История развития майнинга.
Что такое майнинг.
По мнению большинства авторитетных экономистов, активное развитие криптовалют может поспособствовать кардинальному изменению всей финансовой системы мира. Биткоин повлиял не только на финансовые технологии, спровоцировав повышение темпов их развития, усовершенствования. Еще одним направлением стала добыча криптовалюты, более известная как майнинг.
В самом деле, эволюция устройств майнинга всего за несколько лет поразительна. Фактически, монетодобывающая отрасль всего за три года создала новый класс вычислительных машин и прошла путь от давно устаревшего техпроцесса 130 нм до переднего края современной электроники.
Майнинг – это процесс криптографических вычислений. Вычисление виртуальных денег биткоин происходит блоками. Особенность вычисления криптовалюты заключается в том, что чем больше монет добыто, тем меньше размер блока. Изначально в блок входило пятьдесят монет. Через двести десять тысяч блоков, его размер уменьшается в два раза. Такая особенность биткоина позволяет контролировать инфляцию этой криптовалюты.
Процесс майнинга биткоина энергозатратен, он требует затрат ресурсов и времени. Особенность процесса такова, что чем больше блоков добыто, тем больше ресурсов требуется. Общее количество биткоинов, которое может быть добыто не превысит двадцати одного миллиона. Теперь вы понимаете, что в один прекрасный день выгода от добычи биткоинов может стать ниже, чем расходы, связанные с этим процессом. Конечно, это всего лишь предположение.
Майнинг послужил одним из сильнейших толчков дальнейшего развития технологии блокчейн.
Давайте вспомним, какие этапы развития прошел майнинг криптовалюты на примере биткоина.
Майнинг на процессорах.
Легко догадаться, кто стал самым первым майнером в истории Биткоина. Разумеется, это был создатель криптовалюты – таинственный (так как никто его никогда не видел) Сатоши (Сатоси) Накамото. В сообществе широко распространено мнение, что Сатоши долгое время майнил в одиночку и на его кошельках лежит более миллиона Биткоинов.
Однако, обосновать это мнение фактами очень трудно. Единственным доказательством приводят то, что все эти монеты до сих пор не пришли в движение. Но причин этого может быть очень много.
Будем оперировать только известными фактами. Между созданием генезис-блока 3 января 2009 года и публикацией первого клиента сети Bitcoin v0.1 было добыто всего 15 блоков – с 0 до 14. Таким образом, "гарантированный" премайн Сатоши составляет всего 750 BTC. Дальше ему составили конкуренцию другие майнеры.
Сейчас этих людей называют "ранними адептами" – early adopters. Большинство из них неизвестны сообществу. Первая транзакция в сети Bitcoin произошла 12 января 2009 года между Сатоши и Хэлом Финни на сумму 10 BTC. Всего с этого адреса, бесспорно принадлежащего Сатоши, в этот же день было совершено 5 транзакций, на общую сумму 32 BTC.
С технической точки зрения добыча Bitcoin на процессорах не представляет интереса – это обычная операция расчета хэшей по алгоритму SHA256, которая выполняется и во многих других случаях, не связанных с криптовалютой.
Вероятно, Сатоши не предполагал, как быстро начнет развиваться индустрия майнинга. Именно добыча на процессорах ПК, самых массовых чипах в мире, должна была сделать Биткоин по-настоящему децентрализованным. Здесь есть только одна уязвимость – перед ботнетами, которые могут заставить майнить на один кошелек компьютеры десятков тысяч пользователей.
Пока криптовалюта оставалась забавой для гиков, майнинг на CPU был не очень популярен. Первое изменение сложности Bitcoin, показавшее, что майнингом занимается уже несколько сотен процессоров, случилось почти через год после создания генезис-блока – 30 декабря 2009 года.
Самое же большое увеличение сложности за один пересчет – в 4 раза – случилось 16 июля 2010 года в блоке 68544. Такое поведение вызвано появлением публикации о Биткоине 11 июля 2010 года на сайте Slashdot – одного из самых популярных порталов для гиков на тот момент. Всего за несколько дней количество пользователей Bitcoin, а значит и майнеров, выросло во много раз.
