Когда речь идёт о майнинге криптовалют, нельзя переводить слова «miner» и «pool» буквально, как «шахтёр» и «бассейн». Они уже получили своё наполнение в русском языке. «Майнер» — тот, кто занимается майнингом биткоинов, а «пул» — жизненно необходимая вещь для добычи криптовалюты.
Процесс подбора подписи блока, иначе называемый майнингом, имеет большую вычислительную сложность (difficulty). Она является одним из самых важных параметров для майнера, так как именно от изменения сложности зависят его доходы. За время существования Bitcoin сложность в долгосрочной перспективе непрерывно растёт, поэтому, майнеру все труднее рассчитать подпись блока в одиночку.
Сеть Биткоина построена таким образом, что вознаграждение (сначала 50 BTC, потом 25, а скоро лишь 12.5 BTC) за валидную подпись блока является единственным методом эмиссии криптовалюты. Кроме этой фиксированной величины, нашедший блок майнер получает и сумму комиссий, заложенных во все включенные в блок транзакции. Сейчас это десятые доли биткоина, но в будущем, возможно, оплата транзакций превысит эмиссионную составляющую.
Пока сложность была невысокой, существовал одиночный, так называемый «соло» майнинг. Решение вычислительной задачи можно было получить даже на процессоре одного компьютера, поэтому каждый майнер работал один и сам получал вознаграждение в виде целого блока.
С ростом сложности, соло-майнинг отошёл в прошлое. Теперь даже с самым мощным специализированным оборудованием можно майнить годами, но так и не найти хэш для подписи блока – нужны сотни таких устройств. Поэтому, когда Биткоин обрел популярность, появилась технология совместного майнинга - объединение в пулы множества независимых майнеров.
Как работает пул
«Пул» (mining pool) представляет собой сервер, распределяющий задачу расчёта подписи блока между всеми подключёнными участниками. Вклад каждого из них оценивается с помощью так называемых «шар» (share), которые являются потенциальными кандидатами на получение драгоценной подписи. Как только одна из «шар» попадает в цель, пул объявляет о готовности блока и распределяет вознаграждение.
При расчете вознаграждения учитываются все принятые шары (есть нюансы в некоторых системах оплаты), вне зависимости от того, превратилась «шара» в подпись блока или нет. Именно этим достигается справедливое распределение добытых монет. Майнер с небольшой мощностью может работать очень долго, не найдя ни одного блока, но при этом получит свою долю общего пирога – ему платят за вероятность того, что именно одно из его решений окажется правильным. Иногда такое действительно случается.
При этом, неизбежно возникает отбраковка некоторых шар. От 0.5% до 1.5% потенциальных результатов теряется ввиду устаревания шар (stale share) и на неизбежных технических ошибках. "Фонд оплаты труда" майнера рассчитывается так:
- Пул устанавливает минимальную сложность шар, которые он принимает. Значение обычно является целой степенью числа 2. Оно выбирается так, чтобы минимизировать трафик от пользователя, при этом поток решений должен оставаться стабильным. Для современных устройств минимально принимаемая сложность обычно устанавливается в диапазоне 16-128, а оптимальная рабочая величина находится в интервале 64-512. Как правило, эта сложность устанавливается майнером вручную или автоматически подбирается сервером. Она никак не связана с реальной величиной сложности, действующей в сети и используется только для внутреннего учета.
- Затем, пул суммирует все полученные от пользователя шары за период времени и умножает их на установленную рабочую сложность. Таким образом, получается, как будто майнер присылал шары со сложностью 1, но в огромном количестве. Это и есть базовая величина для расчета заработка майнеров: количество решений сложности 1 (Diff 1 shares). Когда пул находит блок и получает вознаграждение (25 BTC + комиссии), сервер делит эту величину на количество шар сложности 1, принятых от всех майнеров, а потом для каждого майнера умножает на сумму принятых от него решений.
- Через 120 подтверждений найденного блока пул получает возможность распоряжаться добытыми биткоинами и распределяет награду по аккаунтам или кошелькам майнеров за вычетом своей комиссии, если она есть. Крупные пулы делают выплаты быстрее, часто авансом – это один из способов привлечь к себе больше майнеров. При выводе с пула следует учитывать размер его комиссии, а также размер комиссии на вывод средств.
Распределение награды за блок
У каждого пула есть свои правила и режимы выплат. За предоставляемую услугу пул получает свою долю, рассчитываясь с майнерами по одной из тринадцати систем.
