Многие авторитетные экономисты признают, что появление криптовалют может стать отправной точкой для радикальных преобразований всей мировой финансовой системы. Но финансовые технологии – не единственная сфера, где Биткоин создал стимул к развитию и усовершенствованию. Еще одно направление – это добыча биткоинов, известная нам как майнинг.
В самом деле, эволюция устройств майнинга всего за несколько лет поразительна. Фактически, &lquot;монетодобывающая&rquot; отрасль всего за три года создала новый класс вычислительных машин и прошла путь от давно устаревшего техпроцесса 130 нм до переднего края современной электроники.
В первой части статьи мы расскажем о развитии технологий майнинга от запуска системы Bitcoin до начала массового производства специализированных устройств.
Несмотря на то, что более половины периода существования Биткоина майнинг шел на компьютерах общего назначения, мы не будем останавливаться на подробном описании этого процесса. Вряд ли вас заинтересуют обзоры самых обыкновенных процессоров и видеокарт.
Но история бурного развития ASIC-майнеров, жесткая конкуренция, быстрое обогащение и разорение производителей, разработки энтузиастов и выжимание всех возможностей из нового и старого железа – на самом деле увлекательна, даже для тех, кто когда-то принимал в ней участие и сейчас, в шуме вентиляторов или журчании охладителя, продолжает добывать новые монеты.
Начало. Майнинг на процессорах
Несложно догадаться, кто стал самым первым майнером в истории Биткоина. Разумеется, это был создатель (или создатели) криптовалюты – Сатоши (Сатоси) Накамото. В сообществе широко распространено мнение, что Сатоши долгое время майнил один и на его кошельках лежит более миллиона BTC.
Однако, обосновать это мнение фактами очень трудно. Единственным доказательством приводят то, что все эти монеты до сих пор не пришли в движение. Но причин этого может быть очень много.
Будем оперировать только известными фактами. Между созданием генезис-блока 3 января 2009 года и публикацией первого клиента сети Bitcoin v0.1 было добыто всего 15 блоков – с 0 до 14. Таким образом, "гарантированный" премайн Сатоши составляет всего 750 BTC. Дальше ему уже могли составить конкуренцию другие майнеры.
Сейчас этих людей называют "ранними адептами" – early adopters. Большинство из них неизвестны сообществу. Первая транзакция в сети Bitcoin произошла через 3 дня – 12 января 2009 года между Сатоши и Хэлом Финни на сумму 10 BTC. Всего с этого адреса, бесспорно принадлежащего Сатоши, в этот же день было совершено 5 транзакций, на общую сумму 32 BTC.
С технической точки зрения добыча Bitcoin на процессорах не представляет интереса – это обычная операция расчета хэшей по алгоритму SHA256, которая выполняется и во многих других случаях, не связанных с криптовалютой.
Вероятно, Сатоши не предполагал, как быстро начнет развиваться индустрия майнинга. Именно добыча на процессорах ПК, самых массовых чипах в мире, должна была сделать Биткоин по-настоящему децентрализованным. Здесь есть только одна уязвимость – перед ботнетами, которые могут заставить майнить на один кошелек компьютеры десятков тысяч пользователей.
Пока криптовалюта оставалась забавой для гиков, майнинг на CPU был не очень популярен. Первое изменение сложности Bitcoin, показавшее, что майнингом занимается уже несколько сотен процессоров, случилось почти через год после создания генезис-блока – 30 декабря 2009 года.
Самое же большое увеличение сложности за один пересчет – в 4 раза – случилось 16 июля 2010 года в блоке 68544. Произошло это вследствие публикации о Биткоине 11 июля на популярном среди гиков сайте Slashdot. Всего за несколько дней количество пользователей Bitcoin, а значит и майнеров, выросло во много раз.
Состязание фермеров. Майнинг на видеокартах
К лету 2010 года популярность и курс Биткоина выросли настолько, что его добыча стала приносить реальный доход, хотя и скромный. В июле за 1 BTC давали около 10 центов, то есть добыча одного блока приносила около 5$. Майнинг стал переходить на коммерческие рельсы – а значит, конкуренция не могла не привести к технологической гонке.
