Proof-Of-Work (PoW) – самый популярный алгоритм для майнинга криптовалют

Proof-Of-Work (PoW)
Каждый человек без исключения, который начинает изучать криптовалюты, сталкивается с такими понятиями, как Proof-Of-Work и Proof-Of-Stake. Если говорить кратко, то это алгоритмы консенсуса в блокчейне, использующиеся для подтверждения транзакций и создания блоков.

PoW и PoS являются наиболее известными и в тоже время существенно отличающимися друг от друга. В этой статье мы расскажем, как работает Proof-Of-Work, чем он отличается от Proof-Of-Stake, а также о том, какие монеты можно майнить и какое оборудование необходимо.

• Что такое алгоритм Proof-Of-Work
• Отличие PoW от PoS
• Алгоритмы хеширования, работающих с PoW
• Оборудование для майнинга на Proof-Of-Work
• Лучшие пулы для майнинга на Proof-Of-Work BTC.com
• AntPool
• F2P Pool
• SlushPool
• ViaBTC

Proof-Of-Work или нет?

Что такое алгоритм Proof-Of-Work

Алгоритм Proof-Of-Work
Proof-Of-Work

(англ. «доказательство работы») – алгоритм функционирования криптовалют, основанный на доказательстве выполненной работы – майнеры решают задачу по формированию блока и подтверждают сделки между всеми участниками сети. Основным критерием является показатель мощность используемого компьютерного устройства.

При этом сложность сети (хешрейт) зависит от общего количества мощностей, пользователей и нагрузки на неё. Безопасность обеспечивается за счет того, что в хеше каждого блока содержится хеш предыдущего, из-за чего становится невозможно нарушить порядок создания.

Для выполнения этой работы необходима огромная вычислительная мощность, которая обеспечивается за счет большого количества участников. Однако это приводит и к определенным проблемам, например, к высоким затратам электроэнергии.

Но есть и другие трудности, связанные с Proof-Of-Work. По факту развития сети, растут и требования к вычислительной мощности. Этого требуют алгоритмы криптовалют. Именно по этой причине майнинг биткоина на слабом оборудовании стал абсолютно нерентабельным.

Основная цель Proof-Of-Work – защитить распределенную систему от различных атак, таких как DDos, спам, двойное расходование и так далее. Суть алгоритма сводится к полной прозрачности сети с возможностью просто и быстро проверить результат.

Если говорить проще, то алгоритм Proof-Of-Work обеспечивает способность сети убедиться в том, что майнер, добавляющий новый блок в блокчейн, правильно выполнил расчеты.

В этом видео простыми словами описано, что такое Proof-Of-Work:

Что такое Proof-Of-Work и как работает

Связь между алгоритмом и криптовалютным пространством

В самой первой виртуальной денежной единице PoW необходим для достижения консенсуса в сети. Поскольку в любой момент времени для каждого пользователя может существовать сразу несколько версий блокчейна, алгоритм определяет, какая из них является достоверной. Для реализации своей идеи Накамото воспользовался наработками упомянутого выше проекта Hashcash, несколько модифицировав готовую функцию (добавил механизм изменения ее сложности, который зависит от общей вычислительной мощности всех узлов сети). Готовая функция получила название SHA-256.

Алгоритм PoW необходим для проверки узлами сети факта проведения вычислений майнером. Последний производит расчеты сложных алгоритмов, в результате которых к цепочке блоков добавляется новый сгенерированный блок («ячейка»), хранящий определенное количество записей о проведенных транзакциях. Механизм «доказательство работы» производит попытку поиска хеша заголовка узла, в котором имеется ссылка на прошлую «ячейку» и суммарное значение всех операций, помещенных в только сгенерированный узел. Показатели хеша соответствует установленной степени.

