Что представляет собой майнинг? Почему для майнинга криптовалют в подавляющем большинстве случаев лучше подходят видеокарты, а не CPU? Чем так хороши асики? В этом посте я постарался понятным языком рассказать об основах технической стороны майнинга.
Для понимания общей картины информация дана в упрощенном виде, некоторые детали опущены.
Что такое майнинг?
Возьмем в качестве примера блокчейн биткоина. Если максимально упростить, то вычислительные мощности майнинговых компьютеров направлены на шифрование операций по переводу биткоинов с одного кошелька на другой.
Как это выглядит?
Предположим, Сатоши Бутерин со своего кошелька переслал 1 биткоин на кошелек Виталика Накамото. Согласно сути блокчейна, нужно зашифровать информацию, содержащую адреса кошельков Сатоши и Виталика, а также количество переведенных биткоинов. Тут в дело вступает майнинговое оборудование — ему нужно найти правильный вариант шифровки.
Согласно алгоритму хеширования SHA-256, на котором построен блокчейн биткоина, сделать это нужно строго определенным способом. Например, алгоритм предписал зашифровать информацию так, чтобы на конце шифрованной строки был ноль. Подобное требование исходит от разработчиков криптовалюты — им нужен шифр с определенным символом, чтобы повысить устойчивость к взлому.
«Железо» начинает работать — решать эту математическую задачу методом подбора. Информация «Satoshi Buterin wallet ---> 1 BTC ---> Vitalik Nakamoto wallet» превращается в зашифрованную строку вроде «dh523456l29e4f6ab42d99c81156d3a17228d6e1eef4139be78dgw5jh63f2348». Но в этом варианте на конце не стоит ноль. Тогда «железо» начинает подбирать новый вариант шифровки, добавляя в информацию символ, который не меняет ее смысл.
Едва только нужная комбинация шифровки найдена, она записывается в базу данных (блокчейн), а конкретнее — в небольшой кусочек этой базы данных, который называется блоком.
Коротко о блокчейне
Блокчейн — это база данных, которая по сути является журналом транзакций. Основные его идеи, заложенные разработчиками:
Копия этой базы данных (копия блокчейна) хранится на жестких дисках каждого из майнеров, но эта база по факту представляет собой единый организм — она обновляется и синхронизируется на всех компьютерах. Поэтому чтобы взломать блокчейн, нужно взломать его сразу на всех компьютерах, подключенных к блокчейну.
- пусть будет единый журнал транзакций;
- пусть копия журнала будет у всех;
- все записи журнала будем шифровать, чтобы не достались врагу;
- разобьем журнал на блоки, а блоки свяжем в цепочки.
Копия этой базы данных (копия блокчейна) хранится на жестких дисках каждого из майнеров, но эта база по факту представляет собой единый организм — она обновляется и синхронизируется на всех компьютерах. Поэтому чтобы взломать блокчейн, нужно взломать его сразу на всех компьютерах, подключенных к блокчейну.
Разработчики блокчейна биткоина определили, что максимальный размер блока не может превышать ~1 Мб. И чтобы блок считался сформированным, его нужно заполнить зашифрованными записями транзакций. Как только блок сформирован, блокчейн автоматически генерирует эмиссионную транзакцию биткоинов, чтобы наградить майнера за его работу.
Но не стоит думать, что можно просто взять и спокойно перебрать тысячу комбинаций, найдя нужную. Над одной задачей может «трудиться» не один десяток, или даже не одна сотня мощностей. И кто окажется первым, «того и тапки». Получается, что чем больше у тебя вычислительная мощность, тем выше шанс первым найти нужный вариант шифровки.
Но один человек-майнер может формировать отдельный блок на своем компьютере очень долго. Вряд ли кого-то обрадует перспектива майнить несколько лет без перерыва, формируя один-единственный блок, и получить потом за него 12,5 биткоинов в награду (именно такое количество биткоинов сейчас выдается за формирование нового блока). Поэтому люди объединяют свои мощности в пулы. В этом случае сеть биткоина выделяет награду за сформированные блоки не отдельному майнеру, а пулу. Пул, в свою очередь, распределяет награды отдельным майнерам, в соответствии с потраченным временем и мощностью (за вычетом комиссии).
