Осторожно! Много текста.
Криптовалютный майнинг используется для проверки и подтверждения транзакций в блокчейне, а также создания новых единиц криптовалюты.
Работа майнеров требует немалых вычислительных ресурсов, но она необходима для обеспечения безопасности блокчейн-сети.
Что такое майнинг криптовалют
Криптовалютный майнинг обеспечивает безопасность и децентрализацию криптовалют (таких как биткоин), основанных на механизме консенсуса Proof of Work (PoW). В ходе этого процесса транзакции пользователей проверяются и добавляются в публичный реестр блокчейна. Таким образом, именно майнинг обеспечивает функционирование Биткоина без необходимости в централизованном органе управления.
Майнинг также отвечает за добавление новых монет в обращение. При этом майнинг криптовалют строго регламентируется набором правил, которые управляют процессом и предотвращают произвольное создание новых монет. Эти правила встроены в базовые протоколы криптовалют и распространяются на всю сеть из тысяч нод.
Для создания новых единиц криптовалюты майнеры задействуют вычислительные мощности, решая сложные криптографические головоломки. Первый майнер, нашедший решение, добавляет свой блок в блокчейн и получает вознаграждение за блок.
Как работает майнинг криптовалюты?
Все новые транзакции в блокчейне отправляются в так называемый пул памяти. Задача майнера заключается в том, чтобы проверить достоверность транзакций в обработке и объединить их в блоки.
Блок можно представить в виде страницы реестра блокчейна, куда вносятся несколько транзакций (вместе с другими данными). В частности, майнинг-нода отвечает за сбор неподтвержденных транзакций из пула памяти и их объединение в блок-кандидат.
После этого майнер пытается преобразовать свой блок-кандидат в подтвержденный блок. Для этого необходимо найти решение сложной математической задачи, затратив немало вычислительной мощности. За каждый успешно созданный блок майнер получает вознаграждение, состоящее из новых единиц криптовалюты и комиссий за транзакции. Далее мы рассмотрим этот процесс в деталях.
Шаг 1. Хеширование транзакций
На первом этапе майнер извлекает необработанные транзакции из пула памяти и поочередно хеширует их. При хешировании каждой части данных майнер получает результат фиксированного размера под названием хеш.
В контексте майнинга хеш каждой транзакции состоит из строки цифр и букв, которая служит идентификатором. Хеш транзакции содержит всю информацию, содержащуюся в этой транзакции.
Помимо хеширования и подтверждения каждой транзакции по отдельности, майнер также добавляет собственную транзакцию, в которой он отправляет себе вознаграждение за блок. Эта транзакция называется coinbase, и она генерирует новые монеты. В большинстве случаев транзакция coinbase первой добавляется в новый блок, и за ней следуют все остальные неподтвержденные транзакции.
Шаг 2. Создание дерева Меркла
После хеширования каждой транзакции хеши организуются в структуру под названием дерево Меркла (или хеш-дерево). Дерево Меркла формируется путем организации хешей транзакции в пары с их последующим хешированием.
Затем новые полученные хеши объединяются в пары и снова хешируются. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет получен один хеш. Этот последний хеш также называется корневым хешем (или корнем Меркла) и включает в себя все предыдущие хеши, которые использовались для его создания.
Шаг 3. Поиск действительного заголовка блока (хеша блока)
Заголовок блока выступает в качестве идентификатора для каждого отдельного блока, то есть каждый блок имеет уникальный хеш. При создании нового блока майнеры объединяют хеш предыдущего блока с корневым хешем своего блока-кандидата, чтобы получить новый хеш блока. Помимо этого, они также добавляют произвольное число под названием nonce.
Таким образом, при попытке подтверждения своего блока-кандидата майнер должен объединить корневой хеш, хеш предыдущего блока и значение nonce, а затем хешировать их. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет найден действительный хеш.
Корневой хеш и хеш предыдущего блока нельзя изменить, поэтому майнеры должны менять значение nonce, пока не будет найден действительный хеш. Этот хеш должен быть меньше целевого значения, определенного протоколом. При майнинге в сети Биткоина хеш блока должен начинаться с определенного количества нулей (это называется сложностью майнинга).
Шаг 4. Передача блока
Как мы выяснили, майнерам приходится многократно хешировать заголовок блока с разными значениями nonce. Они делают это до тех пор, пока не найдут действительный хеш блока, после чего майнер передает этот блок в сеть. Все остальные ноды проверяют действительность блока и хеша и, если все верно, добавляют его в свою копию блокчейна.