Отличие PoW от PoS

Доход от майнинга
Proof-Of-Stake в переводе с английского означает «подтверждение доли владение». В отличие от Proof-Of-Work, он не нуждается в огромном количестве мощностей. В PoS формирование блокчейна зависит от доли криптовалюты, принадлежащей майнеру. То есть, вероятность решить задачу прямо пропорциональна количеству токенов юзера. Соответственно, чем больше криптовалюты находится на счету, тем выше вероятность получить награду.

При этом в блокчейнах некоторых криптовалют, основанных на Proof-Of-Stake, награда за решение задачи отсутствует, а награду майнер получает за комиссии от транзакций.

И если понятие Proof-Of-Work появился в далеком 1999 году, как защита электронной почты от спама, то PoS имеет более молодую историю. Идея Доказательства доли владения появилась в 2011 году именно для криптовалют, как решение главной проблемы Proof-Of-Work – огромного потребления электроэнергии.

Основным же отличием PoW от PoS являются энергозатраты. В Proof-Of-Work для майнинга понадобится оборудование, что также включается в себя затраты на его обслуживание и электроэнергию. Во-втором достаточно купить криптовалюту и держать её на кошельке.

При майнинге на Proof-Of-Work вероятность генерации блока зависит от мощностей вашего оборудования или общих мощностей пула, к которому вы присоединитесь. В PoS доход зависит от количества криптовалюты. При этом, чем дольше вы ей владеете и не выводите, тем с каждым разом растет и шанс генерации блока.

☝️

В Proof-Of-Work для увеличения заработка понадобится нарастить мощности оборудования, вместе с которыми затраты тоже вырастут.

Но и в PoS не все так просто. Если количество монет, отправленных на майнинг, будет оставаться неизменным, прибыль может и упасть.

Предположим, в заморозке находится 1% токенов от общего числа монет в майнинге, значит и награда будет равняться 1%. Но как только в игру зайдет крупный держатель («‎кит»), процент ваших монет от общего числа уменьшится и соответственно заработок тоже упадет.

Но вот при падении курса убытки понесут как PoW, так и PoS-майнеры, но с некоторой разницей. Майнеры Proof-Of-Work продолжат получать счета за электричество, при этом получая меньшее вознаграждение при пересчете на фитную валюту, а PoS-майнеры лишь потеряют стоимость стейка.

Допустим, вы приобрели криптовалюту Tezos по $1 и заморозили ее. Но уже завтра ее цена опустилась до $0,50. В этом случае майнер потеряет 50% от ликвидности своего актива, но не понесет никаких издержек, токены все также будут лежать на счету и приносить доход.

Конечно, можно подумать, что PoS значительно превосходит Proof-Of-Work из-за меньших издержек. Но и у него есть свои недостатки, в основном связанные с децентрализацией.

К примеру, криптовалюты на этом алгоритме защищены от атаки 51%, но вместо этого контроль над сетью могут захватить крупные держатели монет, на счету которых находится 51% всех токенов.

План Бутерина

Одной из центральных фигур проекта считается Виталик Бутерин. Он является горячим сторонником перехода Eth на Proof-of-Stake, несмотря на возражения самого сообщества и экспертов, заключающиеся в том, что это ведёт к централизации проекта, оттоку пользователей, падению его надёжности и повышенному интересу со стороны финансовых регуляторов, готовых приравнять токены к ценным бумагам. Например, 19 сентября 2016 г. Бутерин выступал на конференции разработчиков Devcon2 в Шанхае и заявил, что переход на PoS произойдёт не ранее лета 2022 года, а в целом может продлиться до 2022 г.

10 декабря 2022 г. Бутерин завалил Twitter длинным постом, доказывающим преимущества децентрализованных блокчейнов в целом и построенных на PoS в частности. В марте 2022 г. в посте на Reddit он заявил, что переход оказался не таким простым решением, как предполагалось ранее. В результате переход на новый алгоритм постоянно откладывался то на конец 2022, то на зиму 2022, а затем речь и вовсе пошла о гибридном алгоритме между PoW и PoS. Основная сеть обросла всевозможными тестнетами, сайдчейнами и прочими инструментами, предназначенными для обкатки будущего перехода. Основным из них является Beacon Chain как фундамент будущего основного блокчейна Ethereum 2.0. На нём уже можно совершать транзакции «в стиле» PoS.