Почему именно видеокарты, а не CPU?
Архитектуры графического процессора (GPU) и центрального процессора (CPU) сильно отличаются. Современные CPU состоят из 4-8 ядер — это делает их подходящими для решения больших и сложных задач. Вдобавок при такой архитектуре они могут быстро переключаться с выполнения одной задачи на выполнение другой.
А графические процессоры были созданы для того, чтобы решать огромное множество небольших и несложных задач. Поэтому они состоят не из пары больших ядер, а из тысяч маленьких ядрышек. В таком виде им гораздо удобнее обрабатывать миллионы пикселей и полигонов. Но выполнять сложные задачи, вдобавок переключаясь от одной к другой — чересчур сложно для GPU.
Создатели видеокарт изначально стремились к улучшению изображения и его обработки в компьютерных играх. И они точно не ожидали, что подобная архитектура их графических процессоров как нельзя лучше подойдет для майнинга.
Ведь что такое майнинг? Это перебор сотен тысяч различных комбинаций для шифровки, различающихся по сути только одним символом. С такой однотипной несложной работой куда быстрее справляются тысячи ядер GPU, чем 4-8 умных, но малочисленных ядер CPU.
Для сравнения: ядро CPU обрабатывает восемь 32-битных инструкций за такт (AVX). А процессор видеокарты Radeon HD 5970 обрабатывает 3200 32-битных инструкций за такт.
Но есть устройства, на которых майнинг происходит еще быстрее — их называют ASIC.
ASIC
В переводе с английского application-specific integrated circuit означает «интегральная схема специального назначения». Это оборудование, которое сделано с целью решения строго конкретной задачи. Если говорить об ASIC для майнинга, то по сути это «все в одном»: блок питания, охлаждающее устройство и небольшая плата, на которой расположены CPU, ПЗУ, ОЗУ и другие блоки. И если видеокарты изначально не были созданы для майнинга, то подобное железо «заточено» именно под эту задачу.
Возьмем в качестве примера популярную у добытчиков биткоина видеокарту AMD Radeon RX 580. Стоит она порядка 26 000 р., и мощность ее майнинга составляет 1,5 GH/s. Поставим против нее ASIC AntMiner R4: при стоимости в ~100 000 р. его мощность составляет 8,7 TH/s. Разница очевидна.
AntMiner R4
Причем производители майнинговых ASIC создают их для добычи определенной криптовалюты. Они подбирают компоненты и настраивают софт в асике таким образом, чтобы он лучше всего справлялся с решением задач по конкретному алгоритму, на котором построена конкретная криптовалюта (например, SHA-256 для майнинга биткоина). То есть, в теории асик для биткоина можно использовать для майнинга другой криптовалюты, но его производительность в таком случае не будет впечатлять.
Но если видеокарту потом можно воткнуть в компьютер и спокойно играть с ее помощью в различные игры, то с ASIC такого сделать нельзя — на них устанавливают сильно упрощенные операционные системы, чьи способности «заточены» специально для добычи криптовалют.
Итог
Мы представили майнинг на примере биткоина в упрощенном виде и постарались объяснить его наиболее понятным способом. Следует отметить, что для разных криповалют больше подойдут видеокарты от разных изготовителей: одной больше подойдет Nvidia, а для другой лучшим решением будет AMD. Так получается из-за того, что криптовалюты построены на разных алгоритмах: с каждым конкретным лучше всего справляется та видеокарта, чьи конструктивные особенности лучше всего подходят.
Комментарии (47)
Varfalomey
16.01.2018 12:50Бездарная статья.
Возьмем в качестве примера популярную у добытчиков биткоина видеокарту AMD Radeon RX 580. Стоит она порядка 26 000 р., и мощность ее майнинга составляет 29 MH/s. Поставим против нее ASIC AntMiner R4: при стоимости в ~100 000 р. его мощность составляет 8,7 TH/s
Ещё-бы сказали, что в монеро 580ая вообще меньше тысячи хешей выдаёт, а асик вон как много! (правда SHA)
Sergey-Karpov Автор
16.01.2018 13:08Я сравнил мощность неспециализированного оборудования (видеокарты) с мощностью специализированного оборудования (асика). В моем примере взята мощность майнинга именно биткоина (как в случае видеокарты, так и в случае асика). Сравнил специально, чтобы показать наглядность разницы в майнинге на одном и том же алгоритме. А вы сравниваете майнинг на двух принципиально разных алгоритмах.
