Майнинг криптовалют, использующих консенсус Накамото (PoW) основан на сложности сети, которая определяется количеством добывающих устройств в глобальном масштабе и их производительностью.
Она влияет на то, насколько оправдают себя финансовые вложения в оборудование, какое количество монет получится добывать в единицу времени, какова будет итоговая прибыль.
Рассмотрим, что такое сложность сети биткоин и как она влияет на на добычу новых монет.
Что такое сложность сети биткоин
Сложность сети биткоин — это динамически изменяющийся показатель, косвенно отражающий количество попыток, которые предпринимается для поиска хеша, удовлетворяющего заранее сформированным условиям.
Решение задачи нахождения хеша представляет собой подбор значения меньше заданного двоичного числа, которое содержит определенное количество нулей в начале числовой последовательности. Если по условиям задачи найденный хеш требует, например, 40 нулей в начале, то вероятность найти его сразу невелика даже на производительном оборудовании. Это равносильно подбрасыванию монетки 40 раз подряд, когда выпадает только орел. Арифметический подсчет показывает, что понадобится подбросить монетку (перебрать) в среднем 240 вариантов.
Каждый новый нуль, добавляемый в начало хеша, увеличивает сложность в 2 раза. Иными словами, нахождение хеша с 41 нулем в начале ровно в 2 раза сложнее, чем с 40 нулями. И в 4 раза проще, чем в случае, когда дело происходит с 43 нулями. 50 нулей увеличивают сложность в 210 — 1024 раза по сравнению с цифрой 40. Таким образом, сложность увеличивается в геометрической прогрессии, что позволяет удобно управлять ее значениями и подстраивать их под текущее состояние сети.
В блокчейне Bitcoin используется алгоритм криптовалют SHA-256, который определяет длину хеша — строку из нулей и единиц — в 256 символов. Каждый из которых — это 1 бит информации.
Зачем нужна сложность сети
Она позволяет добывать монеты равномерно и сохранять скорость формирования новых блоков в стабильном временном промежутке. Примерно раз в 10 минут, что соответствует 6 новым блокам в час. Это исключает ситуацию, когда с помощью мощного вычислительного оборудования блоки будут добываться в течение укороченного времени, или удлиненного, при сокращении подключенных устройств.
Ситуация, когда все биткоины добываются в течение короткого времени, губительна как для повседневного использования, так и выживания криптовалюты. Почти полностью исчезают финансовые стимулы для майнеров, остаются только комиссии за транзакции в качестве вознаграждения.
Для продолжения добычи новых монет количество участников не имеет значения: что 100 устройств, что 5 млрд. Сложность сети биткоин корректируется таким образом, чтобы время решения задачи всегда составляло около 10 минут.
Основные факторы изменения сложности сети Bitcoin
Сложность сети биткоин повышается или понижается автоматически (коррекция). Это происходит примерно раз в 2 недели, а если быть точным — каждые 2016 найденных блоков. Если 2016 блоков добываются менее, чем за 14 суток — это рост сложности сети Bitcoin. Задача решается за более короткий срок, следовательно, майнинговые мощности возросли.
Когда на нахождение 2016 блоков майнеры биткоина затратили более 2 недель, это сигнал, что количество устройств для майнинга сократилось. Следовательно, хешрейт падает и сложность понижается.
Факторы, прямо влияющие на сложность сети биткоин:
- Появление новых типов и моделей аппаратных устройств. Впервые сообщество столкнулось с этим в 2014 году, когда появились узкоспециализированные интегральные микросхемы для добычи криптовалюты (ASIC). Их вычислительная мощность для решения задачи подбора 256-битного хеша в сотни раз превосходила наиболее распространенные на тот момент графические процессоры видеокарт (GPU). В результате, сложность резко подскочила;
- Увеличение популярности Bitcoin. Все больше желающих получают представление, что такое криптовалюта, среди них находятся желающие заняться майнингом. Это следующий по значимости фактор влияния на сложность, помимо технических новинок;
- Рост стоимости биткоина. Когда прибыль значительна, количество майнеров увеличивается. Если курс падает, участники, не вписывающиеся в рамки рентабельности, отключают устройства. Никто не майнит себе в убыток;
- Перевод мощности на работу с другими активами. Если на рынке появляется новый токен, добыча которого дает прибыль больше, чем биткоин, майнеры переориентируют мощности (если алгоритм поддерживается устройством);
- Внешний фон. Позитивные и негативные новости, решения властей, национальных и международных регуляторов, прогнозы аналитиков, активность хакеров. Другие факторы косвенного влияния на стоимость монеты, следовательно, и на перспективы добычи.