Майнинг на видеокартах.
18 июля некто ArtForz впервые запустил майнинговую ферму на GPU и добыл первый блок, используя параллельные вычисления, реализованные в драйвере OpenCL. Так началась эпоха промышленного майнинга.
Процесс перехода на использование видеокарт стал огромным преимуществом, если сравнивать его с майнингом по классической схеме с использованием процессора. Прежде всего, одна видеокарта способна просчитать в несколько десятков раз больше хэшей по сравнению с процессором. Да и одна дешевая материнская плата могла в то время одновременно работать на четырех видеокартах. Чуть позже появились модели с шестью портами. Компьютер, в котором присутствовали два процессора, имел практически такую же стоимость, что и ферма, в которой присутствовало несколько топовых на то время видеокарт. Таким образом, видеокарты сразу отодвинули процессоры на второй план.
На протяжении определенного количества времени, программы используемые для майнинга на видеокартах, все равно не были доступны для рядовых пользователей. Лишь в сентябре 2010 года был впервые опубликован майнер для видеокарт nVidia на базе CUDA, а уже в октябре было презентовано программное обеспечение для видеокарт ATI Radeon на базе OpenCL.
9 февраля 2011 года курс Биткоина на MtGox поравнялся с долларом, и за несколько месяцев без остановок преодолел планку в 20$. Добыча одного блока теперь приносила 1000$, а в сутки добывалось почти на 150 тысяч долларов.
23 августа 2011 года был добыт первый блок децентрализованным пулом – P2Pool. К сожалению, из-за сложной настройки и нестабильности добычи этого пула большинство майнеров до сих пор отдает предпочтение централизованным сервисам, и p2pool влачит жалкое существование, очень редко добывая больше 1 блока в сутки.
7 октября 2011 года впервые появился форк биткоина, получивший название Лайткоин. Его создали на базе альтернативного алгоритма хэширования. Основная задача заключалась в остановке засилья видеокарт и возобновления майнинга с использованием процессоров, однако судьба сложилась так, что спустя два года именно лайткоин стал хорошей площадкой для майнеров, использующих видеокарты, потому что в это время начали активно применяться ASIC-майнеры.
На протяжении почти трех лет видеокарты были бесспорным лидером в сфере майнинга. В конце 2012 года награда за блок была уменьшена в два раза – до 25 биткоинов, но и это не стало причиной для остановки роста сложности. Несмотря на внесение небольших корректировок, она находилась на уровне трех миллионов. Уже в это готовился новый очередной прыжок.
FPGA платы для майнинга.
Еще в 2011 году некоторые энтузиасты начали осознавать, что фермы из видеокарт потребляют слишком много электричества, требуют постоянного внимания и дополнительных затрат. Они начали искать решение, способное сократить расходы.
В то время самым очевидным было использование чипов FPGA – менее универсальных, чем CPU, но более энергоэффективных. FPGA расшифровывается как field-programmable gate array, по-русски — программируемые пользователем вентильные матрицы, ППВМ. В более общем случае они называются ПЛИС — программируемые логические интегральные схемы. FPGA было гораздо проще распараллеливать на одной плате и требования к линиям питания и охлаждению заметно снижались. Итоговое устройство оказалось недешевым удовольствием, но при этом характеризовалось большей стабильностью и компактностью по сравнению с фермой на видеокартах. Причем выигрыш по параметрам энергопотребления превышал отметку 1000%.
Среди производителей FPGA-майнеров можно отметить две компании, позже занявшие гораздо более заметное место в истории:
- Шведская KnC Miner, основанная в сентябре 2012 года, со своим KnC Mars мощностью 6 Гх/с
- Американская Butterfly Labs с двумя устройствами: BitForce SHA256 Single с хэшрейтом 832 Мх/с и Mini Rig с хэшрейтом 25 Гх/с.