18 июля некто ArtForz впервые запустил майнинговую ферму на GPU и добыл первый блок, используя параллельные вычисления, реализованные в драйвере OpenCL. Так началась эпоха промышленного майнинга.
Переход на видеокарты стал огромным рывком по сравнению с "классическим" процессорным – мало того, что одна видеокарта считает в несколько десятков раз больше хэшей, чем процессор, на одну дешевую материнскую плату уже тогда можно было установить до 4 видеокарт, а позже – до 6, с ограничением в 8 GPU (одна двухпроцессорная карта считается за два GPU). Компьютер даже с двумя процессорами в минимальной конфигурации стоит практически столько же, сколько ферма из нескольких топовых видеокарт. Таким образом, видеокарты сразу отодвинули процессоры на второй план.
Но некоторое время программы для майнинга на GPU оставались недоступными для массового применения. Только в сентябре 2010 года был опубликован майнер на базе CUDA для карт nVidia, а в октябре – для ATI Radeon на базе OpenCL.
18 сентября открылся первый пул в истории криптовалюты – Bitcoin.cz, известный как Slush's pool. Он работает и сейчас, а его создатель, чешский программист Марек Палатинус, до сих пор является активным членом сообщества. В первых числах января 2011 года пул набрал мощность в 10 Гх/с, теперь кажущуюся смешной. Но тогда сложность добычи Bitcoin едва превышала 10 000 – всего в 5 миллионов раз меньше, чем сейчас!
9 февраля 2011 года курс Биткоина на MtGox поравнялся с долларом, и за несколько месяцев без остановок преодолел планку в 20$. Добыча одного блока теперь приносила 1000$, а в сутки добывалось почти на 150 тысяч долларов.
Почувствовав легкие деньги, майнеры по всему миру бросились скупать видеокарты. Конкуренция нарастала, сложность продолжала нестись вверх, к середине июня достигнув 1 000 000. Однако, взлом MtGox, а потом еще нескольких сервисов, вызвал отток пользователей Биткоина и снижение мощностей майнинга, продолжавшееся до осени.
23 августа 2011 года был добыт первый блок децентрализованным пулом – P2Pool. К сожалению, из-за сложной настройки и нестабильности добычи большинство майнеров до сих пор отдает предпочтение централизованным сервисам, и p2pool влачит жалкое существование, очень редко добывая больше 1 блока в сутки.
7 октября 2011 был запущен Litecoin – первый форк Биткоина на альтернативном алгоритме хэширования. Он был предназначен для того, чтобы остановить засилье видеокарт и дать шанс для майнинга на CPU. По иронии судьбы, через 2 года именно LTC стал убежищем и для майнеров на видеокартах, спасавшихся от нашествия ASIC. Об этом мы расскажем в другой статье.
Почти три года видеокарты безраздельно правили в майнинге. 28 ноября 2012 года произошло первое уполовинивание награды за блок – с 50 до 25 BTC. Но и оно не остановило постепенного роста сложности. На начало 2013 года, несмотря на небольшую коррекцию, она колебалась около 3 000 000. Однако… это была только подготовка к новому прыжку.
Меньше, холоднее, мощнее. FPGA приходят и уходят
Еще в 2011 году некоторые энтузиасты начали осознавать, что фермы из видеокарт потребляют слишком много электричества, требуют постоянного внимания и дополнительных затрат. Они начали искать решение, способное сократить расходы.
В то время самым очевидным было использование чипов FPGA – менее универсальных, чем CPU, но более энергоэффективных. Их было гораздо проще распараллеливать на одной плате и требования к линиям питания и охлаждению заметно снижались. Конечное устройство выходило достаточно дорогим, но гораздо более компактным и стабильным, чем ферма на видеокартах. А выигрыш по энергопотреблению составлял тысячи процентов.
И все же, видеокарты оставались самым массовым решением, дешевым и доступным. Людей, готовых заплатить несколько тысяч долларов за устройство с очень ограниченным применением, тогда было немного. FPGA-майнеры просуществовали недолго и оставались нишевым продуктом, который не сыграл заметной роли в массовом майнинге. Но эти наработки потом пригодились производителям ASIC-майнеров, так как разводка плат, компоновка устройств и программное обеспечение были очень похожи.
