Что такое PoW майнинг?

Содержание статьи:

1. Что это, история, внедрение в криптовалютные сети
   
2. Как осуществляется
   
3. Майнинг на протоколах PoW и PoS: отличия
   
4. Системные проблемы
   
5. Плюсы и минусы
   
6. Видео о PoW и PoS
   

PoW майнинг — это принцип добычи криптовалют, требующий от пользователя выполнения вычислительных операций определённой сложности. За успешное решение поставленной задачи майнер получает вознаграждение в виде некоторого количества криптовалюты. Поскольку вычисления проводит специальное оборудование, доход «шахтера» напрямую зависит от мощности его аппаратуры.

PoW майнинг: что это, история появления, внедрение в криптовалютные сети

Аббревиатура PoW расшифровывается как Proof-of-Work — доказательство выполненной работы. Если говорить максимально просто, то это один из принципов криптографической защиты сетей, требующий от человека выполнения некоторой длительной операции с последующей проверкой её результатов. Особенностью протокола PoW является асимметричность временных затрат — на поиск решения тратится гораздо больше времени, чем на его проверку. В пиринговых системах на основе алгоритма Proof-of-Work всё работает по таким фундаментальным принципам:

1. Активный пользователь (майнер) выполняет полезную для сети работу, о которой подробнее мы поговорим ниже.
   
   
2. За выполнение работы шахтер получает вознаграждение.
   
   
3. Параллельно с этим система защищена от злоупотребления услугами (например, от DoS-атак).
   

Любопытно, но идея протокола консенсуса PoW зародилась задолго до появления первой криптовалюты. Ещё в 1993 году было предложено сформировать некий алгоритм, требующий вычисления сложной, но посильной функции, что давало бы доступ к конкретному ресурсу и при этом оберегало его от злоупотребления. Впервые данный алгоритм удалось применить на практике в 1997 году, когда по инициативе Адама Бэка была запущена система Hashcash.

Проект Hashcash был ориентирован на электронную почту. Цель его внедрения заключалась в том, чтобы защитить платформу от спам-атак. Суть системы достаточно проста:

1. Отправитель тратит некоторое время на вычисление кодированной отметки hashcash (она вставляется в заголовок письма). Также часть времени тратится на отправку сообщения. Благодаря метке hashcash, каждый заголовок становится уникальным.
   
   
2. Получатель, используя собственные вычислительные ресурсы, подтверждает валидность отметки. Иными словами, он проверяет её на уникальность, и если она подтверждается, значит отправитель потратил время на вычисление и само письмо можно считать полезным.
   

Система Hashcash положила начало борьбы со спамерами. Последние (для получения выгоды) должны отправлять громадное количество писем с минимальными временными затратами. Необходимость подбора уникальной метки сделала такой процесс ресурсоёмким и невыгодным. Более того, появились специальные фильтры, отделяющие полезные письма от спам-рассылок.

Несмотря на то, что полностью решить проблему спамеров так и не удалось, проект Hashcash стал фундаментом для развития протокола PoW, который был внедрён в систему Bitcoin в 2009 году.

Как известно, сеть Биткоина (как и других криптовалют) — это децентрализованная платёжная система, работающая на основе технологии блокчейн. Дабы платформа могла выполнять свои первоочередные функции (переводить монеты от одного пользователя к другому), цепочка блокчейн должна систематически пополняться новыми блоками транзакций.

За генерацию блоков отвечают майнеры. Их оборудование подбирает уникальный хеш нового элемента сети (64-значное число). Данная операция осуществляется путём последовательного перебора, поэтому чем выше мощность оборудования, тем больше расчетов оно может провести за заданный промежуток времени (к примеру, в сети Биткоинов на формирование блока уходит порядка 10 минут).

После создания нового элемента блокчейна майнеры, участвовавшие в процессе, получают вознаграждение в виде определенного количества криптомонет. Доходность «шахтера» определяется его вкладом в работу. Для примера можно взять тот же Биткоин:

1. Допустим, в генерации нового элемента сети участвует 4 майнера.
   
   
2. Каждый из участников имеет 25 % мощности, необходимой для формирования блока.
   
   
3. Рассматриваемая нами группа майнеров генерирует новый блок за 10 минут и получает за это вознаграждение (по состоянию на 24.12.2018 оно равняется 12,5 BTC).
   
   
4. Поскольку все «шахтеры» дали одинаковую мощность, награда распределится между ними поровну: все получат по 3,125 BTC.
   