Наконец, 2 июня 2022 г. Бутерин рассказал о многочисленных проблемах на пути перехода к PoS. Он пожаловался на человеческий фактор, из-за которого затянулся запуск и переход на более экологичный и менее затратный вариант достижения консенсуса. Если по техническому нормативу он первоначально укладывался в три месяца, то уже растянулся на 18. В лучшем случае гибридный вариант PoW/PoS заработает во второй половине 2022 г. Кроме того, разработчики рассчитывали быстро перейти на PoS в течение одного года, а фактически бьются над задачей уже около 6 лет.

В результате, по состоянию на середину октября 2022 г., успешно реализована и завершена лишь Фаза 0. Она прошла в ноябре прошлого года, а через год должна была перейти в Фазу 1 по постепенному слиянию Beacon Chain на PoS с основной сетью (Eth1). Сейчас в сайдчейне сконцентрированы 3 млрд долларов залога валидаторов. Из-за высокой конкуренции с другими блокчейнами, а также занятости разработчиков, слияние Eth1 и Eth2 было отложено на конец года, до хардфорка Shanghai.

Но теперь возникла проблема с «бомбой сложности», которую необходимо постоянно откладывать, чтобы не перегрузить сеть. Решение вопроса об её отложении заложили в обновление EIP-4345. Это означает, что слияние сетей откладывается минимум до мая 2022 года. Инвесторы отреагировали выводом средств, поскольку рассчитывали на переход на PoS до конца 2022 г. Теперь же им в лучшем случае придётся ждать ещё около года. Это влияет на курс Эфириума, который постепенно падает, торгуясь сейчас на отметке 3 800 USD против 4 150 от 11 мая 2022 г.

Алгоритмы хеширования, работающих с PoW

Алгоритмы хеширования криптовалют
Первой криптовалютой, работающей на Proof-Of-Work (да и вообще первой), стал Bitcoin. В нем применен алгоритм хеширования SHA-256. Однако уже после первого форка и создания криптовалюты Litecoin в 2013 году, появился новый алгоритм – Scrypt.

В того момента прогресс не останавливался ни на минуту, а разработчики искали более эффективное решение для криптовалют, что породило довольно много решений, основанных на Proof-Of-Work.

☝️

Интересным оказался Six-Hash, представляющий собой комбинацию из шести видов хеширования блоков.

Суть этого алгоритма заключалась в том, что для начала минимальной добычи майнеру необходимо сразу шесть чипов ASIC. Таким образом, количество пользователей уменьшается, но в тоже время суммарные мощности не падают. Six-Hash был реализован в криптовалюте Quark.

Позже этот алгоритм породил такие модернизации, как X11 (DASH), X13 (Bitcoin Diamond, Stratis, Navcoin), X14 (BERNcash), X15 (Kobocoin), и X17 (Verge). Исходя из названия понятно, что в них сочеталось ещё большее количество алгоритмов. Но изначально серьёзного требования к оборудованию не было – имелась возможность майнить даже на CPU. Одной из самых популярных монет на таких алгоритмах является DASH, но к сегодняшнему дню их насчитываются сотни.

Далее идут различные варианты алгоритма Scrypt – Scrypt-N (Vertcoin), Scrypt-jane, CryptoNote (Monero) и так далее. В них разработчики попытались уменьшить вероятность «атаки 51%», увеличить производительность GPU, а также добавили другие полезные функции.