Среди производителей FPGA-майнеров можно отметить две компании, позже занявшие гораздо более заметное место в истории:
- Шведская KnC Miner, основанная в сентябре 2012 года, со своим KnC Mars мощностью 6 Гх/с
- Американская Butterfly Labs с двумя устройствами: BitForce SHA256 Single с хэшрейтом 832 Мх/с и Mini Rig с хэшрейтом 25 Гх/с.
Для того времени это было очень мощное оборудование, потреблявшее всего 20 Вт на 1 Гх/с – в 20-30 раз меньше, чем аналогичная ферма из видеокарт. Но и стоило оно соответственно: за Mars просили 6 000 $, а за Mini Rig – 15 000 $. Количество выпущенных устройств не публиковалось.
Все остальные производители не смогли окупить затраты и тем более разработку новых чипов. Со временем все они закрылись. Окупаемость FPGA-майнеров вызывала много вопросов, однако те, кто получил их до начала 2013 года, имели все шансы если не на сверхдоходы, то на достойную прибыль.
Пришествие. Первые ASIC-майнеры
В отличие от FPGA, которые выпускаются массово и используются для самых разных задач, чипы ASIC (Application Specific Integrated Cirquit) могут выполнять только одну задачу, для которой их проектировали. Но выполняют они ее гораздо лучше любого процессора широкого профиля – разница в производительности аналогичных по прочим параметрам устройств может отличаться в десятки раз.
Есть и обратная сторона – только проектирование и выпуск прототипа чипа ASIC на современных технологиях обходится в несколько миллионов долларов. Это долгий и трудоемкий процесс, положительный результат которого никем не гарантирован. Кроме самого чипа, разработчику приходится делать все – от материнской платы, "обвязки" и системы охлаждения до программного обеспечения, а потом проводить все этапы тестирования.
Самые дальновидные производители начали разработку специализированных чипов сразу же, как только в серию пошли первые FPGA – то есть летом-осенью 2012 года. А самые предприимчивые решили, что незачем брать весь риск на себя – его прекрасно могут оплатить покупатели. Так появились предзаказы на ASIC-майнеры.
Первой общеизвестной тройкой создателей ASIC стали две китайских компании - ASICminer и Avalon и одна американская - BFL (Butterfly Labs).
Создатели первых ASIC, слева направо: Сэм Коул (KnC Miner), Джош Зерлан (Butterfly Labs), FriedCat (ASICminer) [предположительно] и Йифу Гуо (Avalon)
На фото вы можете видеть четырех человек – вероятно, самых известных в ходе "ASIC-революции". Оно сделано в Сингапуре в августе 2013 года, и является действительно уникальным – больше эта компания не собиралась вместе ни разу. Запомните эти имена и лица. С этими людьми оптом и в розницу сотни, если не тысячи покупателей ASIC-майнеров мечтали поговорить по душам.
Но расскажем о каждом из производителей по порядку.
ASICminer
Эта компания с говорящим названием была основана 18 июля 2012 года тремя гражданами Китая. Инвестиции она собирала через публичные форумы, но далеко не у первых встречных.
Подход к клиентам у ASICminer был совершенно другой, нежели у остальных производителей. Они долгое время не торговали в розницу, а ориентировались на крупных вкладчиков, которые получали свою долю акций. На открытом рынке эти акции начали продаваться только после того, как основные инвесторы получили свой кусок прибыли. Представители компании отвечали на абсолютно все вопросы, в том числе касающиеся глубоко технических моментов.
До сих пор остается неизвестной личность главного основателя и вдохновителя ASICminer – в сообществе его знают только по нику "FriedCat" (Жареный кот). Возможно, он не китаец, хотя и сумел обжиться и построить бизнес в этой стране. Сотрудники компании не выдают своего босса.
В начале 2013 года в ASICminer был разработан чип по давно устаревшему в потребительской электронике техпроцессу 130 нм. Он был выбран из-за относительно низких затрат - всего на разработку абсолютно нового ASIC было израсходовано 150 000$.
Майнеры первого поколения от ASICminer были реализованы в виде плат Blade Block Erupter с хорошими на то время характеристиками: хэшрейтом 10 Гх/с и энергопотреблением около 100 Вт. Показатель энергоэффективности, несмотря на грубый техпроцесс, был вдвое лучше, чем у самых современных FPGA.