Для того времени это было очень мощное оборудование, потреблявшее всего 20 Вт на 1 Гх/с – в 20-30 раз меньше, чем аналогичная ферма из видеокарт. Но и стоило оно соответственно: за Mars просили 6 000 $, а за Mini Rig – 15 000 $. Количество выпущенных устройств не публиковалось.
Все остальные производители не смогли окупить затраты и тем более разработку новых чипов. Со временем все они закрылись. Окупаемость FPGA-майнеров вызывала много вопросов, однако те, кто получил их до начала 2013 года, имели все шансы если не на сверхдоходы, то на достойную прибыль.
Возникновение ASIC.
По сравнению с FPGA, изготавливаемых массово и используемых для решения различных задач, ASIC-чипы заточены под выполнение одной задачи, спроектированной создателями. Тем не менее, скорость их выполнения превосходит показатели любых существующих процессоров широкого применения. Причем разница настолько большая, что один ASIC-майнер, по сути, способен полностью заменить десятки отдельных процессоров.
Есть и обратная сторона – только проектирование и выпуск прототипа чипа ASIC на современных технологиях обходится в несколько миллионов долларов. Это долгий и трудоемкий процесс, положительный результат которого никем не гарантирован. Кроме самого чипа, разработчику приходится делать все – от материнской платы, "обвязки" и системы охлаждения до программного обеспечения, а потом проводить все этапы тестирования.
Самым дальновидным производителям удалось вывести на рынок специализированные чипы еще во время выхода в серию первых FPGA – в период с лета по осень 2012 года. Самым предприимчивым показалось, что брать на себя все риски не было смысла, поскольку сделать это могли сами покупатели. Как результат, были запущены первые предзаказы на покупку ASIC-майнеров.
ASICminer.
Представленная фирма впервые начала свою деятельность 18 июля 2012 года. Проект запустили три китайских гражданина. До сих пор остается неизвестной личность главного основателя и вдохновителя ASICminer – в сообществе его знают только по нику "FriedCat" (Жареный кот). Инвестиции собирались посредством публичных форумов, но в качестве источников выступали далеко не первые встречные люди.
По сравнению с остальными производителями, компания ASICminer применяла совершенно иной подход. На протяжении длительного периода времени торговля не велась в розницу. Основной упор был сделан на крупных инвесторов, получавших взамен акции. Впервые акции появились на открытом рынке после получения прибыли всеми основными инвесторами. Представители ASICminer всегда были готовы ответить абсолютно на любой вопрос, даже если он касается глубоких технических моментов.
В январе 2013 года компания ASICminer разработала первый чип по техническому процессу 130 нм, который в сфере потребительского электронного оборудования давно устарел. Причина выбора в его пользу заключалась в сравнительно небольших затратах. На создание принципиального нового ASICminer было потрачено около 150 тысяч долларов.
Первые майнеры от ASICminer были представлены в виде плат Blade Block Erupter, способных демонстрировать на то время хороший хэшрейт, который составил 10 гигахэш в секунду, причем энергопотребление находилось на уровне всего 100 Ватт. Энергоэффективность, несмотря на грубость технического процесса, в два раза превышала показатели самых передовых на то время чипсетов FPGA.
В одном корпусе можно было установить несколько плат Blade Block Erupter. Каркас был совместим с обычными 19-дюймовыми стойками для серверов. Именно компания ASICminer стала первопроходцем в плане открытия специального дата-центра для осуществления майнинга.
На протяжении весны 2013 года велась активная работа над установкой устройств первой партии, которая была раскуплена всего за один час по цене 12 с половиной тысяч долларов. Покупку сделали акционеры предприятия. Показатель суммарной производительности на то время составлял 40 терахэш в секунду, в то время как 1 января 2013 года показатель хэшрейта биткоина в целом находился на уровне 25 терахэш. Представленный дата-центр на протяжении нескольких месяцев был абсолютным лидером по темпам добычи блоков. Сравниться с ним не мог ни один крупный пул.
