Алгоритм майнинга Ethereum

Вторая по рыночной капитализации сеть Proof-of-Work, Эфириум, имеет самое большое сообщество блокчейн-разработчиков и служит базой для добычи монет через графические процессоры GPU. Ethereum начал функционировать в 2015 году. Это блокчейн с открытым исходным кодом, в котором можно развертывать смарт-контракты и работать с децентрализованными приложениями. Ethash — алгоритм Эфириума. Он кардинально отличается от способа добычи BTC.

Особенности алгоритма майнинга Ethereum

Первоначально механизм добычи эфириума был предложен в виде системы Dagger-Hashimoto. Но многое изменилось с момента первой реализации. Теперь алгоритм PoW превратился в систему под названием Ethash.

История появления

Первую версию алгоритма майнинга Ethereum под названием Dagger-Hashimoto разработали Виталик Бутерин и Таддеус Дрийя в 2014 году. Изначально принцип работы состоял из двух частей:

• Первый способ использует ориентированные ациклические графы (DAG) для построения массивной структуры данных. Первоначально конструкция алгоритма Dagger занимала чуть более 1 Гб памяти, но сейчас она составляет около 4-5 Гб. В этой структуре выполняется ряд вычислений, которые обеспечивают высокий уровень работы. Именно эта структура позволяет добывать криптовалюты по системе Хашимото.

• Hashimoto — это алгоритм, разработанный Таддеусом Дрийя. Он направлен на добавление устойчивости к ASIC при получении хеша (преобразовании любого объема информации в уникальный набор символов). Специализированные интегральные схемы — это аппаратные средства, разработанные специально для майнинга биткоинов и других криптовалют. ASIC дорогие в установке, но они очень мощные. Это оборудование, способное получить наибольшее количество хешей.

ASIC настолько дороги в эксплуатации, что добыча осуществляется группами майнеров в пулах. Сила этих объединений может влиять на цену и направление движения монеты. Некоторые отмечают сходство майнинговых пулов, которые используют ASIC, с централизованной властью, что противоречит истинной природе криптовалют.

Если монета устойчива к ASIC, это означает, что способ добычи коинов в этом блокчейне не зависит от специализированных интегральных схем. Майнинг связан с традиционными инструментами — процессором и видеокартой. Комбинируя оба механизма (Dagger и Hashimoto), можно получить единый алгоритм, который позволяет спроектировать сложную систему добычи, где нельзя задействовать ASIC. Однако у Dagger-Hashimoto были недостатки, которые привели к появлению новой версии.

Опрос

Топ 5 самых богатых вымышленных персонажей

Пройти опрос

Принцип работы Ethash

Команда разработчиков Ethereum представила свой алгоритм на основе предыдущих разработок. Работа Ethash полностью отличается от исходного механизма, но основные принципы остались неизменными. Алгоритм использует структуру данных, которая была вычислена по некоторому определенному арифметическому правилу и связана с текущей длиной блокчейна (чем больше транзакций происходит в сети, тем более быстрой она становится). Этот массив информации называется DAG. Он обновляется через 30 тыс. блоков (1 раз в 5-6 дней). Принцип работы Ethash можно описать в несколько шагов:

1. Механизм, аналогичный SHA-3, объединяет предварительно обработанный заголовок, который берется из последнего блока (Preprocessed Header), и текущий одноразовый случайный номер (Current Nonce). Получается исходный микс весом 128 байт (Mix 0).
2. Mix 0 нужен для вычисления страницы с объемом данных в 128 байт из DAG. Все это формируется в блок под названием Get DAG Page.
3. С помощью специальной функции смешивания Mix 0 объединяется со страницей, полученной из DAG. Так образуется Mix 1.
4. Этапы №2 и №3 повторяются 64 раза, выдавая в итоге Mix 64.
5. После всех совершенных действий Mix 64 обрабатывается. Результат — более короткий микс (Mix Digest) весом 32 байта.
6. Далее Mix Digest сопоставляется с Target Threshold (порог в 32 байта). Если финальный микс будет менее 32 байтов или равен этому весу, то Current Nonce пройдет проверку и будет передана в сеть Эфириум. Если микс окажется больше, то текущий одноразовый номер будет недействительным, а алгоритм перезапустится с другими цифрами.