Платы Block Erupter можно было устанавливать по несколько штук в один корпус, совместимый со стандартными 19" серверными стойками. Именно ASICminer стал первой компанией, которая открыла специальный датацентр для майнинга.
Весной 2013 года в нем были установлены устройства первой партии, которые раскупили за 1 час по цене 12 500$ акционеры компании. Их суммарная производительность была до 40 Тх/с, в то время как на 1 января 2013 года хэшрейт всей сети Bitcoin составлял около 25 Тх/с. Этот датацентр несколько месяцев удерживал абсолютное лидерство в майнинге Биткоина, опережая самые крупные пулы.
Blade Block Erupter v.2 продавался в апреле уже по цене 7 500$ на открытом рынке. Майнер получился удачный, поэтому компания решила усовершенствовать ASIC и летом начала широкомасштабные продажи ASICminer Cube по цене в 7 000$. Его характеристики: 30-37 Гх/с и 430 Вт.
Одновременно с Blade Block Erupter вышла портативная версия - USB Block Erupter с одним чипом, в корпусе, похожем на флешку. Брелок мощностью в 330 Мх/с сначала продавался за 1 BTC и в первое время спрос был ажиотажным – их покупали десятками и подключали через USB-хабы целыми гроздьями. Однако, идея была неудачной, майнеры стремительно дешевели – за несколько месяцев их цена рухнула в 30-40 раз. Сейчас такой любопытный девайс можно купить на Ebay за несколько долларов. Этот сувенир годится и для того, чтобы изучить работу ASIC чипов и устройство схемы.
К концу лета 2013 года ASICminer был вынужден отступить под натиском конкурентов – его чипы быстро устарели, а разработка новых шла медленно. Акции падали. На рынок фирма смогла вернуться только через год, но вскоре окончательно закрылась после таинственного исчезновения "Жареного кота" с большой суммой денег. Он так и не был найден.
Avalon Project
Avalon звучит с достоинством, не правда ли? Все верно, этой компании есть чем гордиться. Она была основана Йифу Гуо (Yifu Guo) в сентябре 2012 года.
Несмотря на то, что Йифу – чистокровный китаец, ассоциация его фирмы со сказочным городом короля Артура говорит о том, что он хорошо знаком с европейской культурой и рассчитывал в первую очередь на европейских и американских покупателей.
Команда Avalon начала разработку чипов одновременно с конкурентами, но выпускала только ограниченные партии по высокой цене. Так называемые "батчи" от Авалона возбуждали в сообществе слухи и легенды. Первые ASIC-майнеры были выпущены по технологическому процессу 110 нм, с хэшрейтом по умолчанию 60-65 Гх/с (82-88 Гх/с в разгоне) и энергопотреблением около 700 Вт.
Выпуск первого поколения проходил в три приема:
- Первый батч из 300 устройств продавался на самом старте – в 2012 году по 1300$, когда идея казалась слишком смелой, и начало предпродаж не вызвало сильного ажиотажа. Покупатели получили майнеры в феврале-марте 2013 года. Они окупались буквально за считанные дни и начинали приносить чистую прибыль. Владельцы первой партии от Авалона действительно озолотились, и их пример стал приманкой для покупателей следующих партий. Но они оказались гораздо менее удачливыми.
- Второй батч, уже из 600 майнеров, поступил в продажу в середине февраля по 1500 $ (по курсу в биткоинах – на то время около 50 BTC) и был раскуплен за несколько дней, несмотря на общепринятый в то время скептицизм относительно "асиков". Здесь покупателям повезло гораздо меньше – устройства приходили с большой задержкой и уже побывавшими в употреблении. Однако и они оказались удачным приобретением. Подробный обзор одного из них читайте в этой статье.
- Но третий батч, также из 600 штук, очень сильно подмочил репутацию производителя. Во-первых, цена поднялась почти в 5 раз – 75 BTC по среднему курсу около 100$. И во-вторых, задержка поставок оказалась еще большей – многие покупатели получили свои устройства в июле и даже в августе, когда сложность многократно выросла и на рынок пошли ASIC второго поколения. Большинство владельцев Авалонов третьей партии потеряли деньги и не без причин обвиняли в этом производителя.
