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.

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, система 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»^[1].

Особенность задачи майнинга позволяла применить максимальное распараллеливание вычислений. В силу специфики строения, для этого хорошо подошли графические процессоры (GPU) с небольшой дополнительной программой^[2] (в сотни раз производительнее CPU^[3]) 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 были выпущены специализированные процессоры (ASIC), выполняющие только вычисление хешей для сети Биткойн, более производительные чем GPU и FPGA. В настоящее время майнинг на видеокартах стал нерентабельным — стоимость потребляемой электроэнергии превышает средний результат.

Пулы

Для уменьшения влияния фактора удачи и более равномерного и предсказуемого получения биткойнов майнеры используют специализированные веб-службы — пулы^[4] (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^[5]. 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 типа начисления наград^[6]:

• 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.

Эмиссия криптовалют

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^[7], 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^[1].

Первоначально размер эмиссии при создании блока составлял 50 биткойнов. 28 ноября 2012 года произошло первое уменьшение эмиссионной награды с 50 до 25 биткойн^[8]. Следующее изменение произойдёт примерно в конце июля 2016 года. В 2131 году эмиссия будет остановлена вовсе (размер вознаграждения 50 → 25 → 12.5 → … → 0).^[9][7] 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^[10].

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 ASIC майнинга), 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^[11].

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^[12][13].

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^[14]. Согласно ряду публикаций, EpicScale майнит биткойны^[15][16]. В других публикациях сообщается о майнинге Litecoin^{[17][18][19][20]}.

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, в настоящее время (2013 год) более чем в полмиллиона раз больше, чем в начале работы системы. При увеличении суммарной вычислительной мощности майнеров генерация становится более энерго- и аппаратнозатратной. Это сопровождается запланированным уменьшением размера награды за майнинг.

Примечания