Эта операция выполняется в действующей версии блокчейна Эфириум и использует функции алгоритмов хеширования Keccak-256 и Keccak-512. На их основе был разработан стандарт SHA-3.

Оборудование для майнинга

Добыча Ethereum была разработана таким образом, что она приносит прибыль только тогда, когда выполняется с помощью видеокарт и графических процессоров. Поэтому до 2018 года ETH нельзя добывать с помощью ASIC.

В 2023-м можно майнить эфириум с помощью GPU и интегральной схемы специального назначения. ASIC более эффективны, чем графические процессоры, но если пользователь собирается добывать коины в пуле, видеокарты тоже подойдут.

Для майнинга на GPU в пуле потребуется следующее:

• Компьютер или установка для добычи коинов с несколькими графическими процессорами.
• ОС для майнинга эфириума.
• Драйверы GPU для обеспечения связи между GPU и ОС.
• Криптовалютный кошелек для хранения вознаграждений.

Добыча с помощью ASIC более эффективна, но интегральные схемы стоят больше. Это оборудование создается для получения определенной монеты. Важно понимать, на каком алгоритме майнится эфириум, и учитывать это при выборе оборудования для добычи. Ethereum находится в процессе перехода на механизм консенсуса PoS. Поэтому инвестирование в ASIC для майнинга ETH может быть неэффективным. Также специальные интегральные схемы потребляют много энергии, и нужно принимать во внимание счета за электричество.

Установки первого вида используют центральный процессор (CPU) для добычи блоков. CPU — central processing unit. Он предназначен для выполнения цепочки инструкций за максимально короткое время. Этот тип майнинга был очень популярен среди лучших добытчиков Ethereum, но в последнее время используется все реже.

Оборудование для чеканки коинов на процессорах CPU очень популярно среди начинающих. Центральные процессоры стоят меньше, и они проще в использовании. Среди недостатков можно выделить то, что процесс добычи очень медленный — могут потребоваться месяцы (и даже годы), прежде чем возврат инвестиций будет заметен.

Читайте также

Как правильно собрать майнинг-ферму своими руками

С криптовалютным рынком появились разные виды заработка (, фарминг, и другие). Получать прибыль...

Особенности майнинга на Айфоне (iOS)

С момента создания первых мобильных телефонов возможности их использования значительно...

Как подключить и настроить асик для майнинга

Рынок криптовалют дает возможность заработать обычным пользователям, предпринимателям и компаниям....

Для второго способа чеканки Ethereum используют графический процессор (GPU). Graphics processing unit — видеокарта, которая выполняет функцию рендеринга (процесса получения изображения) 3D-графики и визуальных эффектов. Оборудование на GPU превосходит установки на CPU практически во всех аспектах. Недостаток этого способа — в том, что устройства с графическим процессором очень дорогие. Оборудование для майнинга на GPU может стоить от $3000 до $5000.

Независимо от типа, все установки для чеканки цифровых коинов состоят из блока питания, материнской платы, видеокарт, охлаждающего устройства и каркаса, который скрепляет все это вместе.

Криптовалюты на основе алгоритма Эфириума

Самая известная цепочка блоков, которая работает на механизме майнинга Ethash, — Ethereum. Алгоритм был разработан для этого проекта и здесь он всегда развивался. Проект Ethereum Classic, являющийся хардфорком сети Эфириум, также сохранил свою работу по механизму Ethash.

Кроме того, множество участников крипторынка используют токены Ethereum (например, Maker, DAI или стейблкоины Theter). Таким образом, все эти цифровые единицы используют алгоритм ETH. Другими альткоинами, которые использует Ethash, являются MusiCoin или Callisto, и это лишь некоторые из проектов.

Смена алгоритма майнинга ETH с PoW на PoS

Существует 2 самых распространенных механизма консенсуса и добычи криптовалют:

• Proof-of-Work (PoW). Здесь узлы должны использовать всю мощность своего вычислительного оборудования. Если этого не делать, то шансов на получение вознаграждения за завершенный блок мало.
• Proof-of-Stake (PoS). Так называется механизм, где транзакции проверяются валидаторами (авторизованными участниками, у которых есть определенная сумма монет на счету. Для Ethereum — не менее 32 ETH).

