CPU майнінг

3 січня 2009 року Сатоші Накамото запустив на своєму компьютері систему Біткоїн. Майнінг здійснювався на мікропроцесорі (CPU) домашнього комп’ютера. Невідомо який мікропроцесор був на комп’ютері Сатоші Накамото, але обчислювальна потужність мережі Біткоїн в той день склала приблизно 50 кH/s. CPU стаціонарних комп’ютерів того часу за алгоритмом SHA-256 для майнінгу біткоїна мали потужність від декількох десятків до декількох сотен кілохеш на секунду. До публікації першого клієнту Bitcoin v.0.1 Сатоші Накамото встиг знайти 15 блоків та отримав винагороду в розмірі 15*50=750 біткоїнів. Оскільки тоді вся мережа Біткоїн складалась з одного единого комп’ютеру, транзакцій не було, блоки були порожніми.

Перша транзакція в мережі Біткоїн відбулася 12 січня 2009 року. Сатоші Накамото відправив Хелу Фінні (справжнє ім’я) 10 біткоїнів з нульовою комісією, а потім ще п’ять транзакцій на загальну суму 32 біткоїна.

Спочатку, більшість дослідників криптографії, сприймали систему Біткоїн як цікаве рішення проблеми довіри в децентралізованих системах на прикладі грошей і грошової системи Біткоїн. Перші користувачі системи Біткоїн заради цікавості, встановлювали і запускали біткоїн клієнт, майнили нічого не варті монети біткоїн. Згодом, все більше користувачів дізнавались про систему Біткоїн. Для того, щоб обмінюватися монетами їх потрібно було або у когось попросити, або запустити майнінг на CPU. Кількість майнерів поступово збільшувалася, але ніякого прибутку в доларах або інших державних “грошах” вони не отримували.

Через рік після запуску системи Біткоїн, в грудні 2009 року обчислювальна потужність мережі досягла 11 MH/s. Майнінг біткоїнів здійснюється на кількох сотнях комп’ютерів.

11 липня 2010 року, на популярному серед програмістів, сайті slashdot.org надрукували статтю про систему Біткоїн. З 11 по 13 липня 2010 року обчислювальна потужність мережі Біткоїн підскочила більш ніж у 8 разів, з 207 MH/s до 1679 MH/s (1,7 GH/s, гігахеш на секунду). 16 липня 2010 року відбувся максимальний перерахунок складності майнінгу – в 4 рази за один раз (перерахунок складності майнінгу відбувається кожні 2016 блоків, це приблизно два тижні).

До кінця літа 2010 року, майнінг став приносити прибуток. 1 біткоїн коштував близько 10 центів.

GPU майнінг

18 липня 2010 року, хтось під ніком ArtForz вперше запустив майнінгову ферму на GPU (відеокартах) і добув перший блок, використовуючи паралельні обчислення, реалізовані в драйвері OpenGL. Так почалася епоха промислового майнінгу. Обчислювальна потужність відеокарт в десятки разів перевищує обчислювальну потужність мікропроцесорів. Якщо в 2010 році обчислювальна потужність процесора Intel (R) Core (TM) i7 980x становила близько 9 MH/s, то наприклад відеокарта ASUS ATi Radeon 5870 видавала 300 MH/s. В середньому, в залежності від характеристик, обчислювальна потужність відеокарт коливалася від декількох десятків мегахеш, до декількох сотень мегахеш на секунду. Ефективність майнінгу біткоїнів на GPU AMD в 3-5 разів вища за ефективність майнінгу на GPU Nvidia.

Майнінг на відеокартах швидко поширювався. Вже через два з половиною місяці хешрейт мережі Біткоїн зріс в 7 разів, з 1,7 GH/s в липні до 11,6 GH/s наприкінці вересня 2010 року.

18 вересня 2010 відкрився перший пул в історії майнінгу – Bitcoin.cz, відомий як Slush’s pool. Його створив чеський програміст Марек Палатінус. В перших числах січня 2011 року, цей пул набрав хешрейт в 10 GH/s.

Біткоїн ставав популярним, його курс зростав. 9 лютого 2011 року на першій криптовалютній біржі MtGox курс біткоїна досяг позначки в 1 USD. За кілька місяців, без зупинок подолав 20 USD. Видобуток одного блоку тепер приносив 1000$, а за добу добувалося біткоїнів майже на 150 тисяч доларів (на даний момент 30.04.2018 за добу видобувається біткоїнів на суму понад 16 мільйонів доларів).

