Майнинг

Майнинг (от англ. mining — добыча полезных ископаемых) — деятельность по поддержанию распределенной платформы и созданию новых блоков с возможностью получить вознаграждение в форме эмитированной валюты и комиссионных сборов в различных криптовалютах, в частности в Биткойн. Производимые вычисления требуются для обеспечения защиты от повторного расходования одних и тех же единиц валюты, а связь майнинга с эмиссией стимулирует людей расходовать свои вычислительные мощности и поддерживать работу сетей.

Принцип работы

Суть майнинга заключается в подборе такого значения Nonce, которая позволит получить хеш, содержащий определённое количество нулей в начале этого хеша.

Количество нулей в хеше выбирается таким образом, чтобы каждый блок появлялся на свет приблизительно раз в 6-10 минут.

Выглядит это примерно так:

"Hello, world!0" => 1312af178c253f84028d480a6adc1e25e81caa44c749ec81976192e2ec934c64
"Hello, world!1" => e9afc424b79e4f6ab42d99c81156d3a17228d6e1eef4139be78e948a9332a7d8
"Hello, world!2" => ae37343a357a8297591625e7134cbea22f5928be8ca2a32aa475cf05fd4266b7
...
"Hello, world!4248" => 6e110d98b388e77e9c6f042ac6b497cec46660deef75a55ebc7cfdf65cc0b965
"Hello, world!4249" => c004190b822f1669cac8dc37e761cb73652e7832fb814565702245cf26ebb9e6
"Hello, world!4250" => 0000c3af42fc31103f1fdc0151fa747ff87349a4714df7cc52ea464e12dcd4e9

Майнинг биткойнов

Система Биткойн предусматривает только одну возможность для дополнительной эмиссии — новые биткойны получает в качестве вознаграждения тот, кто сгенерировал очередной блок. Полученное вознаграждение за блоки можно использовать после получения 120 подтверждений (то есть, сеть разрешает тратить вознаграждение примерно через 20 часов).

Вероятность получения награды соло-майнером в произвольный десятиминутный период приблизительно равна соотношению его вычислительной мощности к вычислительной мощности всей сети. И если это соотношение очень маленькое, то вероятность получения награды даже за длительный промежуток времени также будет низкой. Желающие получить возможно большее вознаграждение стремились задействовать как можно бо́льшие вычислительные мощности. В первых версиях клиента была кнопка «сгенерировать новые биткойны».

Особенность задачи майнинга позволяла применить максимальное распараллеливание вычислений. В силу специфики строения, для этого хорошо подошли графические процессоры (GPU) с небольшой дополнительной программой (в сотни раз производительнее CPU) и платы с FPGA (производительность сравнима с видеокартами, но превосходят их по энергоэффективности). После этого используемый в стандартном клиенте майнинг при помощи центрального процессора оказался нецелесообразным из-за слишком малой вероятности получить вознаграждение, и кнопку убрали. Затем начался выпуск специализированных процессоров (ASIC), выполняющих исключительно вычисление хешей для сети Биткойн, более производительных и энергоэффективных, чем GPU и FPGA, и тем более CPU. Примерно с 2012—2013 года майнинг распространённых криптовалют на чем-либо кроме специализированных чипов, в том числе на видеокартах стал невыгодным — стоимость потребляемой электроэнергии превышает средний результат. Например, к началу 2015 года сложность майнинга наиболее известной криптовалюты Bitcoin выросла в 10 тысяч раз.

Десятки стартапов разрабатывали собственные реализации ASIC-майнеров, при этом новые, более производительные поколения чипов могли выходить каждые полгода (обычно плотность размещения транзисторов в логических схемах удваивается за 2 года).