Основные системы начисления награды
PROP (Proportional) - пропорциональная модель, при которой награда за блок делится строго пропорционально присланной каждым майнером доле шар. Как только блок найден – счетчик принятых шар сбрасывается и подсчет начинается с нуля. Это самая простая система, но выплаты крайне нестабильны, особенно для небольших пулов. Если майнер пришел и ушел во время "длинного" блока – он получит очень мало, а если майнил в удачный период – то может получить награду в несколько раз больше средней по калькулятору.
PPLNS (Pay Per Last N Shares) – тоже пропорциональное распределение, но более сглаженное. Одна из самых сложных для понимания систем, в то же время наиболее эффективная и для пула, и для стабильных майнеров.
Оплата рассчитывается за количество шар, присланных не за время, прошедшее между двумя найденными блоками, а за фиксированное количество определенных временных промежутков, называемых "шифтами" (shift - сдвиг). Количество и длительность "шифтов" каждый пул выбирает на свое усмотрение.
Выплаты происходят после того, как пул найдет очередной блок. Величина награды значительно меньше зависит от промежутков времени между блоками. Если блок долго не находится – то оплата плавно растет, если пулу везет и блоки сыплются, как из рога изобилия – то оплата за каждый отдельный блок снижается, но за время N*длительность_шифта сумма выплат остается более или менее постоянной.
Рассмотрим простой пример. На пуле действует система PPLNS с 10 шифтами, длительность каждого – 1 час. Хэшрейт устройств пользователя составляет 1/100 от общей мощности пула.
Полную награду, аналогичную пропорциональной системе, майнер начинает получать только после того, как он отработал на полной скорости своих устройств больше 10 часов. Если на момент получения пулом блока он майнил только 1 час – он заработает всего 10% от своей доли при пропорциональном распределении, если 3 часа – то 30%.
Казалось бы, чистой воды грабеж. Но если пользователь прекратит работу на пуле, то в следующие 10 часов он все так же будет получать награду – через 3 часа – 70% от "нормальной" доли, через 5 часов – 50% и так далее. Начисление полностью прекратится через те же 10 часов.
Допустим, за 10 часов пул нашел 3 блока. В этом случае, майнер получит 25 BTC*3/100, то есть 0.75 BTC. Если же за 10 часов найден один блок, то фактический доход майнера составит всего 0.25 BTC. Но, в отличие от системы PROP, "наработанные" им шары учитываются еще в течение 10 часов, и если будут быстро добыты еще несколько блоков – они компенсируют неудачный период.
То есть, система PPLNS сглаживает влияние фактора случайности, но не может полностью его исключить. Она лучше всего подходит для майнеров, которые постоянно работают на одном пуле. Еще одно ее достоинство – низкие или нулевые комиссии, так как пул не несет рисков перед пользователями, выплачивая только фактически добытое. Некоторые пулы включают в распределение и комиссии, полученные за проведение транзакций. У PPLNS есть несколько разновидностей, принципиально не меняющих схемы.
PPS (Pay Per Share) - фиксированная оплата за каждую принятую пулом шару. В этом случае пул назначает за шару фиксированное вознаграждение. Оно рассчитывается на основании награды за блок, разделенной на текущую сложность в сети, а потом умножается на количество присланных пользователем шар со сложностью 1. С точки зрения пользователя, такая система наиболее "справедливая", так как оплачивается вся выполненная работа, независимо от ее результата – то есть не важно, найдены блоки или нет.
Но для пула такой подход несет серьезные риски – так как длительные периоды между блоками, орфаны (не принятые сетью блоки) приводят к убыткам – пул выплачивает награду майнерам авансом из резервов, но сам дохода не получает. Поэтому, на пулах с системой PPS обычно устанавливается высокая комиссия – обычно от 3 до 7%.
Режим PPS, в свою очередь, имеет разновидности:
SMPPS - каждая шара ценится по номиналу, но за счет задержки перед выплатой, чтобы пул смог найти блоки для пополнения резерва. Интервал обычно составляет 120 блоков (стандартное число, необходимое, чтобы можно было тратить биткоины из эмиссионной транзакции). Обычно пулы с таким методом начисления комиссию не берут. Примеры: Eligius (0%).
RSMPPS - при нахождении блока награда распределяется пропорционально количеству полученных от майнеров шар за последний блок, без учёта задолженности по предыдущим блокам.
Если после этой раздачи что-то осталось, остаток распределяется пропорционально задолженности по предпоследнему блоку. Если и после этого что-то осталось, выплачивается задолженность по еще более ранним блокам.
Такая система выплаты выгодна для новых участников пула, так как задолженность по старым блокам выплачивается по остаточному принципу и не влияет на размер выплат новым участникам. Но накопленная задолженность может стать критической для пула при уполовинивании награды за блок, как это случилось с tzod.ru. Сейчас ни один крупный пул не использует этот механизм.