Varfalomey
16.01.2018 13:16хоть погуглили бы, сколько 580ая выдаёт в SHA. 29MH это ефир, в SHA 1.5GH как минимум.
trojan218
16.01.2018 13:19узко направленный маркетинговый взгляд. Рекомендую просвещающейся аудитории почитать другие источники, если автор не раскроет тему качественнее.
Sergey-Karpov Автор
16.01.2018 13:22Это изложение основ максимально понятным языком — о чем я честно предупредил в начале
Garbus
16.01.2018 13:39Честно говоря, от статьи ощущение как от рекламы в стиле «Наше средство на XXX% эффективнее!». Даже банального сравнения по эффективности (хешей на ватт) не приведено. Или такой мелочи, как регулируемая сложность майнинга.
sevikl
16.01.2018 13:45хотя бы основы грамотно давайте. вам уже указали на то, что не надо сравнивать цифры при разных алгоритмах.
denkle
16.01.2018 13:32Мне кажется в 2018 году у нас тетки из бухгалтерии больше и лучше знают про майнинг, чем написано в данной статье.
Dmitriy2314
16.01.2018 15:53Тетки из бухгалтерии вообще всегда много знают и не только про Майнинг, так что ухо с востро держи.
undisclosed
16.01.2018 14:18Но если видеокарту потом можно воткнуть в компьютер и спокойно играть с ее помощью в различные игры, то с ASIC такого сделать нельзя — на них устанавливают сильно упрощенные операционные системы, чьи способности «заточены» специально для добычи криптовалют.
Ах вооот оно в чем дело. А я все голову ломал, почему на таких дорогих Асиках даже простые игрухи не идут. Оказывается скряга-производитель установил сильно упрощенную операционную систему. Спасибо автору, что просветил. Только жаль не сообщил, можно-ли упрощенную ОС апнуть до нормальной — явное же упущение.
dan939
16.01.2018 16:26помоему этот текст надо удалить, поскольку ничего не проясняется, а только запутывается таким описанием.
halted
16.01.2018 20:42а по-моему надо каждый день постить по 100500 статей про «что такое майнинг», чтобы до людей наконец дошло понимание бессмысленности подобных публикаций
lenz1986
17.01.2018 00:40Я конечно очень сильно извиняюсь но статья настолько откровенная чушь… Мягко сказать написана от фонаря человеком услышавшим про биткоин и майнинг неделю назад…
SGordon123
17.01.2018 09:54Тема других алгоритмов не раскрыта… (не SHA-256)… Поделитесь ссылочкой на тему ASIC Resistance?
Andy_Big
Там разве не стоят именно ASIC в буквальном смысле — специально разработанные чипы?
ЗЫ: товарищ недавно приобрел три ASIC-а, говорит, что по средним результатам за несколько дней работы они добывают около 12-15 т.р. в день по текущему курсу биткойна.
Sergey-Karpov Автор
Вы правы: в майнинговых ASIC-ах установлены ASIC-и в буквальном смысле слова — специальные разработанные схемы (на которых в том числе расположены разные чипы).
EighthMayer
Вы не понимаете в чём разница между схемой и ASIC (application specific integral circuit / специализированная интегральная схема), так ведь? Тогда зачем вы про это вообще рассказываете, вместо того чтобы сказать как есть?
Sergey-Karpov Автор
Т.е. претензия сводится к тому, что я написал в комментарии «специально разработанная схема» вместо «специализированная интегральная схема»?
EighthMayer
Нет, суть в том что вы путаете устройство в целом с обозначением одной из составляющих его деталей, пусть и самой главной. На ASICах не «расположены разные чипы», ASIC — сам по себе чип. То что устройство в целом тоже принято называть ASIC сложилось исторически (примерно как с суши, которые на самом деле роллы), однако это не делает корректным высказывание про «ASIC-и в буквальном смысле слова».
Претензий у меня нет, вы мне ничего не должны. Просто забавно подобное наблюдать.
Andy_Big
В буквальном смысле ASIC — это заказная микросхема, попросту — чип. Один, без плат, блоков питания, других микросхем.