С переходом майнинга на ASIC стали появляться компании, занимающиеся майнингом в промышленных масштабах, размещающие крупные установки майнинга в местах с дешевым электричеством и, иногда, не слишком высокой температурой окружающего воздуха, в частности во Внутренней Монголии (Китай). Некоторые из подобных компаний позиционируют себя в качестве «облачных», продавая часть своих ресурсов в аренду, хотя среди подобных предложений, по свидетельству директора Genesis Mining, высок уровень мошенничества (некоторые продавцы вообще не обладали майнинговыми мощностями)

На начало 2015 года общее потребление электричества мировыми майнерами Биткоин оценивалась как минимум в 1,46 ТВт·ч ежегодно (при условии использования всеми наиболее энергоэффективных ASIC), что соответствует средней мощности в 160 МВт.

Пулы

Для уменьшения влияния фактора удачи и более равномерного и предсказуемого получения биткойнов майнеры используют специализированные веб-службы — пулы (от англ. pool — общий фонд). Пользователи предоставляют пулу свои вычислительные мощности. Особенность задачи позволяет применить максимальное распараллеливание вычислений, когда каждый участник ищет свой вариант решения без увязки его результатов с решениями других. Часто выплаты майнеру рассчитываются исходя из отправленных им пулу шар (shares) (блоков с хешем, который подошёл бы при сложности равной единице). В среднем нужно 2³² операций хеширования для нахождения одной шары. Для нахождения блока в среднем требуется количество шар, равное текущей сложности.

В свою очередь, пул, осуществляя соло-майнинг, распределяет полученные им биткойны между пользователями, в соответствии с установленными владельцем пула правилами. Существуют 3 основных вида начисления наград:

• Proportional — После нахождения пулом блока награда делится пропорционально вкладу каждого участника.
• PPS — Вознаграждается каждая присланная шара. Оценивается как текущее вознаграждение за блок, деленные на текущую сложность.
• Score — Оценочная система вознаграждения шар, алгоритм определяется организатором пула.

У этих типов начисления есть следующие популярные варианты:

• SMPPS — Аналогично PPS, но пул никогда не передаёт пользователям больше, чем реально получил сам. Разница между реальным получением награды пулом и вознаграждением шары в PPS, если таковая есть, компенсируется постепенно.
• ESMPPS — Аналогично SMPPS, но уравнивает приоритеты вознаграждения постоянным и новым участникам пула.
• RSMPPS — Аналогично SMPPS, но первыми в очереди на вознаграждение ставятся новые пользователи.
• PPLNS — Аналогично Proportional, но деление награды осуществляется пропорционально вкладу в последние сложность присланных на пул шар, умноженному на N, где N обычно равно 2.

По состоянию на 2016 год большинство крупных пулов майнинга Bitcoin находятся в КНР: по состоянию на март 2016 года более половины мощности сети разделена между тремя крупными китайскими пулами , четвертое место занимает пул компании BitFury — одного из первых производителей майнинговых чипов и основанной выходцами из постсоветского пространства.

Эмиссия

Выпуск новых биткойнов децентрализован, не зависит от какого-либо регулирующего органа, объём эмиссии известен заранее (см. график количества биткойнов до 2033 года). Стандартную порцию новых биткойнов в качестве вознаграждения получает тот, кто добавил очередной блок в базу транзакций. Вероятность успеха пропорциональна доле задействованной вычислительной мощности в суммарной мощности сети Биткойн, но результат в конкретный момент носит случайный характер. После формирования каждых 210 000 блоков (приблизительно раз в 4 года) запрограммировано размер вознаграждения уменьшать вдвое, то есть его значение является убывающей геометрической прогрессией. Общий объём эмиссии биткойнов ограничен как сумма членов убывающей геометрической прогрессии и не превысит 21 миллион. На май 2014 года в обращении находилось 12,7 миллионов биткойнов.

Первоначально размер эмиссии при создании блока составлял 50 биткойнов. 28 ноября 2012 года произошло первое уменьшение эмиссионной награды с 50 до 25 биткойн. Следующее уменьшение в два раза произошло 9 июля 2016 года. В 2131 году эмиссия будет остановлена вовсе (размер вознаграждения 50 → 25 → 12.5 → … → 0). Формирование блоков продолжится и далее, но за них уже не будет начисляться вознаграждение новыми биткойнами. Предполагается, что постепенно основным источником вознаграждения за формирования новых блоков станут комиссионные сборы.