В этот момент блок-кандидат становится подтвержденным, и все майнеры переходят к майнингу следующего. Те майнеры, которые не успели найти действительный хеш, удаляют свой блок-кандидат, и начинают все заново.
Что делать, если одновременно добываются два блока?
Иногда два майнера одновременно передают действительный блок, и в сети появляются два конкурирующих блока. Тогда майнеры переходят к майнингу следующего блока на основе переданного ими блока. Это приводит к (временному) разделению сети на две версии блокчейна.
Конкуренция продолжается до тех пор, пока не будет добыт следующий блок, опередивший все блоки-конкуренты. После создания нового блока предыдущий блок этого же майнера будет считаться победителем. Брошенный блок другого майнера называется сиротским или отцепленным. Все майнеры, выбравшие этот блок, переключаются на блок-победитель и продолжают майнинг на его основе.
Что такое сложность майнинга
Сложность майнинга постоянно регулируется протоколом для обеспечения стабильных темпов создания новых блоков и, в свою очередь, предсказуемой эмиссии новых монет. Сложность меняется в зависимости от объема вычислительной мощности (хешрейта) сети.
Таким образом, каждый раз, когда к сети присоединяются новые майнеры и растет конкуренция, сложность хеширования возрастает, предотвращая сокращение среднего времени создания блока. И наоборот, если множество майнеров покинут сеть, сложность хеширования снизится, и создать новый блок станет легче. Такие корректировки поддерживают стабильное время создания блока, независимо от общей вычислительной мощности сети.
Типы майнинга криптовалюты
Существует несколько способов майнить криптовалюту. Оборудование и процесс майнинга постоянно меняются по мере появления новых устройств и алгоритмов консенсуса. Обычно майнеры используют специализированные вычислительные установки для решения сложных криптографических уравнений. Давайте рассмотрим самые распространенные способы майнинга.
Майнинг с помощью процессора
Майнинг с помощью центрального процессора (ЦП) предполагает использование ЦП компьютера для выполнения хеширования в консенсусе PoW. В первые годы существования Биткоина стоимость майнинга и требования к участникам были довольно низкими, а с его сложностью мог справиться процессор обычного компьютера. В результате любой желающий мог майнить BTC и другие криптовалюты.
Однако по мере увеличения количества майнеров хешрейт сети рос, а вместе с ней и сложность прибыльного майнинга. Кроме того, появление специализированного оборудования с большей вычислительной мощностью сделало майнинг на процессорах практически невозможным. Сейчас майнинг с помощью ЦП — это нежизнеспособный вариант, поскольку все майнеры используют специализированное оборудование.
Майнинг с помощью графического процессора
Графические процессоры (GPU) предназначены для одновременной обработки широкого спектра операций. Хотя они, как правило, используются для видеоигр или рендеринга графики, их также можно использовать и для майнинга.
Стоимость графических процессоров относительно невысока и, в отличие от оборудования для майнинга ASIC, они могут выполнять множество разных задач. Их также можно использовать для майнинга некоторых альткоинов, но эффективность будет зависеть от алгоритма и сложности майнинга.
Майнинг с помощью ASIC
Интегральная схема специального назначения (ASIC) предназначена для одной конкретной цели. В пространстве криптовалют так называют специализированное оборудование, разработанное для майнинга. Майнинг на устройствах ASIC высокоэффективен, но требует немалых затрат. Поскольку оборудование ASIC — это передовые технологии в сфере майнинга, такие установки обходятся гораздо дороже, чем использование центральных или графических процессоров.
Кроме того, в результате постоянного развития ASIC предыдущие модели быстро устаревают и нуждаются в регулярной замене. Даже без учета затрат на электроэнергию, необходимость покупать новые установки ASIC делает майнинг на них крайне дорогостоящим.
Майнинг-пулы
Поскольку майнеры конкурируют, стремясь получить вознаграждение за блок, вероятность найти действительный хеш крайне мала. У майнеров с небольшими вычислительными мощностями очень мало шансов самостоятельно найти следующий блок. Для решения этой проблемы были созданы майнинг-пулы.
Майнинг-пулы — это группы майнеров, которые объединяют свои ресурсы (мощность хеширования) с целью увеличить вероятность обнаружения блока и получить вознаграждение. Если пул успешно находит блок, майнеры в пуле делят вознаграждение между собой в соответствии с выполненным объемом работы.
Майнинг-пулы привлекательны для независимых майнеров, так как они позволяют сократить затраты на оборудование и электричество, но доминирование этих пулов в майнинге повышает риск атаки на сеть до 51%.