Вот лежат ASIC-и:
Или вот тоже ASIC-и:
А то, что называют ASIC в майнинге — это уже целые системы, собранные на основе собственно самих ASIC-ов.
norlin
"несколько дней" – растяжимый срок… И эта сумма в рублях – с учётом стоимости электрическтва или без?
maxkuzubov
несколько дней — скажем 5… добывают скажем 15т.р… три асикса — 300т.р стоют… кушают асики по 845Вт. значит 3 асика = 2,5кВт уже… скажем в питере киловат стоит 4,3р… за 5 дней накапает 1300р за электричество… конечно стоит еще добавить кондиционер, так как при такой мощности дышать самим асиксам уже будет нечем. и если зимой на балкон можешь кинуть, то летом оно наверстает. ну скажем 2т.р за свет в сумме… итого 13т за 5 дней = 78т.р. в месяц. окупятся асиксы за 4 месяца при таком раскладе.
AMIluvatar
Если не учитывать изменения курса крипты, а так же сложности, которая растет.
AVKinc
Если у вас свой дом то зимой асиками вполне можно отапливаться.
Для тех кто отапливается электричеством это вполне вариант экономии, грубо говоря что так что так электроэнергия уйдет на отопление. А с асиками можно заработать.
bask
Такой обогреватель-майнер называется Comino
vc.ru/27382-rossiyskiy-startap-po-proizvodstvu-ustroystv-dlya-mayninga-kriptovalyut-i-obogreva-doma-privlek-10-mln
Andy_Big
Эээ… 15 тыщ не за 5 дней, а за один :) Эта сумма выходит с трех асиков в день :)
Электричество они кушают по 400 Ватт каждый, то есть можно грубо взять полтора киловатта.
Брал он их примерно по 100 т.р. у производителя по предзаказу.
ru_vlad
Andy_Big если не секрет что за асики и что майните?
на сколько знаю почти все они не менее 900 ватт
да и цена смешная
Andy_Big
Ну, за что купил — за то продал :)
Я вообще от этой темы далек, знаю только общие обывательские вещи про нее.
Что именно за асики — точно не знаю, не уточнял у него, потому что для меня это все равно было бы пустым звуком. Он присылал фото этих асиков, стоящих у него на балконе, но там кроме вентиляторов и кусочка закрытого корпуса ничего не видно :)
С его слов этот производитель выпускает асики небольшими партиями. Анонсирует будущую модель, собирает предзаказы, выполняет их и закрывает производство этой модели. Затем анонсирует следующую модель. Сейчас они уже анонсировали свою следующую модель, более производительную и с какими-то новыми алгоритмами, он ждет когда они объявят цены.
Эти модели с его слов распродавались дешево и побыстрее — какие-то обстоятельства вынудили производителя так поступить. Как он говорил, у местных продавцов эти модели стоят как минимум вдвое дороже (он покупал у самого производителя).
По поводу потребления — говорит, что два асика из трех у него питаются от одного БП мощностью 1200 Вт, БП особо не греется, так что на каждый асик приходится не больше 500-600 Вт. По спецификации от производителя потребление у них вообще до 400 Вт (каждый).
Майнит он с помощью какого-то сервиса, который постоянно отслеживает что на данный момент выгоднее майнить, то есть не одну конкретную крипту, как я понял. Управляются они то ли малинкой, то ли апельсинкой (Raspberry Pi, Orange Pi). Он про обе эти платы упоминал, они обе у него имеются, но какая именно из них подключена к этим асикам — я не уловил из разговора :) Жаловался только, что линукс на управляющей плате почему-то за ночь теряет интернет. Сейчас он получил еще и банану, будет с ней пробовать :)
lenz1986
Решение проблемы подскажите своему товарищу, там оранжы стоят собственной разводки видимо, и у них банальный перегрев… после приклеивания радиатора к процу болячки пропали…
Andy_Big
Спасибо, подскажу :)
sic
Прочитал, и наверное зря спрашиваю, потому что без конкретной модели можно дальше слухи пускать, но простите, 15 тыщ с трех асиков за один день или за 5? Ибо это чудовищная разница. в 5 килорублей в день с аппарата за 100 тысяч не верю, от слова вообще. У них окупаемость 20 дней, и такого в истории никогда не было, и не пойму отчего производителям нужно делать такие подарки людям. Килорубль с аппарата в 100 тысяч да, это все еще хороший результат, но и, тогда, ничего интересного.