Полученное вознаграждение за блоки можно использовать после получения 120 подтверждений (то есть, система разрешает тратить вознаграждение примерно через 20 часов).

Размер вознаграждения, зачисляемого первой транзакцией, является суммой всех комиссий у транзакций, включённых в блок, и фиксированного значения.

Скрытый майнинг

Для генерации криптовалют, в частности биткойнов (до массового появления майнинга на ASIC — специализированных процессорах), было возможно скрытое использование чужих ресурсов, например запуск майнеров работниками на корпоративных серверах, или внедрение майнеров в состав нагрузки вирусов и троянов для получения прибыли от заражения компьютеров.

В июне 2011 года Symantec заявила, что майнинг может быть запущен на ботнетах. В отчёте за второй квартал 2011 года Лаборатория Касперского сообщила о троянском модуле, который занимался скрытым майнингом.

В апреле 2013 была зафиксирована крупная эпидемия вирусного распространения через текстовые сообщения в Skype троянских программ, цель которых поиск и кража файлов wallet.dat и скрытый майнинг на CPU.

При установке торрент-клиента μTorrent (версия 3.4.2 build 28913 и позднее) предлагается установить дополнительную программу EpicScale, которая позволяет использовать ресурсы компьютера во время простоя для распределённых вычислений. Представители μTorrent заверяют, что в настоящее время сеть EpicScale используется для майнинга криптовалюты (без уточнения названия), часть полученных средств идут на финансирование компании, часть — на благотворительность. Согласно ряду публикаций, EpicScale майнит биткойны. В других публикациях сообщается о майнинге Litecoin.

Неравенство между ранними и поздними майнерами

Правила эмиссии биткойнов дали больше преимуществ тем, кто занялся майнингом при небольшой совокупной мощности сети. Так, количество работы, необходимое для генерации блока, уже на 2013 год составляло более чем в полмиллиона раз больше, чем при запуске сети. При увеличении суммарной вычислительной мощности майнеров генерация становится более энерго- и аппаратнозатратной. Это сопровождается запланированным уменьшением размера награды за майнинг.

См. также

• Cloud mining (англ.)

Ссылки

• [en.bitcoin.it/wiki/Mining_hardware_comparison Сравнение оборудования пригодного для эмиссии биткойнов], Bitcoin wiki
• [cryptor.net/kriptovalyuty/vredonosnye-strategii-maynerov-kak-obmanut-set-i-uyti-nezamechennym Вредоносные стратегии майнеров: как обмануть сеть и уйти незамеченным] // — [cryptor.net/ Криптор], 29 июля 2015 года, по материалам [arxiv.org/abs/1402.1718 arXiv:1402.1718] (англ.)

