Майнинг криптовалют с технической точки зрения

При так называемой "добыче биткоинов" происходит вычисление криптографической хэш-функции по алгоритму SHA256 на аппаратном уровне, вследствие чего генерируется заголовок блока. Для каждого нового блока программы для майнинга используют различные одноразовые номера случайных элементов заголовка. В результате получается длинный хэш, состоящий из символов английского алфавита и цифр, например:

94eb6f557fba938cd0805796423057690e163095b7ef5bcaab451ab54b52a4c

Это - шестнадцатеричное число, буквы от A до F которого обозначают цифры от 10-ти до 15-ти. Скорость нахождения блока зависит от сложности, поэтому майнер вначале процесса генерации с ней сверяется (получает данные из сети). В общем виде сложность выражает в числовом соотношении, насколько труднее сгенерировать последующий блок по сравнению с первым. К примеру, если она равна 70000, то на генерацию блока при той же мощности нужно затратить в 70000 раз больше времени, чем Сатоши Накамото затратил на генерацию самого первого блока. На самом деле, сейчас оборудование и алгоритмы гораздо быстрее более оптимизированы, а сложность равномерно регулируется каждые 2016 блоков. Именно поэтому, когда майнинговая сеть растет, вместе с этим повышается и сложность.

На сегодняшний день существуют три основных способа майнинга криптовалют: в соло, на пулах для майнинга и с использованием облачных майнинг-контрактов. Наиболее распространенным считается второй, потому как предполагают наименьшую зависимость от удачи, присущую всему процессу добычи криптовалют. Перед тем, как присоединиться к одному из пулов (Slush's pool, CKPool и так далее), нужно обзавестись кошельком Bitcoin, который станет местом хранения заработанных монет. После этого можно регистрироваться на одном из пулов, где предложат походящий майнер для установки на ПК и подключения. При добыче в пуле, прибыль от каждого блока, сгенерированного любым его членом, распределяется среди всех участников в соответствии с количеством полученных ими хэшей. Расходы на трафик в данном случае очень незначительны - примерно 10 мегабайт в день с учетом постоянного и стабильного подключения к серверу. Удача в соло-майнинге принесет, конечно, гораздо больше монет, однако вероятность завершения блока определенным компьютером, естественно, очень мала.

В целях обеспечения защиты все транзакции, выполняемые в процессе добычи биткоинов (и других криптовалютных монет) добавляются в общий список прошлых операций, который составляет цепочку блоков. Так исключается незаконное повторное растрачивание монет в местах, отличных от кошелька пользователя, их заработавшего. Таким образом каждый отдельный блок содержит доказательство работы (proof of work), подтверждающее действительность его выполнения. Это доказательство проходит проверку через базы данных на других узлах Bitcoin-сети каждый раз, когда определяется новый блок. Сам по себе майнинг криптовалют напоминает добычу других ресурсов: требует определенных усилий и медленно вырабатывает свою валютную единицу, в данном случае - цифровую. При этом добытчики не платят никаких издержек на вновь созданные монеты, что служит неплохой мотивацией для дальнейшего их распространения и обеспечения безопасности системы.

Если рассматривать доказательство работы, проделанной в ходе добычи биткоинов, более подробно, то следует отметить, что оно легло в основу одноименной концепции - Proof of Work (PoW). По сути - это базовый принцип сети Bitcoin (Litecoin, Dogecoin и многих других), основанный на необходимости произведения вычислений для достижения цели любой операции. Он также подразумевает обеспечение требуемого уровня безопасности за счет вычислительной мощности участников сети. В свою очередь это означает, что если завладеть 51% мощности всех доступных в сети майнеров, на нее можно обрушить атаку, которая все же даст возможность использовать одни и те же цифровые средства дважды - в момент генерации хакером "неправильного" блока.

Более новая концепция Proof of Stake (PoS), используемая в сетях PPCoin, Latium и некоторых других, имеет совершенно другой принцип: блоки генерируются периодом времени, выраженным в монето-годах - количестве монет, умноженных на время, в течение которого они лежат в кошельке нетронутыми. Как можно сразу же предположить, данный метод предполагает полное отсутствие затрат электроэнергии на поддержание валюты со стороны пользователя, в чем и состоит его главное преимущество. Кроме этого он наделен повышенной устойчивостью к описанной выше уязвимости метода PoW - при PoS-подходе для атаки 51% требуется не только покупка очень большого количества монет, но и их долгосрочное хранение.

Почти все цифровые валюты, для поддержки которых используется метод PoS, сочетают его со стандартным PoW. Такой комбинированный подход позволяет повысить эффективность добычи и усилить безопасность сети одновременно при вложениях определенных сумм пользователями системы и их активном участии в добыче. Типичным примером является криптовалюта PPCoin, генерация которой на начальном этапе происходит обычным способом - на процессоре и видеокарте, пока не наберется достаточное количество монет, затем блоки генерируются уже методом PoS.