Вторая версия плат Blade Block Erupter поступила в продажу по цене 7500 долларов США. Этот майнер, как оказалось позже, стал очень удачным, поэтому разработчики решили модернизировать асик и начать широкомасштабную продажу ASICminer Cube, стоимость которого находилась на уровне семи тысяч долларов. Характеристики составили от 30 до 37 гигахэш, а энергопотребление – до 430 Ватт.
Вместе с Blade Block Erupter появился портативный вариант, получивший название USB Block Erupter. Внутри присутствовал всего один чип, а сам корпус внешне мало чем отличался от обычной флэшки. Брелок имел мощность 330 мегахэш в секунду, сначала продаваясь по цене один биткоин. В первое время на рынке появился очень большой ажиотаж, поскольку гаджеты можно было приобрести десятками и подсоединить к компьютеру посредством хабов. С другой стороны, эта идея оказалась откровенно неудачной. Майнеры начали стремительно дешеветь. Стоимость упала в 30-40 раз. На данный момент стоимость такого девайса на Ибэе варьируется в пределах от пяти до восьми долларов. Эффективность откровенно слабая – устройства хватит лишь для того, чтобы ознакомиться с особенностями работы чипов ASIC и сориентироваться в устройстве схемы.
К концу лета 2013 года ASICminer был вынужден отступить под натиском конкурентов – его чипы быстро устарели, а разработка новых шла медленно. Акции падали. На рынок фирма смогла вернуться только через год.
Avalon.
Компания Avalon была основана Йифу Гуо (Yifu Guo) в сентябре 2012 года. Несмотря на то, что Йифу – чистокровный китаец, он хорошо знаком с европейской культурой и рассчитывал в первую очередь на европейских и американских покупателей.
Команда Avalon начала разработку чипов одновременно с конкурентами, но выпускала только ограниченные партии по высокой цене. Так называемые "батчи" от Авалона возбуждали в сообществе слухи и легенды. Первые ASIC-майнеры были выпущены по технологическому процессу 110 нм, с хэшрейтом по умолчанию 60-65 Гх/с (82-88 Гх/с в разгоне) и энергопотреблением около 700 Вт.
Выпуск первого поколения проходил в три приема:
- Первый батч из 300 устройств продавался на самом старте – в 2012 году по 1300$, когда идея казалась слишком смелой, и начало предпродаж не вызвало сильного ажиотажа. Покупатели получили майнеры в феврале-марте 2013 года. Они окупались буквально за считанные дни и начинали приносить чистую прибыль. Владельцы первой партии от Авалона действительно озолотились, и их пример стал приманкой для покупателей следующих партий. Но они оказались гораздо менее удачливыми.
- Второй батч, уже из 600 майнеров, поступил в продажу в середине февраля по 1500 $ (по курсу в биткоинах – на то время около 50 BTC) и был раскуплен за несколько дней, несмотря на общепринятый в то время скептицизм относительно "асиков". Здесь покупателям повезло гораздо меньше – устройства приходили с большой задержкой и уже побывавшими в употреблении. Однако и они оказались удачным приобретением. Подробный обзор одного из них читайте в этой статье.
- Но третий батч, также из 600 штук, очень сильно подмочил репутацию производителя. Во-первых, цена поднялась почти в 5 раз – 75 BTC по среднему курсу около 100$. И во-вторых, задержка поставок оказалась еще большей – многие покупатели получили свои устройства в июле и даже в августе, когда сложность многократно выросла и на рынок пошли ASIC второго поколения. Большинство владельцев Авалонов третьей партии потеряли деньги и не без причин обвиняли в этом производителя.
Майнеры от Техника Avalon характеризуется стабильностью работы, но на практике выяснилось, что компания пользуется откровенно неудачным контроллером от TP-Link, выпущенным фактически в сыром виде. Он мог постоянно зависать. С такого рода недостатком компании пришлось бороться на протяжении нескольких лет. Однако, компания не сбавила темпа и до сих пор остается в строю после преобразования в Canaan Creative, хотя и потеряла накопленные в начале пути преимущества – теперь Avalon всего лишь один из многих производителей.