В долгосрочной перспективе для майнера, работающего на одном пуле, не важно, какая система оплаты используется. Разумеется, более выгодны системы без комиссий.
На странице Биткоин-википедии Comparison of mining pools можно найти наиболее полную таблицу сравнения пулов с их характеристиками. Но она не очень часто обновляется и многие данные могут быть устаревшими. Многие пулы из тех, что начинали первыми, уже закрылись.
P2Pool – децентрализованный пул
Нередко пулы взламывали хакеры, поскольку знали, что на их кошельках всегда есть немалые деньги. Случалось, что сами администраторы пула проявляли недобросовестность (например, исчезали с деньгами и закрывали сервер). Чтобы исключить такие возможности, был придуман децентрализованный пул P2Pool, программный код которого открыт для проверки и изменения. Каждый узел (нода) P2Pool является только одним из элементов системы. Участникам для получения максимальной награды следует оставаться на одном из узлов. Здесь не выгодно «прыгать» с одной ноды на другую.
P2pool имеет немало преимуществ перед классическим пулом.В первую очередь, это анонимность — не требуется вводить свои личные данные, для начала работы потребуется только действительные адреса кошелька и электронной почты. Децентрализованная структура даёт 100% защиту от DDoS, а если «отвалится» один из узлов, результаты автоматически подхватит другой узел. Cреди майнеров P2Pool распределяется комиссия, что дополнительно увеличивает их доход. Владельцы обычных пулов часто оставляют комиссии себе.
Merged mining – добыча нескольких криптовалют
Merged mining представляет собой совместную добычу сразу нескольких криптовалют. Те решения хэшей, которые не пригодились при расчёте подписи блока Биткоина, идут на расчёт для других криптовалют, настроенных на совместный майнинг. Среди параллельно добываемых форков можно назвать Namecoin, Devcoin, IxCoin, I0Coin. Все они отличаются огромной сложностью и невысоким обменным курсом.
Некоторые пулы для Биткоина включают совместный майнинг одного или нескольких форков, как правило это Namecoin. Он дает майнерам 1-2% дополнительного дохода. Поэтому, при выборе пула, обращайте внимание на возможность использования merged mining.
Совместный майнинг поддерживается Лайткойном и Догикойном. Так как обе криптовалюты используют один и тот же алгоритм Scrypt, технических проблем с этим никаких нет.
Тот, кто майнит Лайткойн, получает дополнительно некоторое количество Догикойнов и наоборот.
Многомонетные и мультипулы
Существуют пулы не только для добычи биткоинов, но и для других криптовалют. Из альтернатив наиболее популярен Лайткоин (Litecoin, LTC). Тем более, что для алгоритма Scrypt также существует специализированное оборудование (ASIC).
В своём классическом виде, пул является сервером для подключения устройств, выполняющих вычисления по одному алгоритму – для Bitcoin это двойной SHA256. Но со временем появились и многомонетные пулы. К ним подключаются майнеры, которые хотят добывать несколько криптовалют, переключаясь на майнинг наиболее выгодной на данный момент. Все переключения майнер выполняет вручную. Для переключения на другой альткоин достаточно поменять порт TCP в настройках программы для майнинга.
Фактически, многомонетный пул отличается от обычных только тем, что пользователю не нужно заводить несколько учетных записей под каждый отдельный форк. Все добытые монеты переводятся пулом на один аккаунт, откуда они вручную или автоматически выплачиваются на кошельки майнера.
Следующим шагом развития стали мультипулы. Основное их преимущество в том, что майнинг автоматически переключается на добычу самой выгодной в настоящее время криптовалюты. При этом учитывается сложность, цена монеты на биржах и множество других факторов. На мультипулах, как правило, можно майнить альткоины по нескольким распространенным алгоритмам хэширования: SHA256, Scrypt, Scrypt-N, X11-13-15 и т.д.
Нужно сказать, что многие современные криптовалюты - например, Ethereum и DASH - используют для майнинга графические процессоры видеокарт (GPU). Существуют и такие форки Bitcoin, которые можно добывать только на центральных процессорах.
Но, вне зависимости от используемого оборудования, принцип остаётся неизменным: на смену соло-майнингу приходит майнинг в пулах, что значительно снижает потенциал децентрализации, так как пул фактически распоряжается мощностями подключенным майнеров по своему усмотрению. В том числе, например, оператор пула может включать в свои блоки только нужные ему транзакции. Стратегической целью энтузиастов децентрализованных валют должно стать совершенствование технологии распределенной добычи, чтобы ей мог пользоваться любой желающий – так же просто, как подключиться к одному из обычных пулов.