Это достаточно грубый пример, однако он позволяет понять фундаментальную суть PoW-майнинга. Более того, становится ясна роль «шахтёров»:

1. Они генерируют новые блоки транзакций, постоянно поддерживая работоспособность сети.
   
   
2. Майнеры обеспечивают эмиссию криптовалюты, увеличивая её объем на рынке.
   

Следует помнить, что PoW — это протокол достижения консенсуса, который может работать на разных алгоритмах шифрования. Сегодня на основе данного протокола добываются такие цифровые активы:

1. Bitcoin и Bitcoin Cash на алгоритме SHA-256.
   
2. Dogecoin и Litecoin на алгоритме Scrypt.
   
3. Monero и Bytecoin на CryptoNote.
   
4. Dash на алгоритме X11.
   
5. Ethereum Classic на Ethash.
   

Отдельно стоит сказать о том, что пока на основе протокола PoW добывается и обычный Эфириум. Однако в 2019 году должен состояться переход платформы на PoS, что изменит принцип майнинга этого популярного актива.

Как осуществляется PoW майнинг?

Добыча криптовалюты таким путём требует выполнения нескольких шагов:

1. Выбираем цифровой актив. От этого будут зависеть наши последующие действия. При выборе монеты следует учитывать общий хешрейт (мощность) сети и сложность майнинга (оба параметра можно посмотреть на площадке bitinfocharts.com/ru/). Эти характеристики позволят понять, какое примерно оборудование вам придется покупать для получения нормального дохода. Также стоит проанализировать текущую ситуацию с криптовалютой, почитать прогнозы по ней и оценить перспективы на ближайшие годы.
   
   
2. Подготавливаем помещение для аппаратуры. Ещё до покупки оборудования необходимо создать оптимальные условия для его функционирования. Помещение для майнинга должно хорошо проветриваться (особенно в летнее время). При надобности нужно закупить дополнительные приборы для охлаждения (вентиляторы или кондиционеры).
   
   
3. Закупаем оборудование. Всего у вас два варианта: покупка одного или нескольких асиков либо сборка фермы из видеокарт. В первом случае нужно приобретать майнеры, специализирующиеся на добыче интересующего вас актива. Например, Биткоин майнится на таких моделях, как Antminer S11, S15 или T15. Для добычи активов на алгоритме Scrypt подойдёт INNOSILICON A6. При выборе асика следует ориентироваться на хешрейт модели и на её мощность (дабы понять, сколько электроэнергии будет потреблять аппарат). На видеокартах сегодня можно добывать такие монеты, как Ethereum Classic, Zcash. Желательно собирать ферму как минимум из 6 плат. Для этого подойдут модели Nvidia GTX 1060 и лучше либо платы AMD RX 480/580. Помните, что дополнительно придётся потратиться на материнскую плату, процессор, оперативную память и блок питания. Сегодня на сборку более-менее производительной фермы нужно потратить порядка 3 000 долларов.
   
   
4. Скачиваем программу для майнинга. К вашим услугам такие приложения, как CG Miner (для Биткоина), Miner Gate (для Биткоина, Лайткоина, Эфира, Монеро, Даш и нескольких других популярных активов), Claymore’s Dual Miner (для одновременной добычи Эфира и одной из 4-х дополнительных валют — Pascal, Decred, Lbry или Siacoin).
   
   
5. Регистрируемся на пуле. Можно выбрать классические площадки, объединяющие мощности нескольких майнеров (pool.btc.com, antpool.com, f2pool.com). Кроме того, в сети есть ресурсы, предоставляющие возможность заняться соло-майнингом (2miners.com/ru, solopool.org).
   
   6. Заводим кошелек для хранения добываемой монеты. Можно выбирать специализированные хранилища (например, Bitcoin или Litecoin Core), а можно отдать предпочтение мультивалютным бумажникам (Jaxx, Exodus). Также доступны онлайновые кошельки (coin.space, blockchain.com), аппаратные хранилища (Ledger Nano S) или бумажные носители.
   
   
6. Проводим расчет прибыльности майнинга, чтобы понять, сколько примерно денег будет приносить оборудование каждый месяц. При расчетах желательно учитывать затраты на электроэнергию (определяются по текущему тарифу). Кроме того, подсчёт прибыльности позволит понять, как быстро вы выйдете в плюс (то есть, окупите оборудование). Сегодня удобнее всего рассчитывать прибыльность на платформе nicehash.com/profitability-calculator. Но учтите, что данные будут меняться, так как сложность майнинга почти всегда периодически растёт.
   