Сегодня сложность сети биткоин чаще растет. Это происходит по причине новизны криптоактивов, привлекательного соотношения вознаграждения (12,5 BTC) и рыночного курса ($10340) криптовалюты.
Но в дело вступает халвинг, и награда за блок постепенно и неуклонно сокращается. Так, до 2012 года она составляла 50 BTC, в период с 2012 по 2016 — 25 монет. Последний халвинг прошел 11 мая 2020 года, вследствие чего вознаграждение за блок упало до 6,25 BTC.
Серьезно влияет стоимость электроэнергии, а также налоговые факторы и нормы законодательного регулирования со стороны властей.
Несмотря на то, что все монеты будут добыты примерно в 2140 году, на последние 100 лет останется менее 1% эмиссии.
Порядок расчета
Сложность сети биткоин прямо определяется следующими факторами:
- Значениями хешрейта биткоина, то есть количества и общей производительности добывающих мощностей, решающих задачу по поиску хеша.
- Временем, затрачиваемым на добычу одного блока.
Ее расчет проводится с использованием следующей формулы:
difficulty = difficulty_1_target / current_target
- Difficulty — это обозначение сложности;
- Для параметра difficulty_1_target применяются разные значения. Чаще всего используется pdiff — сокращенное обозначение pool difficulty. Это хеш-значение SHA-256, где начальные 32 бита — нули, последующие — единицы;
- Target — также двоичное число на 256 бит, которое используется в виде целевого значения, и в запакованной шестнадцатеричной форме хранится во всех подписанных блоках. Минимальное значение параметра target (что соотносится с максимальной сложностью) представляет собой двоичное 256-битное число, начальные 224 бита которого — нули. Максимальное значение target (минимум сложности) равняется pool difficulty.
Для каждого устройства или пула для майнинга сложность рассчитывается индивидуально. Она отличается в небольших пределах от показателей на страницах мониторинга, например, Blockchain.com, где отображается среднее значение.
Любопытно, но за одно изменение сложность в состоянии увеличиться или сократиться на величину не более, чем в 4 раза в любом направлении (особенности блокчейна).
Актуальная информация
Для получения сводки о текущем уровне сложности вводится команда getDifficulty в программный интерфейс майнингового устройства. Для дальнейшего изучения вопроса или предварительного ознакомления чаще всего используются следующие ресурсы:
- Bitinfocharts.com — платформа, предоставляющая информацию за весь период существования Bitcoin, начиная с 2009 года по настоящее время. Доступно масштабирование отдельных участков графика для изучения деталей, а также дополнительные инструменты;
- Blockchain.info — основной ресурс получения информации, построенный по принципу «ничего лишнего». Как и в предыдущем случае, график масштабируется, история просматривается с момента генерации первого блока Сатоши Накамото. Этого достаточно для большинства пользователей, но отсутствие дополнительных инструментов — скорее недостаток.
Вертикальная шкала на графиках означает уровень сложности, горизонтальная — время.
Прогноз на 2021 год
Основное влияние на майнинг биткоина оказал халвинг криптовалюты в 2020 году, когда вознаграждение снизилось с 12,5 BTC до 6,25 BTC.
Существенных прорывов в наращивании эффективности энергопотребления ASIC-устройств, работающих на алгоритме SHA-256 вряд ли стоит ожидать в ближайший период. Большинство из них устаревает и работает в минус еще до официального появления на рынке.
Вдобавок, на ситуацию косвенно указывает негативный новостной фон вокруг ведущих производителей оборудование для майнинга, в первую очередь, информация об увольнениях, закрытиях зарубежных подразделений, провале усилий по выходу на IPO. Вместе со снижением популярности майнинга это рисует нерадужную перспективу для этого сегмента на ближайшую и возможно, среднесрочную перспективу. Плюс ограниченные, во многом исчерпанные еще в 2018 году возможности по наращиванию мощности в решениях текущей архитектуры.
Эксперты сходятся во мнении, что выживут в основном те, у кого есть доступ к дешевой электроэнергии, либо к недорогим и современным устройствам для майнинга.
Майнинг биткоина и эфириума достаточно давно превратился в отдельный бизнес, с серьезными подходами, вложениями, расчетами. Сейчас эта деятельность — удел крупных организаций, имеющих не только большие суточные объемы добычи новых монет, но и сниженные тарифы на электроэнергию, а также доступ к новым устройствам по низким ценам. Заниматься майнингом ведущих криптовалют в одиночку невыгодно. Лучше обратить внимание на перспективные монеты «второго плана» из первой сотни рейтинга CoinMarketCap.
Читайте также:
Халвинг биткоина (уполовинивание) — что это такое и что поменяется
Хешрейт биткоина: что это, от чего зависит и как меняется с течением времени
