностей у дата-центров. Это вариант для тех, кто хочет зарабатывать на майнинге, но не хочет покупать собственную ферму. Достаточно выбрать подходящий по условиям сервис и заключить контракт на определенный срок, в течение которого сервис майнит за вас на своем оборудовании, а вы компенсируете ему расходы на электричество и платите комиссию сверху. Порог входа обычно — около $100, при этом никакими техническими знаниями обладать не нужно.
Примечательно, что, согласно отчету аналитического агентства TokenInsight, Россия — лидер облачного майнинга в мире.
Что влияет на доходность майнинга биткоина
Конкретную сумму дохода от майнинга биткоина предсказать нельзя. На него влияют стоимость монеты, размер награды майнерам, хешрейт и сложность сети, цены на электричество и майнинговое оборудование и прочее.
На электричество уходит до 85% всех расходов майнеров, остальное — на амортизацию, аренду и обслуживание оборудования.
Цены на электроэнергию сильно разнятся. Средняя стоимость электричества в России — $0.07−$0.08/кВт⋅ч, при этом в Сибири она еще ниже — $0.04/кВт⋅ч. Средняя цена в мире — $0.15/кВт⋅ч. Многие страны, в том числе РФ, устанавливают более низкую цену за промышленную электроэнергию, чтобы стимулировать экономический рост. На практике это означает, что майнинговая ферма в России будет платить в два раза меньше за электроэнергию, чем, например, в США.
Рассчитать прибыльность фермы можно с помощью майнинговых калькуляторов. Например, ASIC Trade, CryptoCompare, NiceHash, WhatToMine.
Выгодно только современное оборудование
В то же время надо учитывать, что из-за высокой конкуренции в этом секторе майнинговое оборудование быстро устаревает. Устройства 2017 года уже не будут работать в плюс — на электричество будете тратить больше, чем в итоге заработаете ВТС. Поэтому добывать монеты можно только на оборудовании последних поколений.
Добывать биткоины выгодно только на майнерах нового поколения, например, асиках не старше Antminer S17 или S19 — с мощностью от 75 TH/s. На них майнинг будет выгоден при любой цене ВТС выше $5 000–$6 000. Некоторые асики могут справиться с падением ниже $5 000, если они работают с электричеством, которое стоит менее $0.05 /кВт⋅ч. Более старые устройства, например, Antminer S9, Bitfury B8 и Bitmain S9, при нынешних ценах тоже приносят прибыль, но в течение ближайших лет должны перестать быть выгодными.
Майнинг сменяется стейкингом
PoW-консенсус когда-то стал технологическим прорывом, но сейчас уже считается устаревшим способом достижения согласия всех майнеров в сети. Новые проекты его не используют, предпочитая другие консенсусные алгоритмы. Так, среди главных недостатков PoW стоит отметить:
- Низкую скорость. В сети Bitcoin проходит всего 7–10 операций в секунду, в Ethereum — 15.
- Высокие комиссии. Сети PoW-перегружены, что может поднимать комиссии до десятков долларов, как это происходит сейчас.
- Энергозатратность. На добычу биткоинов тратится слишком много энергии — множество майнеров конкурируют между собой за право добавить новый блок, однако его получает только один. Таким образом огромное количество электроэнергии тратится впустую. Например, майнинг биткоина расходует больше энергии, чем Аргентина или Украина.
Все это мешает массовому ежедневному использованию криптовалют на базе PoW-блокчейнов.
Также немаловажно и то, что доходность майнинга биткоина падает. Несмотря на бычий рынок в прошлом году, доходы майнеров ВТС остались на старом уровне. Из-за роста сложности сети и халвинга постепенно прибыль майнеров продолжит снижаться.
Поэтому на смену PoW-майнингу приходит стейкинг в PoS- и DPoS-алгоритмах консенсуса (DPoS — Delegated Proof-of-Stake, делегированное доказательство доли владения). Такой способ добычи новых монет дешевле, экологичнее и децентрализованнее. Средняя доходность стейкинга — от 5 до 10%.
Заключение
Важно понимать, что эпоха домашнего майнинга биткоина закончилась. Купить несколько видеокарт и окупить их за пару месяцев не выйдет. Сейчас срок окупаемости асиков составляет около года. А минимальные вложения — от нескольких сотен тысяч рублей.
Но это не означает, что майнинг биткоина умирает. Напротив — в долгосрочной перспективе его добыча выгоднее и надежнее майнинга большинства других монет.
В отличие от многих неизвестных альткоинов, ВТС с нами надолго. Уверены, что речь как минимум о десятилетиях. И все это время сети Bitcoin будут нужны майнеры.