Butterfly Labs.
В июне 2012 компания предложила покупателям такой модельный ряд:
- Jalapeno за 149$ и производительностью в 4.5 Гх/с
- SC Single за 1299$ и производительностью в 60 Гх/с
- SC MiniRig за 30 000$ и производительностью в 1 500 Гх/с
В первый же день было выкуплено предзаказов на сумму 250 000$, и в дальнейшем интерес "инвесторов" еще долго не угасал. Чипы были обещаны с 65 нм техпроцессом, энергоэффективностью в 0.9 Вт на 1 Гх/с и в QFN корпусе.
Но когда приступили к делу, оказалось, что создать передовой ASIC гораздо сложнее, чем собрать предзаказы. Сроки отгрузки многократно переносились, энергоэффективность поменялась до 5.5 Вт на 1 Гх/с, корпус изменился с QFN на BGA, а мощности SC MiniRigs снизились до 500 Гх/с – вместо одного "ящика" клиентам было обещано 3!
Первые устройства Jalapeno появились в обзорах в конце апреля и начали приезжать заказчикам только в мае 2013, а массовые отгрузки пошли в июне - июле. В августе рост сложности снизил доходность устройств от BFL до черты окупаемости. А те, кто стоял в конце очереди, получили заказы в последние месяцы 2013 года, когда майнеры от BFL на фоне конкурентов были пригодны только в качестве электрообогревателей.
В августе 2013 года компания анонсировала уникальный 28 нм ASIC - Мonarch, выполненный в формате видеокарты, вставляющийся в обычный слот PCI-e персонального компьютера, но со внешним блоком питания. Второй вариант поставки был с подключением через USB. "Монархи" продавались по следующим расценкам: 300 Гх/с за 1497$ и 600 Гх/с за 2196$.
Незадачливым покупателям, которые еще ожидали заказанные год назад Single и MiniRig, предлагалось сконвертировать свои заказы в "Монархи" с доплатой и подождать еще N*"just two weeks". Таких людей нашлось уже немного. В марте 2014 поставки Монархов действительно начались, но в очень ограниченных количествах. Средств на массовое производство у Butterfly Labs уже не было.
На компанию было подано несколько исков от покупателей за задержки и отказ в возврате, и в конце 2014 года она была на несколько месяцев закрыта FTC - Федеральной Торговой комиссией США. Но в январе 2015 снова открылась и даже выдала некоторое количество компенсаций.
Дальнейшие перспективы Butterfly Labs не внушали оптимизма – доверие сообщества было окончательно потеряно, кроме небольших усовершенствований "Монарха" новых разработок не было. Вскоре "бабочка" криптовалютного майнинга незаметно ушла с рынка.
Майнинг в наши дни.
В наше время добыча биткоин становится все более сложной процедурой, требующей серьезных ресурсов. В связи, с чем небольшие фермы на основе ASIC вынуждены укрупняться. Подобный процесс характерен для развития промышленности. Его прошли практически все отрасли, он описан еще у Маркса. Укрупнение – это будущее майнинга денег биткоин.
Другое направление развития – это снижение расходов на добычу, в первую очередь на электроэнергию. Наиболее рациональный способ – установка на фермах солнечных батарей.
Появилось новое слово в майнинге – использование облачных технологий. Компания, владеющая необходимыми мощностями, взимает плату за аренду облачного оборудования для добычи биткоин.
Также получил распространение не совсем честный способ добычи биткоинов. Для этого вида добычи нужен специальный бот, который осуществляет добычу с чужих устройств без ведома владельца. Бот присоединяется к нескольким компьютерам и с каждого из них понемногу его крадет. В совокупности доход может приравниваться к хорошей ферме.
Удивительно, что буквально за пять лет произошла огромная эволюция устройств для добычи биткоина. Этим не может похвастаться, пожалуй, ни одна другая отрасль.