Майнеры от Avalon работают стабильно, но к сожалению производитель использует неудачный контроллер TP-Link, отличившийся своей недоработанностью и постоянными «зависаниями». Этот недостаток сопровождал устройства Avalon не один год. Однако, компания не сбавила темпа и до сих пор остается в строю после преобразования в Canaan Creative, хотя и потеряла накопленные в начале пути преимущества – теперь Avalon всего лишь один из многих производителей.
BFL – Butterfly Labs
Компания BFL, она же "Бабочка" и "Бабушка Лабс" – одна из самых неоднозначных в истории майнинга, ее название стало нарицательным для описания ненадежного поставщика, не выполняющего обязательства. Она бесспорно и со значительным перевесом обеспечила себе место лучшего производителя предзаказов на ASIC-майнеры. Только получить готовые устройства оказалось гораздо сложнее.
Butterfly Labs стала первым производителем, начавшим предварительные продажи ASIC. Уверенность в успехе внушали предыдущие разработки в области FPGA-майнеров, которые своевременно поставлялись и хорошо работали. В июне 2012 компания предложила покупателям такой модельный ряд:
- Jalapeno за 149$ и производительностью в 4.5 Гх/с
- SC Single за 1299$ и производительностью в 60 Гх/с
- SC MiniRig за 30 000$ и производительностью в 1 500 Гх/с
В первый же день было выкуплено предзаказов на сумму 250 000$, и в дальнейшем интерес "инвесторов" еще долго не угасал. Чипы были обещаны с 65 нм техпроцессом, энергоэффективностью в 0.9 Вт на 1 Гх/с и в QFN корпусе.
Но когда приступили к делу, оказалось, что создать передовой ASIC гораздо сложнее, чем собрать предзаказы. Сроки отгрузки многократно переносились, энергоэффективность поменялась до 5.5 Вт на 1 Гх/с, корпус изменился с QFN на BGA, а мощности SC MiniRigs снизились до 500 Гх/с – вместо одного "ящика" клиентам было обещано 3!
Интернет был полон гневных отзывов, ведь компания далеко не всегда сообщала причины очередного срыва сроков, а получить компенсацию удалось очень немногим счастливцам. Фраза "just two weeks" (еще две недели), которой PR-директор BFL Джош Зерлан пытался успокаивать клиентов, стала крылатой среди майнеров.
Первые устройства Jalapeno появились в обзорах в конце апреля и начали приезжать заказчикам только в мае 2013, а массовые отгрузки пошли в июне - июле. В августе рост сложности снизил доходность устройств от BFL до черты окупаемости. А те, кто стоял в конце очереди, получили заказы в последние месяцы 2013 года, когда майнеры от BFL на фоне конкурентов были пригодны только в качестве электрообогревателей.
В августе 2013 года компания анонсировала уникальный 28 нм ASIC - Мonarch, выполненный в формате видеокарты, вставляющийся в обычный слот PCI-e персонального компьютера, но со внешним блоком питания. Второй вариант поставки был с подключением через USB. "Монархи" продавались по следующим расценкам: 300 Гх/с за 1497$ и 600 Гх/с за 2196$.
Незадачливым покупателям, которые еще ожидали заказанные год назад Single и MiniRig, предлагалось сконвертировать свои заказы в "Монархи" с доплатой и подождать еще N*"just two weeks". Таких людей нашлось уже немного. В марте 2014 поставки Монархов действительно начались, но в очень ограниченных количествах. Средств на массовое производство у Butterfly Labs уже не было.
На компанию было подано несколько исков от покупателей за задержки и отказ в возврате, и в конце 2014 года она была на несколько месяцев закрыта FTC - Федеральной Торговой комиссией США. Но в январе 2015 снова открылась и даже выдала некоторое количество компенсаций.
Дальнейшие перспективы Butterfly Labs не внушали оптимизма – доверие сообщества было окончательно потеряно, кроме небольших усовершенствований "Монарха" новых разработок не было. Аппаратный кошелек BitSafe не вышел из стадии тестирования. Вскоре "бабушка" криптовалютного майнинга незаметно скончалась.
Но история майнинга на этом не заканчивается. Продолжение следует…