Отрывок, характеризующий Майнинг

Одним из самых осязательных и выгодных отступлений от так называемых правил войны есть действие разрозненных людей против людей, жмущихся в кучу. Такого рода действия всегда проявляются в войне, принимающей народный характер. Действия эти состоят в том, что, вместо того чтобы становиться толпой против толпы, люди расходятся врозь, нападают поодиночке и тотчас же бегут, когда на них нападают большими силами, а потом опять нападают, когда представляется случай. Это делали гверильясы в Испании; это делали горцы на Кавказе; это делали русские в 1812 м году.
Войну такого рода назвали партизанскою и полагали, что, назвав ее так, объяснили ее значение. Между тем такого рода война не только не подходит ни под какие правила, но прямо противоположна известному и признанному за непогрешимое тактическому правилу. Правило это говорит, что атакующий должен сосредоточивать свои войска с тем, чтобы в момент боя быть сильнее противника.
Партизанская война (всегда успешная, как показывает история) прямо противуположна этому правилу.
Противоречие это происходит оттого, что военная наука принимает силу войск тождественною с их числительностию. Военная наука говорит, что чем больше войска, тем больше силы. Les gros bataillons ont toujours raison. [Право всегда на стороне больших армий.]
Говоря это, военная наука подобна той механике, которая, основываясь на рассмотрении сил только по отношению к их массам, сказала бы, что силы равны или не равны между собою, потому что равны или не равны их массы.
Сила (количество движения) есть произведение из массы на скорость.
В военном деле сила войска есть также произведение из массы на что то такое, на какое то неизвестное х.
Военная наука, видя в истории бесчисленное количество примеров того, что масса войск не совпадает с силой, что малые отряды побеждают большие, смутно признает существование этого неизвестного множителя и старается отыскать его то в геометрическом построении, то в вооружении, то – самое обыкновенное – в гениальности полководцев. Но подстановление всех этих значений множителя не доставляет результатов, согласных с историческими фактами.
А между тем стоит только отрешиться от установившегося, в угоду героям, ложного взгляда на действительность распоряжений высших властей во время войны для того, чтобы отыскать этот неизвестный х.
Х этот есть дух войска, то есть большее или меньшее желание драться и подвергать себя опасностям всех людей, составляющих войско, совершенно независимо от того, дерутся ли люди под командой гениев или не гениев, в трех или двух линиях, дубинами или ружьями, стреляющими тридцать раз в минуту. Люди, имеющие наибольшее желание драться, всегда поставят себя и в наивыгоднейшие условия для драки.
Дух войска – есть множитель на массу, дающий произведение силы. Определить и выразить значение духа войска, этого неизвестного множителя, есть задача науки.
Задача эта возможна только тогда, когда мы перестанем произвольно подставлять вместо значения всего неизвестного Х те условия, при которых проявляется сила, как то: распоряжения полководца, вооружение и т. д., принимая их за значение множителя, а признаем это неизвестное во всей его цельности, то есть как большее или меньшее желание драться и подвергать себя опасности. Тогда только, выражая уравнениями известные исторические факты, из сравнения относительного значения этого неизвестного можно надеяться на определение самого неизвестного.
Десять человек, батальонов или дивизий, сражаясь с пятнадцатью человеками, батальонами или дивизиями, победили пятнадцать, то есть убили и забрали в плен всех без остатка и сами потеряли четыре; стало быть, уничтожились с одной стороны четыре, с другой стороны пятнадцать. Следовательно, четыре были равны пятнадцати, и, следовательно, 4а:=15у. Следовательно, ж: г/==15:4. Уравнение это не дает значения неизвестного, но оно дает отношение между двумя неизвестными. И из подведения под таковые уравнения исторических различно взятых единиц (сражений, кампаний, периодов войн) получатся ряды чисел, в которых должны существовать и могут быть открыты законы.
Тактическое правило о том, что надо действовать массами при наступлении и разрозненно при отступлении, бессознательно подтверждает только ту истину, что сила войска зависит от его духа. Для того чтобы вести людей под ядра, нужно больше дисциплины, достигаемой только движением в массах, чем для того, чтобы отбиваться от нападающих. Но правило это, при котором упускается из вида дух войска, беспрестанно оказывается неверным и в особенности поразительно противоречит действительности там, где является сильный подъем или упадок духа войска, – во всех народных войнах.
Французы, отступая в 1812 м году, хотя и должны бы защищаться отдельно, по тактике, жмутся в кучу, потому что дух войска упал так, что только масса сдерживает войско вместе. Русские, напротив, по тактике должны бы были нападать массой, на деле же раздробляются, потому что дух поднят так, что отдельные лица бьют без приказания французов и не нуждаются в принуждении для того, чтобы подвергать себя трудам и опасностям.