   
7. Настраиваем программу для PoW майнинга и запускаем добычу. Интенсивность работы оборудования будет зависеть от того, на что вы рассчитываете. Если вам нужен стабильный ежемесячный доход, асики и фермы должны добывать монеты круглосуточно. Для накопления монет на перспективу достаточно периодического использования аппаратуры (например, оставлять её на ночь).
   
   
8. После получения выплаты на пуле переводим монеты на кошелек. Так вы обезопасите свои коины на тот случай, если платформа вдруг перестанет работать. В дальнейшем вы можете распоряжаться монетами на свое усмотрение: обменивать их на фиатные деньги (например, через сервис bestchange.ru) или заводить на криптобиржу (Exmo, Livecoin) в целях получения дохода от трейдинга.
   

Майнинг на протоколах PoW и PoS: в чем отличия

В глобальном плане ПоВ майнинг отличается от ПоС добычи критерием, определяющим прибыльность:

1. На протоколе Proof-of-Work доходность напрямую зависит от мощности вычислительного оборудования.
   
   
2. При использовании протокола Proof-of-Stake прибыль будет зависеть от количества монет, хранящихся в кошельке конкретного пользователя.
   

Однако есть и ряд других параметров, отличающих эти алгоритмы, причем в более выигрышной ситуации оказываются площадки, исповедующие концепцию PoS. Судите сами:

1. Для начала PoW майнинга нужно тратиться на дорогостоящую аппаратуру, обустраивать для неё помещение. Вход в PoS майнинг более доступный. На данном протоколе сегодня работают валюты, которые только развиваются и стоят не очень дорого. Поэтому человеку нужно выделять гораздо меньше денег для инвестирования.
   
   
2. Круглосуточная работа оборудования приводит к наматыванию драгоценных киловатт энергии, за которые надо ежемесячно платить. Такие издержки заметно уменьшают итоговую прибыль PoW добычи. При майнинге на PoS достаточно просто держать компьютер включенным, при этом он будет работать на минимальной мощности, так что затрат на электричество как таковых здесь нет.
   
   
3. Майнинг по протоколу Proof-of-work несет в себе куда большие финансовые риски. Вы можете потратиться на оборудование, а добываемая криптовалюта обесценится. В случае с видеокартами все ещё не так страшно; если платы в хорошем состоянии, их можно перепродать. А вот асики уже никуда не денешь, поэтому ваши тысячи долларов просто пропадут. Майнинг на Proof-of-Stake изначально требует меньших финансовых затрат, поэтому даже если актив рухнет, последствия для «шахтера» будут не настолько плачевными.
   

В то же время нельзя забывать о таком моменте, как мошенничество. Злоумышленникам гораздо легче реализовать свои схемы с валютами, добываемыми на PoS. Допустим:

1. Мошенники запускают ICO и обещают выгодные условия сотрудничества.
   
   
2. Проводят первичную продажу монет.
   
   
3. Получают доход от реализации эмитированных коинов.
   
   
4. После получения необходимой прибыли прекращают поддержку платформы или вовсе не запускают её.
   

Как следствие, инвесторы оказываются с никому не нужными монетами, и деньги улетают на ветер.

С коинами, добываемыми на PoW, так не получится. Нужно подобрать оптимальный алгоритм шифрования, наделить систему функциональными изюминками, разработать ПО для площадки, привлечь новых пользователей, которые будут не закупать, а майнить криптоактив. Даже если в перспективе на проекте получится заработать и потом «слить» его, организатору придется потратить уйму времени и самому вложиться в площадку. Сами понимаете, злоумышленникам это невыгодно. Им намного проще сорвать куш за короткий срок и исчезнуть. Отсюда следует вывод, что новые проекты на ПоВ все-таки более безопасные.

Системные проблемы PoW-майнинга

Главным изъяном рассматриваемого протокола является вероятность «Атаки 51 %». Суть в том, что если один человек или группа пользователей сконцентрируют у себя больше половины хешрейта сети, они смогут подтверждать только свои блоки, полностью игнорируя элементы, создаваемые другими участниками. Таким образом, держатели контрольной мощности будут забирать себе все эмитированные коины и получат возможность блокировать транзакции. Более того, злоумышленники могут переписать историю создания элементов блокчейна. Как следствие, их цепочка догонит и перегонит изначальный блокчейн и станет валидной. Это приведет к потере монет, хранящихся в кошельках тысяч людей.