PoW характерен для майнингового оборудования, например, графических процессоров (GPU), центральных процессоров (CPU), специализированных интегральных схем (ASIC). Устройства подключают к блокчейну, чтобы они могли отслеживать, проверять и подтверждать транзакции. Важно помнить, что сеть — это децентрализованная система, поэтому в ней нет единого центра управления. Копии блокчейна размещаются на множестве устройств, принадлежащих участникам блокчейна. За счет этого осуществляются надежные транзакции, которые проверяют и одобряют сами пользователи. Операцию в сети нельзя изменить или прекратить. Следы подделок и изменений будут отображаться в блоках цепочки. Работа крупнейших криптовалют (Bitcoin, Ethereum) основана на мехнизме консенсуса Proof-of-Work.

Все действия в сетях PoS проверяются валидаторами. Это пользователи, которые владеют большими запасами монет конкретной сети. Остальные участники (стейкеры) получают комиссии от транзакций пропорционально своему вкладу. PoS не требует большого энергопотребления. Разработчики сети Эфириум планируют внедрить этот механизм консенсуса в качестве основы для работы блокчейна.

В 2016-м создатель Эфириума Виталик Бутерин заявил, что переход на PoS может затянуться до 2020 года. В итоге изменение механизма консенсуса несколько раз откладывали, а потом предложили использовать гибридный алгоритм из Proof-of-Work и Proof-of-Stake. Ethereum окружили тестовыми сетями, различными сайдчейнами и другими механизмами для перехода на другой способ подтверждения транзакций.

Несмотря на то, что дата окончательного перевода Ethereum на механизм консенсуса Proof-of-Stake не известна, пользователи уже могут задуматься о возможных последствиях:

• Юзеры не смогут майнить на графических процессорах, так как добывать и проверять новые блоки будут валидаторы, которые держат от 32 ETH на своих счетах.
• Появятся слабые места в сети и возможности для взлома цепочки.
• Многие юзеры перестанут работать с монетой. Из-за того, что участие в блокчейне связано со значительными инвестициями, число клиентов сети также уменьшится.
• Появится риск хардфорка, так как некоторые узлы будут не согласны с новыми правилами. Похожая ситуация была в 2016 году, когда появился Ethereum Classic.
• Сократятся товарооборот и возможности дополнительного дохода. Это связано с дефляционным характером Эфириума, который уже активно сжигает монеты.

Конечно, переход может принести и положительные результаты:

• Снизится уровень потребления электричества, уменьшится воздействие на окружающую среду.
• Блокчейн разделят на автономные области, которые взаимодействуют между собой и при этом обрабатывают каждая свою операцию — шарды. Увеличится децентрализация.
• Чтобы добывать монеты, инвестировать придется не в оборудование, а в криптовалюту сети.
• Исчезнут проблемы масштабируемости и скорости выполнения транзакций (сеть будет способна подтверждать до 100 тыс. операций в секунду).
• Снизятся комиссии.

Резюме

В марте 2022 года Ethereum еще работает на алгоритме доказательства работы, а майнеры получают плату за то, что подтверждают все действия в сети. Преимущество добычи ETH заключается в устойчивости к ASIC. Это значит, что когда сеть изменится, видеокарты, настроенные на алгоритм майнинга (Ethash у Ethereum), можно будет использовать для аналогичных децентрализованных платформ вроде Ubiq или Expanse. Таким образом, майнеры не будут нести убытков, как если бы они вложились в асики.

Пока не известно, когда сеть Ethereum окончательно перейдет на механизм консенсуса Proof-of-Stake, и майнеры могут извлекать выгоду из работающих систем. Есть вероятность того, что разработчики примут окончательное решение использовать гибридный алгоритм. В этом случае прибыль от майнинга сократится, но не исчезнет совсем. Сохранить привычный уровень дохода от добычи Ethereum участникам сети поможет диверсификация.

Часто задаваемые вопросы

Заместитель главного редактора

Евгений Лукин