Так называемая партизанская война началась со вступления неприятеля в Смоленск.
Прежде чем партизанская война была официально принята нашим правительством, уже тысячи людей неприятельской армии – отсталые мародеры, фуражиры – были истреблены казаками и мужиками, побивавшими этих людей так же бессознательно, как бессознательно собаки загрызают забеглую бешеную собаку. Денис Давыдов своим русским чутьем первый понял значение той страшной дубины, которая, не спрашивая правил военного искусства, уничтожала французов, и ему принадлежит слава первого шага для узаконения этого приема войны.
24 го августа был учрежден первый партизанский отряд Давыдова, и вслед за его отрядом стали учреждаться другие. Чем дальше подвигалась кампания, тем более увеличивалось число этих отрядов.
Партизаны уничтожали Великую армию по частям. Они подбирали те отпадавшие листья, которые сами собою сыпались с иссохшего дерева – французского войска, и иногда трясли это дерево. В октябре, в то время как французы бежали к Смоленску, этих партий различных величин и характеров были сотни. Были партии, перенимавшие все приемы армии, с пехотой, артиллерией, штабами, с удобствами жизни; были одни казачьи, кавалерийские; были мелкие, сборные, пешие и конные, были мужицкие и помещичьи, никому не известные. Был дьячок начальником партии, взявший в месяц несколько сот пленных. Была старостиха Василиса, побившая сотни французов.
Последние числа октября было время самого разгара партизанской войны. Тот первый период этой войны, во время которого партизаны, сами удивляясь своей дерзости, боялись всякую минуту быть пойманными и окруженными французами и, не расседлывая и почти не слезая с лошадей, прятались по лесам, ожидая всякую минуту погони, – уже прошел. Теперь уже война эта определилась, всем стало ясно, что можно было предпринять с французами и чего нельзя было предпринимать. Теперь уже только те начальники отрядов, которые с штабами, по правилам ходили вдали от французов, считали еще многое невозможным. Мелкие же партизаны, давно уже начавшие свое дело и близко высматривавшие французов, считали возможным то, о чем не смели и думать начальники больших отрядов. Казаки же и мужики, лазившие между французами, считали, что теперь уже все было возможно.
22 го октября Денисов, бывший одним из партизанов, находился с своей партией в самом разгаре партизанской страсти. С утра он с своей партией был на ходу. Он целый день по лесам, примыкавшим к большой дороге, следил за большим французским транспортом кавалерийских вещей и русских пленных, отделившимся от других войск и под сильным прикрытием, как это было известно от лазутчиков и пленных, направлявшимся к Смоленску. Про этот транспорт было известно не только Денисову и Долохову (тоже партизану с небольшой партией), ходившему близко от Денисова, но и начальникам больших отрядов с штабами: все знали про этот транспорт и, как говорил Денисов, точили на него зубы. Двое из этих больших отрядных начальников – один поляк, другой немец – почти в одно и то же время прислали Денисову приглашение присоединиться каждый к своему отряду, с тем чтобы напасть на транспорт.
– Нет, бг'ат, я сам с усам, – сказал Денисов, прочтя эти бумаги, и написал немцу, что, несмотря на душевное желание, которое он имел служить под начальством столь доблестного и знаменитого генерала, он должен лишить себя этого счастья, потому что уже поступил под начальство генерала поляка. Генералу же поляку он написал то же самое, уведомляя его, что он уже поступил под начальство немца.
Распорядившись таким образом, Денисов намеревался, без донесения о том высшим начальникам, вместе с Долоховым атаковать и взять этот транспорт своими небольшими силами. Транспорт шел 22 октября от деревни Микулиной к деревне Шамшевой. С левой стороны дороги от Микулина к Шамшеву шли большие леса, местами подходившие к самой дороге, местами отдалявшиеся от дороги на версту и больше. По этим то лесам целый день, то углубляясь в середину их, то выезжая на опушку, ехал с партией Денисов, не выпуская из виду двигавшихся французов. С утра, недалеко от Микулина, там, где лес близко подходил к дороге, казаки из партии Денисова захватили две ставшие в грязи французские фуры с кавалерийскими седлами и увезли их в лес. С тех пор и до самого вечера партия, не нападая, следила за движением французов. Надо было, не испугав их, дать спокойно дойти до Шамшева и тогда, соединившись с Долоховым, который должен был к вечеру приехать на совещание к караулке в лесу (в версте от Шамшева), на рассвете пасть с двух сторон как снег на голову и побить и забрать всех разом.
Позади, в двух верстах от Микулина, там, где лес подходил к самой дороге, было оставлено шесть казаков, которые должны были донести сейчас же, как только покажутся новые колонны французов.
Впереди Шамшева точно так же Долохов должен был исследовать дорогу, чтобы знать, на каком расстоянии есть еще другие французские войска. При транспорте предполагалось тысяча пятьсот человек. У Денисова было двести человек, у Долохова могло быть столько же. Но превосходство числа не останавливало Денисова. Одно только, что еще нужно было знать ему, это то, какие именно были эти войска; и для этой цели Денисову нужно было взять языка (то есть человека из неприятельской колонны). В утреннее нападение на фуры дело сделалось с такою поспешностью, что бывших при фурах французов всех перебили и захватили живым только мальчишку барабанщика, который был отсталый и ничего не мог сказать положительно о том, какие были войска в колонне.
Нападать другой раз Денисов считал опасным, чтобы не встревожить всю колонну, и потому он послал вперед в Шамшево бывшего при его партии мужика Тихона Щербатого – захватить, ежели можно, хоть одного из бывших там французских передовых квартиргеров.