Нельзя не сказать о том, что в сетях, функционирующих на PoW, велика вероятность проведения двойного расходования — повторной передачи одних и тех же коинов. Этот тип атаки имеет 2 типа:

1. Гонка. Злоумышленник совершает перевод X, оплачивая приобретение товара. Одновременно он переводит эти же монеты на другой свой счет (транзакция Y). Если реализатор отгружает товар до подтверждения перевода, он идёт на огромный риск, так как с вероятностью в 50 % подтверждение получит транзакция Y.
   
   
2. Атака Финни — ещё более интересный вариант жульничества. Злоумышленник находит блок со своей транзакцией Y. После нахождения нужного элемента он сразу отправляет перевод X, после чего приобретает товар. Реализатор дожидается подтверждения перевода X, а потом отгружает купленный у него продукт. Если в данный момент появляется 2 блока (с переводами X и Y), создаётся развилка. «Шахтерам» приходится выбирать, какой элемент сети брать для продолжения цепи блокчейн. Если атакующий имеет достаточно вычислительной мощности, он может повысить вероятность выбора блока с транзакцией Y. Как следствие, изначально подтвержденный перевод не будет стопроцентно валидным.
   

Из всех изъянов наиболее вероятным является проведение атаки 51 % (с учетом того, сколько мощностей сегодня сосредоточено в Китае). Хитрости с двойным расходованием, по сути, может осуществить 1 человек, но вряд ли тот, у кого хватает денег на дорогостоящую аппаратуру, будет размениваться на данные жульнические схемы (тем более не имея стопроцентной гарантии успеха).

Плюсы и минусы PoW майнинга

Взяв во внимание всё вышеизложенное, можно выделить такие сильные и слабые стороны рассматриваемого протокола:

Преимущества	Недостатки
Обеспечивается хорошая защита от DoS-атак.	Требуется покупка дорогостоящего оборудования и обустройство помещения под него.
Крупные держатели монет, которые успели намайнить их на заре становления криптовалюты, не могут влиять на добычу, поскольку все определяет мощность оборудования.	Аппаратура для майнинга потребляет много электричества, оплата которого тормозит окупаемость и снижает общий профит.
Проведение некоторых мошеннических схем возможно, но оно требует значительных финансовых затрат. При этом нет гарантии успеха. Поэтому вероятность таких манипуляций достаточно низкая.	Как правило, сложность добычи криптомонет растет, поэтому текущая мощность приобретенного оборудования со временем становится неактуальной. В случае резкого скачка аппаратура может стать бесполезной очень быстро, что означает напрасную трату денег.
Сегодня на PoW добываются криптовалюты, возраст которых насчитывает несколько лет. За это время они успели доказать свою надёжность и привлекательность для инвесторов. Это значит, что вероятность их краха менее высокая, чем в случае с молодыми перспективными активами на PoS.	Крах криптовалюты при PoW майнинге является более болезненным, так как изначально требует немалых денежных вливаний.
	Во всех криптовалютах награда за блок со временем уменьшается. Рано или поздно настанет тот момент, когда майнинг вовсе будет невыгодным.
Многие криптовалюты на PoW-протоколе уже сегодня имеют привлекательную цену. Таким образом, при надлежащих вложениях можно сразу получать неплохой доход, а не тратить деньги на перспективу.	Протокол имеет ряд серьезных системных изъянов: атака 51 %, двойное расходование. Решить эти проблемы внутри самого алгоритма практически невозможно. Как правило, такие попытки приводят к появлению новых технологий (как, собственно, и образовался PoS) либо гибридных систем (например, Proof of Research на площадке BOINC).

Как видно, PoW майнинг — это весьма доходный метод добычи криптоактивов (с учетом их сегодняшней цены), но подходит он далеко не всем, так как требует серьёзных денежных вливаний. Более того, протокол не лишен других изъянов, вынуждающих потенциальных криптопользователей отдавать предпочтение более дешевым и перспективным монетам на PoS. Но даже сегодня на основе данной технологии добывают недорогие коины, способные выстрелить в будущем (например, Эфириум Классик), поэтому PoW майнинг всё ещё можно использовать как способ накопления на перспективу. Главное — правильно выбрать перспективную криптовалюту.

Видео о перспективах PoW и PoS майнинга: