Что такое майнинг? Почему видеокарты намного лучше подходят для майнинга криптовалют, чем процессоры? Почему асики так хороши? В этом посте я попытался доступно объяснить основы технической стороны майнинга.
Для понимания общей картины информация представлена в упрощенном виде, некоторые детали опущены.
Что такое майнинг?
Возьмем в качестве примера блокчейн биткойна. Чтобы сделать это максимально простым, вычислительная мощность компьютеров для майнинга используется для шифрования переводов биткойнов из одного кошелька в другой.
Как это выглядит?
Предположим, Сатоши Бутерин перевел 1 биткойн со своего кошелька на кошелек Виталика Накамото. Суть блокчейна заключается в шифровании информации, содержащей адреса кошельков Сатоши и Виталика и количество переданных биткойнов. Вот тут-то и пригодится оборудование для майнинга — оно должно найти правильный вариант шифрования.
Согласно хеш-алгоритму SHA-256, на котором построена цепочка биткойнов, это должно быть сделано очень специфическим образом. Например, алгоритм предлагает вам зашифровать информацию с нулем в конце зашифрованной строки. Такое требование исходит от создателей криптовалюты — им нужен шифр с определенным символом для повышения устойчивости к манипуляциям.
«Оборудование идет в работу — решать эту математическую задачу методом подгонки. Информация о портфолио Сатоши Бутериной —>.
1 биткойн —>
Кошелек Виталика Накамото «превращается в зашифрованную строку типа «dh523456l29e4f6ab42d99c81156d3a17228d6e1eef4139be78dgw5jh63f2348». Но в этом варианте нуля в конце нет. Тогда «железо» начинает получать новый символьный вариант значения, не добавляя к своему символическому значению.
Как только подходящая комбинация шифрования найдена, она сохраняется в базе данных (блокчейне), точнее в небольшой части этой базы данных, называемой блоком.
Блокчейн — это база данных, которая по сути является журналом транзакций. Его основные идеи, заложенные его создателями:
- иметь один журнал транзакций;
- пусть у всех будет экземпляр журнала;
- все записи в журнале будут зашифрованы, поэтому не попадут к врагу;
- разделение журнала на блоки и связывание блоков в цепочки.
Копия этой базы данных (копия блокчейна) хранится на каждом из жестких дисков майнеров, но эта база фактически является одним организмом — поддерживается в актуальном состоянии и синхронизируется на всех компьютерах. Следовательно, чтобы взломать блокчейн, вы должны взломать его на всех компьютерах, подключенных к блокчейну одновременно.
1 МБ. А чтобы блокчейн считался созданным, он должен быть заполнен зашифрованными записями транзакций. После создания блока блокчейн автоматически генерирует транзакцию эмиссии биткойнов, чтобы вознаградить майнера за его работу.
Не думайте, однако, что достаточно перебрать тысячу комбинаций и найти нужную. Над одной задачей может «работать» десяток, а то и сотня майнеров. И тот, кто окажется первым, тот и победит. Получается, что чем больше вычислительная мощность, тем больше шансов, что вы первым найдете подходящий вариант шифрования.
Но один майнер может очень долго создавать отдельный блок на своем компьютере. Никого не устроит перспектива майнить несколько лет без перерыва, формируя один блок, а затем получая вознаграждение в размере 12,5 биткойнов (именно столько биткойнов сейчас дается за формирование нового блока). Вот почему люди объединяются в бассейнах. В этом случае биткойн-сеть распределяет вознаграждение за созданные блоки не одному майнеру, а пулу. Пул, в свою очередь, распределяет призы между отдельными майнерами в зависимости от затраченного времени и мощности (за вычетом комиссии).
Почему именно видеокарты, а не CPU?
Архитектуры графического процессора (GPU) и центрального процессора (CPU) сильно различаются. Современные процессоры имеют от 4 до 8 ядер, что делает их подходящими для больших и сложных задач. Кроме того, благодаря этой архитектуре они могут быстро переключаться с одной задачи на другую.
А графические процессоры предназначены для выполнения множества мелких и несложных задач. Так что они состоят не из нескольких крупных ядер, а из тысяч маленьких ядер. Таким образом, им гораздо удобнее обрабатывать миллионы пикселей и полигонов. Однако для выполнения сложных задач GPU слишком много, да еще и при переключении с одного на другое.
С самого начала разработчики графических карт стремились улучшить качество изображения и обработки данных в компьютерных играх. И они, конечно же, не ожидали, что архитектура их GPU подойдет для майнинга.
Ведь что такое майнинг? Он пробует сотни тысяч различных комбинаций для шифрования, отличающихся в основном только одним символом. Тысячи ядер графического процессора могут справиться с такой простой работой намного быстрее, чем 4-8 интеллектуальных, но небольших ядер ЦП.
Для сравнения, ядро процессора обрабатывает восемь 32-битных инструкций за такт (AVX). С другой стороны, графический процессор Radeon HD 5970 обрабатывает 3200 32-битных инструкций за такт.
Однако есть устройства, которые могут майнить еще быстрее, называемые ASIC.
Интегральная схема специального назначения означает «интегральная схема специального назначения». Это оборудование, предназначенное для решения конкретной задачи. Если мы говорим об ASIC для майнинга, то это, по сути, все в одном: блок питания, охлаждающее устройство и небольшая материнская плата, содержащая ЦП, ПЗУ, ОЗУ и другие блоки. И если видеокарты изначально не предназначались для майнинга, то такое оборудование предназначено именно для этого.
Возьмем, к примеру, видеокарту AMD Radeon RX 580, которая популярна среди майнеров биткойнов. Он стоит около 26 000 рублей, а его мощность майнинга составляет 1,5 GH/s. Давайте проверим ASIC AntMiner R4: по цене
P100 000, его мощность 8,7 TH/s. Разница очевидна.
Муравейник R4
А производители майнинговых ASIC создают их с намерением майнить конкретную криптовалюту. Они выбирают компоненты и настраивают программное обеспечение в ASIC так, чтобы оно лучше всего работало для определенного алгоритма, на котором построена конкретная криптовалюта (например, SHA-256 для майнинга биткойнов). Так что теоретически биткойн-ашик можно использовать для майнинга другой криптовалюты, но его производительность в этом случае не будет впечатляющей.
Но если видеокарту потом можно воткнуть в компьютер и играть с ней в различные игры, то ASIC этого сделать не могут — у них сильно упрощенные операционные системы, возможности которых «заточены» именно под майнинг криптовалюты.