Что такое майнинг биткоина и как он работает
Биткоин — это наиболее известная криптовалюта, прошедшая проверку временем. Биткоины можно майнить на основе алгоритма консенсуса PoW.
PoW — это механизм консенсуса блокчейна, созданный Сатоши Накамото и представленный в 2008 году в whitepaper Биткоина. PoW определяет, как сеть блокчейна достигает консенсуса между всеми распределенными участниками без вовлечения сторонних посредников. В рамках этого механизма злоумышленникам потребуются значительные вычислительные мощности для совершения атаки.
Как мы упоминали выше, майнеры проверяют транзакции в сети с механизмом PoW и конкурируют в решении сложных криптографических головоломок с помощью специализированного оборудования для майнинга. Первый майнер, которому удается найти решение этих математических задач, добавляет свой блок в блокчейн и получает вознаграждение за блок.
Размер криптовалютного вознаграждения зависит от используемого блокчейна. Например, по состоянию на декабрь 2021 года в блокчейне Биткоина вознаграждение за блок составляет 6,25 BTC. В Биткоине используется механизм халвинга, который сокращает вознаграждение в BTC наполовину каждые 210 000 блоков (примерно раз в четыре года).
Прибыльность майнинга криптовалют в 2023 году
На криптовалюте вполне возможно зарабатывать, однако это требует тщательного изучения, управления рисками и проведения исследований. Также необходимо грамотно инвестировать средства и учитывать затраты на оборудование, волатильность цен на криптовалюту и возможные изменения в криптовалютном протоколе. Для обеспечения защиты майнеры применяют методы управления рисками и заранее оценивают потенциальные затраты и выгоды от майнинга.
Прибыльность майнинга криптовалют зависит от нескольких факторов, один из которых — изменения цен на криптовалюту. Когда цены растут, фиатная стоимость вознаграждения за майнинг также увеличивается. И наоборот, прибыльность будет снижаться вместе со снижением цен.
Эффективность оборудования для майнинга — это ключевой фактор, определяющий прибыльность майнинга. Оборудование для майнинга может быть дорогостоящим, поэтому майнеры должны соизмерять стоимость своих установок с потенциальной прибылью, которую они могут получить. Еще один важный фактор — стоимость электроэнергии. Слишком высокие затраты на электричество могут превзойти доходы и сделать майнинг нерентабельным.
Кроме того, оборудование для майнинга нужно регулярно менять, поскольку оно быстро устаревает. Новые модели будут более производительными, а потому майнеры без финансовой возможности обновить свои установки не смогут сохранять конкурентоспособность.
И последнее, но не менее важное, — это изменения на уровне протокола. Например, снижение курса биткоина в два раза может повлиять на прибыльность майнинга, поскольку оно сократит вознаграждение за блок вдвое. Кроме того, в сентябре 2022 года Ethereum полностью перешел от механизма консенсуса PoW к механизму Proof of Stake (PoS), полностью исключив майнинг из сети.
В заключение
Майнинг криптовалюты — это важная часть Биткоина и других блокчейнов с механизмом PoW, обеспечивающая безопасность этих сетей и стабильную эмиссию новых монет. Кроме того, майнинг может стать источником пассивного дохода для майнеров. Больше информации можно найти в нашей статье с пошаговыми инструкциями Как майнить криптовалюту.
Майнинг имеет свои преимущества и недостатки и привлекает майнеров возможностью получать доход от вознаграждений за блоки. Однако на прибыль от майнинга влияет целый ряд факторов, в том числе стоимость электроэнергии и рыночные цены. Если вы заинтересованы в майнинге криптовалют, сначала проведите собственное исследование и оцените все потенциальные риски.
Рекомендуемая литература
Предупреждение о рисках и отказ от ответственности: следующие материалы предоставляются на условиях «как есть» без каких-либо гарантий исключительно для общих справочных и образовательных целей. Эта информация не должна рассматриваться как финансовая, юридическая консультация или рекомендация по приобретению какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует самостоятельно обратиться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Поскольку статья написана сторонним автором, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат стороннему автору и необязательно отражают точку зрения Binance Academy. Для получения более подробной информации перейдите по ссылке. Стоимость цифровых активов может быть волатильной. Стоимость инвестированных средств может увеличиваться и уменьшаться. Вы можете не вернуть инвестированные средства. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения. Binance Academy не несет ответственность за ваши возможные убытки. Данная информация не является финансовой, юридической или профессиональной рекомендацией. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашими Условиями использования и Предупреждением о рисках.