Список популярных PoS монет

Монет довольно много, но самыми популярными из них являются:

1. LEOcoin. Если пользователь владеет более 50 тысячами монет, они обеспечат доходность 20% годовых. Торгуются на 5 крупных биржах, капитализация системы более 24 млн $.
2. ReddCoin. Имеет низкую степень доходности 5%, но интересна эта монета, как вклад с перспективой большого роста. Капитализация системы превысила 41 млн $. Торговля ведется на Bittrex и на 7 биржах.
3. ClubCoin. Доходность составляет 20% годовых, но торги ведутся только на 2 биржах, включая всем известную Bittrex. Капитализация превышает 43 млн $.
4. NovaCoin. Создатели этой монеты обещают, что ее доходность будет 100% годовых. Капитализация более 8,5 млн $ Торгуют монетой на 8 биржах.
5. OKCash (OK). Доходность составляет 20% в год, торги ведутся на Bittrex в небольших объемах.

При выборе pos криптовалюты нужно ориентироваться на процентную ставку, желательно чтобы она начиналась от 5% в год, с другой стороны если процентная ставка слишком большая, это должно послужить сигналом к тому что с такой криптовалютой надо быть особенно осторожным.

Оборудование для майнинга на Proof-Of-Work

Оборудования для майнинга на Proof-Of-Work
Самыми перспективными криптовалютами на алгоритме Proof-Of-Work в настоящее время являются

• Bitcoin;
• Litecoin
• Ethereum;
• Ethereum Classic;
• Monero;
• Quark;
• Bitcoin Cash;
• DASH;
• Zcash;
• Grin.

Майнинг на Proof-Of-Work может осуществляться тремя способами – через видеокарту, процессор или ASIC. При этом в случае с топовыми криптовалютами, такими как BTC, ETH и LTC, добыча на CPU более неактуальна, а чтобы GPU могли тягаться с интегральными схемами, необходимо собирать ферму из нескольких карт. Конечно, есть ещё майнинг на смартфоне, но он абсолютно нерентабельный.

Если рассматривать конкретно добычу Bitcoin, то тут правильным решением будет покупка ASIC, поскольку даже самые серьёзные фермы на GPU не могут тягаться с асиками.

☝️

Актуальными моделями на данный момент являются Antminer S7, S9 и D3 от ]Bitmain[/anchor].

В среднем они показывают мощность от 12 до 14 тысяч Gh/s с энергопотреблением около 1350 Ватт. Чтобы добиться таких показателей на GPU понадобится не один десяток видеокарт, что существенно дороже покупки ASIC.

Что же касается других криптовалют, то майнинг на GPU до сих пор актуален. Но в любом случае самым выгодным решением является сборка фермы. И тут покупкой только карт для майнинга не обойтись. Понадобится система с несколькими PCI-слотами, количество которых пропорционально количеству GPU, материнская плата, мощный блок питания, хорошая система охлаждения и корпус.

☝️

На данный момент самыми популярными видеокартами для создания ферм являются AMD RX 480, RX 580 и Nvidia GTX 1050, 1060, 1070 и 1080.

Более новые модели стоят дороже, из-за чего время окупаемости существенно возрастает. Именно поэтому при создании ферм следует исходить из параметров цена/суммарный хешрейт.

Так или иначе, при создании фермы главной остается материнская плата, в которой нас интересует количество PCI-слотов, блок питания и стабильный доступ в интернет. Ни процессор, ни оперативная память, ни жесткий диск, не играют здесь ключевой роли.

На этапе сборки необходимо определиться, какую криптовалюту или на каком алгоритме, вы собираетесь добывать. Несмотря на то, что в теории на видеокарте можно добывать любую монету, отличия все же есть. Например, для майнинга Ethereum и токенов на алгоритме Ethash больше подходят GPU от AMD, а если речь идет о Zcash, то правильным выбором будут карты от Nvidia.

При этом выборе очень помогают калькуляторы для майнинга. С помощью таких сервисов можно наглядно посмотреть, какую криптовалюту лучше добывать на определенной видеокарте.

