Пошаговая история майнинга биткоина

Статьи

За последнее десятилетие машины, обслуживающие сеть биткоина, быстро развивались. В этой обзорной статье мы рассмотрим полную историю технологий майнинга биткоина и направление инноваций сегодня.

Оборудование для майнинга является фундаментальной характеристикой успеха сети биткоина, поскольку эти машины определяют, выгодно ли майнерам делать то, что они делают, то есть обрабатывать вычисления, необходимые для встраивания блоков транзакций в блокчейн.

Несмотря на то, что история майнинга биткоина несколько упускается из виду, она также является ключевым объяснением того, почему эта деятельность за эти годы превратилась в многомиллиардную индустрию. Майнинговая промышленность продолжает развиваться сегодня, хотя есть признаки того, что ее развитие замедляется.

CPU Mining

3 января 2009 года создатель биткоина, анонимный Сатоши Накамото, добыл первый биткоин-блок. Будучи единственным майнером в сети биткоина в то время, Накамото не требовалось специализированное оборудование для запуска блокчейна биткоина. Он мог создавать блоки сети, используя обычный персональный компьютер.

Компьютеры, используемые для просмотра Интернета, запуска Microsoft Word и ряда других бесчисленных приложений, содержат то, что называется центральным процессором (CPU). Эти устройства контролируют, как команды на компьютере обрабатываются и выполняются. Из-за отсутствия конкуренции майнеров в первые годы существования биткоина вычислительная мощность, необходимая для создания новых блоков и получения вознаграждений за майнинг, была обработываема на процессорных устройствах.

Оборудование, необходимое для добычи новых монет, со временем эволюционировало, поскольку новые майнеры присоединились к сети биткоина и начали бороться за награды за блок.

Трудность майнинга биткоина в зависимости от времени и приблизительные даты внедрения новой технологии майнинга
Источник: «Эволюция оборудования биткоина» Майкла Бедфорда Тейлора (Университет Вашингтона)

Первое крупное нововведение в области оборудования для майнинга биткоина появилось вскоре после установления рыночной стоимости биткоинов.

22 мая 2010 года компьютерный программист Ласло Ханец заплатил 10’000 BTC за две пиццы из закусочной Папа Джонс. Пицца стоила около 25 долларов. По данным провайдера криптовалюты Coin Metrics, рыночная цена биткоина в июле выросла до 8 центов.

К тому времени, когда цена биткоина достигла 10 центов в октябре 2010 года, было разработано первое специализированное устройство для майнинга, использующее графические процессоры (GPU).

В отличие от процессоров, устройства с графическим процессором оптимизированы для выполнения узкого круга вычислительных задач. Первоначально разработанные для игровых приложений, графические процессоры превосходно выполняют параллельные вычисления по простым математическим операциям, а не по одному, чтобы генерировать тысячи чувствительных ко времени пикселей изображения. Эти устройства также могут быть перепрограммированы для вычисления других математических операций, таких как те, которые требуются для майнинга биткоина.

Корпус, содержащий видеокарты для майнинга биткоина. Источник: DMG Blockchain

Инновация GPU-майнинга, то есть обработки сети биткоина на видеокартах, позволила производить блоки и вознаграждение за них в среднем примерно в шесть раз более эффективно, согласно анализу, сделанному генеральным директором консалтинговой компании Navier Джошем Метником. Для такого повышения эффективности среднее устройство на графических процессорах (GPU) обходилось всего в два раза дороже, чем среднее устройство для майнинга на обычных процессорах (CPU).

Это повышение эффективности было быстро омрачено в следующем году, в 2011 году, когда на рынке майнинга биткоина появились Полевые программируемые логические матрицы (FPGA).

Согласно подсчетам Metnick, FPGA способны вычислять математические операции, необходимые для майнинга биткоина, в два раза быстрее, чем GPU самого высокого класса. Однако эти устройства были более трудоемки в сборке. FPGA требуют конфигурации как на программном, так и на аппаратном уровне, то есть устройства должны быть запрограммированы для выполнения настраиваемого кода, а также спроектированы для эффективного выполнения этого кода. Именно способность настраивать аппаратные компоненты на FPGA делает эти типы устройств лучше оптимизированными для майнинга биткоина, чем GPU-установки.

Асики

Третье крупное новшество в майнинге биткоина, вероятно, потребовало наибольших ресурсов, времени и развития. Вместо того, чтобы повторно использовать программные и аппаратные параметры существующих машин, усилия по созданию совершенно новой машины, которая должна была использоваться только эффективного майнинга биткоина, наконец-то окупились.

В 2013 году китайский производитель компьютерной техники Canaan Creative выпустил первый набор специализированных интегральных микросхем (ASIC или асиков) для майнинга биткоина.

Эти устройства, в отличие от процессоров (CPU), графических процессоров (GPU) и FPGA-матриц, изначально предназначались для майнинга биткоина и только для этого. Это означало, что все аппаратные и программные компоненты асиков были предварительно спроектированы и оптимизированы для точного вычисления тех вычислений, которые необходимы для создания новых блоков биткоина. Повышение эффективности от использования асиков не могло сравниться ни с одним из устройств более общего назначения, которые предшествовали этим устройствам.

В то время как Canaan Creative был первым производителем асиков для майнинга биткоина, другие компании, такие как Bitmain и MicroBT, также предложили новые версии устройств для майнинга биткоина с более совершенными компанентами. Одним из наиболее заметных достижений в технологии майнинга на асиках с 2013 года стало неуклонное уменьшение размера чипов. Размеры чипов асиков, которые в 2013 году начались со 130 нм, значительно сократились до 7 нм в последних моделях оборудования.

Без новой радикальной технологии устройства для майнинга биткоина в скором времени прекратят состязание на основе аппаратного обеспечения и оборудования, так как это был повод для прошлого десятилетия.

Значение размера чипа возвращается к эффективности майнинга. Чем шире поверхность чипа асика, тем больше его коммуникационные каналы и, следовательно, больше электроэнергии требуется для передачи данных на его поверхности. По подсчетам Metnick, устройство для майнинга биткоина сегодня в 100 миллиардов раз лучше, чем средний GPU-процессор в 2009 году.

Ракеш Кумар, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете Иллинойса, считает, что сильным мотивирующим фактором эволюции оборудования для майнинга в течение многих лет с момента создания биткоина была растущая долларовая стоимость криптовалюты, которая делала майнинг все более прибыльной деятельностью.

Цена BTC за 5 лет рыночной торговли. Источник: Coin Metrics

Чем выше рыночная стоимость вознаграждений за блок, тем выше отдача от инноваций в технологии майнинга, которые повышают рентабельность майнеров при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

Будущее майнинга

С 2015 года уменьшение размера чипов в асиках происходит все медленнее и менее драматично, чем в 2013 и 2014 годах. Более того, со времени появления первого асика для биткоина не было новой технологии, позволяющей сделать качественный переход подобный тому, который предствалял GPU-майнинг для CPU-майнинга или FPGA-майнинг для GPU-майнинга.

Ферма с асиками Antminer S17 Pros от Bitmain. Источник: Navier

Без радикально новой революционной технологии биткоин-майнеры скоро перестанут конкурировать, главным образом, из-за отсутсвия преимущества оборудования, как это было в течение последнего десятилетия.

Если оборудование для майнинга биткоина станет коммерциализированным, когда повышение эффективности одной модели будет незначительно отличаться от более новой модели, майнеры будут вынуждены рассмотреть другие области, в которых можно получить конкурентное преимущество. Это может быть связано с инновациями в области источников энергии, финансового планирования или даже диверсификации продукции.

Хотя эволюция оборудования для майнинга биткоина исторически была источником значительного повышения эффективности майнеров, это может не произойти в будущем, особенно когда технологических инноваций на основе аппаратного обеспечения становится все меньше и меньше. Конкуренция за награду среди майнеров биткоина будет продолжать стимулировать технологическую эволюцию. Однако неясно, как будет выглядеть следующий крупный скачок в многомиллиардной сфере.

Оцените статью
Поделиться с друзьями
CRYPTO MINING NEWS
Добавить комментарий