Был осенний, теплый, дождливый день. Небо и горизонт были одного и того же цвета мутной воды. То падал как будто туман, то вдруг припускал косой, крупный дождь.
На породистой, худой, с подтянутыми боками лошади, в бурке и папахе, с которых струилась вода, ехал Денисов. Он, так же как и его лошадь, косившая голову и поджимавшая уши, морщился от косого дождя и озабоченно присматривался вперед. Исхудавшее и обросшее густой, короткой, черной бородой лицо его казалось сердито.
Рядом с Денисовым, также в бурке и папахе, на сытом, крупном донце ехал казачий эсаул – сотрудник Денисова.
Эсаул Ловайский – третий, также в бурке и папахе, был длинный, плоский, как доска, белолицый, белокурый человек, с узкими светлыми глазками и спокойно самодовольным выражением и в лице и в посадке. Хотя и нельзя было сказать, в чем состояла особенность лошади и седока, но при первом взгляде на эсаула и Денисова видно было, что Денисову и мокро и неловко, – что Денисов человек, который сел на лошадь; тогда как, глядя на эсаула, видно было, что ему так же удобно и покойно, как и всегда, и что он не человек, который сел на лошадь, а человек вместе с лошадью одно, увеличенное двойною силою, существо.
Немного впереди их шел насквозь промокший мужичок проводник, в сером кафтане и белом колпаке.
Немного сзади, на худой, тонкой киргизской лошаденке с огромным хвостом и гривой и с продранными в кровь губами, ехал молодой офицер в синей французской шинели.
Рядом с ним ехал гусар, везя за собой на крупе лошади мальчика в французском оборванном мундире и синем колпаке. Мальчик держался красными от холода руками за гусара, пошевеливал, стараясь согреть их, свои босые ноги, и, подняв брови, удивленно оглядывался вокруг себя. Это был взятый утром французский барабанщик.
Сзади, по три, по четыре, по узкой, раскиснувшей и изъезженной лесной дороге, тянулись гусары, потом казаки, кто в бурке, кто во французской шинели, кто в попоне, накинутой на голову. Лошади, и рыжие и гнедые, все казались вороными от струившегося с них дождя. Шеи лошадей казались странно тонкими от смокшихся грив. От лошадей поднимался пар. И одежды, и седла, и поводья – все было мокро, склизко и раскисло, так же как и земля, и опавшие листья, которыми была уложена дорога. Люди сидели нахохлившись, стараясь не шевелиться, чтобы отогревать ту воду, которая пролилась до тела, и не пропускать новую холодную, подтекавшую под сиденья, колени и за шеи. В середине вытянувшихся казаков две фуры на французских и подпряженных в седлах казачьих лошадях громыхали по пням и сучьям и бурчали по наполненным водою колеям дороги.
Лошадь Денисова, обходя лужу, которая была на дороге, потянулась в сторону и толканула его коленкой о дерево.
– Э, чег'т! – злобно вскрикнул Денисов и, оскаливая зубы, плетью раза три ударил лошадь, забрызгав себя и товарищей грязью. Денисов был не в духе: и от дождя и от голода (с утра никто ничего не ел), и главное оттого, что от Долохова до сих пор не было известий и посланный взять языка не возвращался.