Andy_Big
В день. То есть — да, 5 килорублей в день с одного асика. Правда, эти цифры были когда курс биткойна был под 15-17 килобаксов, так что сейчас уже меньше соответственно курсу :) К тому же в этой цифре не учтены никакие расходы — электричество, обменные комиссии и т.д. Я и сам был в сильном… удивлении, скажем так. Из всех увиденных краем глаза статей и дискуссий о майнинге вынес уверенность что получать такой доход без приличной фермы нереально. Однако этого товарища я знаю очень давно и оснований сомневаться в его словах у меня нет :)
Насчет подарков от производителя — не знаю. Сам не понимаю этого, как и вообще не понимаю тему криптовалют — например, почему они вообще должны иметь какую-то ценность :)
sic
Все равно, не верю.
Единственный асик, который с одной штуки способен выдать 5 килорублей в день (да и то, из-за курса сейчас — 3) это Baikal Giant-B и он подходит под остальные рассуждения, и мощность и температура, да. Увы, по предзаказам у производителей он никогда дешевле $3600 не был, что все же несколько подороже, чем 100 тыр. У ресейла он сейчас лишь в небольших количествах от $9000, так что поезд ушел.
Но он новый, а историю с Scrypt майнерами последнего поколения я помню, первые месяцы какие-то запредельные деньги давали, это правда, и даже успевали пару раз окупиться (если с первой партии получить), после чего — едва лишь даже соизмеримые с видяхами цифры.
Andy_Big
К сожалению, никак не могу прокомментировать, так как просто не в курсе.
Посмотрел фото этого байкала — в принципе похоже, но я не знаю сколько еще аксиков имеют такую же форму :)
Andy_Big
Позвонил товарищу, узнал — Baikal Giant X10.
Andy_Big
Нет, это чистый доход без учета всех расходов (электричество, вывод и т.п.). Несколько дней — это дня четыре, по-моему. Конечно мало для железной статистики, но все же и не пара часов :)
lenz1986
Ну уже не 4 к сожалению а 5 :( А железки да, не просто изюмительные а верх совершенства. На самом деле у них потребление от 120 Вт до 450 в среднем. В зависимости от задачи, и настроек. Я поставил на режиме 150 Вт. заодно и обороты кулера можно снизить до 5% шум нулевой
Andy_Big
Почему к сожалению?
Вы смогли понять по моим скудным данным что это за асики? :)
Но при этом же и производительность снижается соответственно.
lenz1986
У самого стоят такие аппараты, и на текущий момент времени это единственные в своем роде аппараты, не считая следующую модификацию )
А насчет мощности, никакого снижения производительности там нет. Обороты кулера хватает держать даже на 15% в помещении с комнатной температурой около 30 градусов, температура плат около 33 держится.
Andy_Big
Похоже, Вы получили из моих слов информации больше чем я сам :))
Хм, потребляемая мощность снижается почти в трое, а производительность остается? Что-то с трудом верится, уж извините :)
lenz1986
Стоп. В честь чего производительность снижается?) Там просто алгоритм работы меняется на более низкопотребляющий :) и все. Ничего не меняется и не снижается, плюс очень хорошая система охлаждения, платы буквально на комнатной температуре работают.
Andy_Big
Значит этот низкопотребляющий алгоритм имеет более низкую производительность или решает менее ресурсоемкие задачи :)
Ну какой смысл выносить в настройки алгоритмы с разным энергопотреблением, если они решают одинаковые задачи с одинаковой производительностью?
lenz1986
блин мне сложновато вам будет объяснить :) вам придется поверить мне на слово, что разрабы сделали реально крутую железку… только стоит она щас на вторичном рынке как новая вазовская машинка…
Andy_Big
Ну, в это-то я вполне верю :)
EighthMayer
Помню когда-то очень давно один знакомый захлёбываясь соплями рассказывал что у него в видеокарте игры установлены и ещё что у него есть DOOM4 на 15 dvd дисках.
Ваши слова звучат примерно так-же.