Немаловажным также является показатель энергопотребления и стоимости электроэнергии. Чем больше майнинг ферма, тем больше расход электричества. Соответственно, при конечном расчете примерного дохода нужно точно знать этот параметр расхода.

Биткоин – это основная криптовалюта, которую можно майнить на Proof-Of-Work.

Другие модели консенсуса

На рынке появляются и другие консенсусные алгоритмы. Например, коэффициент пропорциональности «Proof of Space», основанный на том, сколько места для хранения данных имеет узел. Также есть PoET (доказательство прошедшего времени) и целый ряд других алгоритмов, большинство из которых до сих пор не подтверждены.

Справедливости ради следует сказать, что технология продолжает развиваться в геометрической прогрессии, и нельзя предсказать, что может произойти или нарушить баланс в майнинговом мире. Тем не менее Hydrominer структурирован таким образом, что мы можем внедрять инновации, когда появляются новые идеи и технологии. Имея несколько направлений бизнеса и услуг, можно быстро перемещаться между отделами по мере необходимости для увеличения доходов.

Лучшие пулы для майнинга на Proof-Of-Work

Пулы для майнинга на Proof-Of-Work
Как было сказано выше, основной проблемой Proof-Of-Work является постоянно растущая сложность сети. Именно поэтому так называемый соло-майнинг чаще всего приносит маленький доход. Поэтому майнеры стали объединяться в пулы для майнинга, кооперируя собственные мощности.

Таким образом, блоки генерируются значительно быстрее, а вознаграждение делится поровну в зависимости от объема выполненной работы. Именно такой вид майнинга на сегодняшний день является более эффективным.

BTC.com

Это один из самых мощных майнинг-пулов, принадлежащий разработчику ASIC – компании Bitmain и имеющий суммарный хешрейт 12 700 Ph/s. Сайт пула представляет собой форум со встроенным биткоин-кошельком. Одним из его главных плюсов является мощное сообщество.

Используемая система оплаты – PPS, в которой каждый майнер получает награду, пропорциональную его вкладу в решение задачи. На BTC.com можно добывать такие криптовалюты, как BTC, BCH, ETH, BTSV, ETC, Grin и другие. Пул взимает комиссию от 1,5 до 4%. Платежи проводятся на ежедневной основе.

AntPool

Майнинг биткоина на Proof-Of-Work в AntPool
Также один из самых известных и популярных пулов для майнинга, позволяющий добывать самые популярные криптовалюты. Суммарный хешрейт пула составляет 8857 Ph/s.

AntPool открыли пять лет назад – в 2014 году, и за это время он успел заработать отличную репутацию. Этот пул имеет большое количество серверов по всему миру, что также делает его одним из самых больших. В отличие от вышеуказанного пула, здесь можно выбрать систему вознаграждения из четырех видов – PPS, PPS+, PPLNS и SOLO.

Сервис имеет высокий уровень защиты, обеспеченный за счет настройки рабочего IP-адреса, подключения AP, оповещения по email, двухфакторной аутентификации и блокировки кошелька. Команда AntPool также разработала свое приложение для смартфона.

F2P Pool

Пул, запущенный в 2013 году. Этот сервис также предлагает майнинг большей части топовых криптовалют. F2P Pool работает по системе вознаграждения PPS, взимая комиссию в 4%. Суммарный хешрейт составляет 9495 Ph/s.

Снять средства можно начиная с 0,001 BTC. Что же касается защиты, то некоторые пользователи критикуют сайт за то, что здесь отсутствует двухфакторная аутентификация.

Несмотря на это, сервис пользуется популярностью, поскольку имеет легкий в использовании интерфейс, который подойдет даже для новичков.

SlushPool

Использование алгоритма Proof-Of-Work в SlushPool
Старейший пул, запущенный в далеком 2010 году. Компания-основатель – Satoshi Labs – является разработчиком аппаратного кошелька Trezor. Общий хешрейт пула составляет 5467 Ph/s.

Одним из главных минусов пула является то, что добывать здесь предлагается только две криптовалюты – Bitcoin и Zcash. За каждую операцию SlushPool берет комиссию в 2%.

По уровню безопасности этот пул является одни из самых защищенных. SlushPool использует двухфакторную аутентификацию и блокировку кошелька. При этом на сайте можно проверить статическое подтверждение хешрейта. Участники майнинга в этом пуле имеют свой голос при голосовании по важным вопросам. Чем выше хешрейт, тем больший вес имеет майнер.

ViaBTC

Относительно молодой пул, созданный в 2016 году. Он предлагает майнинг самых популярных монет – BTC, ETH, LTC, BCH, ZEC, XMR, DASH и других. Сайт известен тем, что за три года на нем было добыто более 22 000 Bitcoin, а общий хешрейт составляет 5366 Ph/s.

Пользователь может выбрать систему оплаты между PPS и PPLNS, при этом в первом случае сервис взимает комиссию 4%, а во втором – 2%. Прибыль выплачивается на ежедневной основе в полночь по пекинскому времени. Минимальный порог выплаты составляет 0,0001 BTC.

Насколько трудоемки вычисления?

Сложность описываемых операций на самом деле достаточно высока, а сам вычислительный процесс может производиться при участии пользователей. Процедура проверки результатов, напротив, является весьма простой и нетребовательной к ресурсам системы. Любой узел может получить доказательство генерации майнером нового блока. Однако ввиду сложности вычислительных процессов, производимых майнерами, весьма трудно определить, который из них справится быстрее остальных.

Для проверки достоверности нового блока производится сравнение значения его хеша с текущей целью. Если оно оказалось меньшим – блок валидный. Так наглядно демонстрируется факт проведения определенной работы для генерации блока.

Структура блокчейна такова, что каждый созданный узел, добавляемый в цепочку, хранит информацию о предыдущем. Модификация «ячеек» невозможна. Можно лишь «присоединить» новую на том же уровне, которая станет хранить хеш прошлого блока. Для этого потребуется выполнение работы по генерации всех предыдущих узлов. Подобная задача является достаточно нетривиальной и ресурсоемкой. Этим обеспечивается надежная защита сети от вмешательства третьих сторон и двойной траты токенов.

Вклад в индустрию блокчейна

Использование PoW для функционирования Биткоина стало причиной возникновения целой майнинговой индустрии. Были созданы устройства, направленные на решение узкоспециализированных задач по хешированию блоков, с которыми уже с трудом справляются даже мощнейшие в мире суперкомпьютеры.

Майнинг привел к сильнейшей конкуренции в данной сфере. Многие крупные игроки в погоне за прибылью стали наращивать свои вычислительные мощности, что привело к значительному увеличению потребления электроэнергии. В уже далеком 2012 году общая сеть Биткоин превзошла по мощности самый производительный компьютер. Примерно в тот же момент была предложена одна из первых альтернатив используемому на тот момент алгоритму PoW — Proof-of-Stake.

Как зарекомендовали себя вычислительные системы, использующие PoW?

Кроме очевидных проблем с защитой данных, существуют следующие недостатки рассматриваемого алгоритма:

1. Вычислительная мощность используемого майнером оборудования и вероятность генерации нового блока имеют прямопропорциональную взаимосвязь. Поэтому каждый майнер стремится увеличить производительность используемых систем. Результатом таких действий является сильный перерасход энергоресурсов.
2. Результаты производимых расчетов имеют значение только внутри сети, иного применения они не имеют. Фактически, сеть обладает огромным вычислительным потенциалом, который не используется для решения полезных (например, производственных) задач.

Поскольку недостатки и проблемы алгоритма были всегда очевидными, постоянно велись работы над их устранением. В результате были предложены новые алгоритмы.