Майнінг був доступний будь-якому користувачеві в будь-якій точці планети, де є можливість придбати комп’ютер, відеокарти, і доступ в інтернет. З відеокарт збирали ферми для майнінгу біткоїнів, по 4-6-8 відеокарт на одній материнській платі.

З ростом курсу біткоїну, перші майнери продавали свої монети трейдерам, біткоїн-ентузіастам, довгостроковим інвесторам.

FPGA майнінг

У 2011 році майнінг-ентузіасти почали усвідомлювати, що відеокарти споживають занадто багато електроенергії, вимагають постійного догляду і додаткових витрат. Ринок потребував нових, більш економних рішень.

Чіпи FPGA – вони менш універсальні ніж CPU, тому більш потужні для вирішення обчислювальної задачі, більш компактні і енергоефективні ніж відеокарти. Чіпи FPGA простіше монтувати на одній платі, вимоги до ліній живлення і охолодження помітно нижчі ніж у відеокарт. Кінцевий пристрій на FPGA-чіпах залишався дорогим, але набагато більш компактним і стабільним за ферму на відеокартах. Виграш по енергоспоживанню порівняно з відеокартами був від 10 до 30 разів. Але майнінг на відеокартах залишався доступнішим для більшості користувачів.

Серед виробників FPGA-майнерів виділяється дві компанії:

1). Шведська KnC Miner, заснована у вересні 2012 року. Компанія випустила майнер KnC Mars потужністю 6 GH/s.

2). Американська Butterfly Labs з двома майнерами: BitForce SHA256 Single потужністю 0,832 GH/s і Mini Rig на 25 GH/s.

Для того часу це було дуже потужне обладнання, яке споживає всього 20 Вт на 1 GH/s – в 20-30 разів менше, ніж аналогічна ферма з відеокарт (зверніть увагу, енергоефективність FGPA майнера становить 20 кВт/TH, в порівнянні з сучасним асікмайнером WX6 енергоефективність якого 0,17 кВт/TH). FGPA-майнери були дорогими, наприклад за Mars просили 6000$, а за Mini Rig – 15000$.

Більшість виробників FGPA-майнерів не змогли окупити витрати на виробництво майнерів та розробку більш ефективних чіпів даного типу. Згодом всі вони закрилися. Окупність FPGA-майнерів викликала багато питань, проте, ті хто отримав їх до початку 2013 року встигли отримати прибуток.

ASIC

Чіпи ASIC (Application Specific Integrated Cirquit) спроектовані для виконання тільки однієї обчислювальної задачі. Завдяки вузькій спеціалізації ASIC, швидкість обчислення перевершує швидкість обчислення FPGA в десятки, сотні разів.

Розробка ASIC чіпа – дорогий (мільйони доларів) і трудомісткий процес. Крім розробки чіпа, необхідно спроектувати материнську плату, електронну обв’язку, систему охолодження, розробити програмне забезпечення. Потім процес тестування і організація серійного виробництва вже готових ASIC-майнерів.

Розробляти ASIC-чіпи почали влітку-восени 2012 року. Розробники вирішили, що нема чого брати фінансові витрати на себе – розробку можуть оплатити покупці. Так з’явилися попередні замовлення на ASIC-майнери.

Першою загальновідомою трійкою розробників ASIC стали дві китайські компанії – ASICminer та Avalon і одна американська – BFL (Butterfly Labs).

ASICminer

На початку 2013 року в ASICminer розробили чіп за застарілим техпроцесом 130 нм. Він був обраний з-за відносно низьких витрат – всього на розробку абсолютно нового ASIC було витрачено 150 000 $.

Майнери першого покоління від ASICminer були реалізовані у вигляді плат Blade Block Erupter з хорошими на той час характеристиками: хешрейтом 10 GH/s і енергоспоживанням близько 100 Вт. Показник енергоефективності 10 кВт/TH, незважаючи на грубий техпроцес, був удвічі кращим, ніж у найсучасніших FPGA.

Плати Block Erupter можна було встановлювати по кілька штук в один корпус, сумісний зі стандартними 19-дюймовими серверними стійками. Саме ASICminer став першою компанією, яка відкрила спеціальний датацентр для майнінгу.

Навесні 2013 року в датацентрі були встановлені пристрої першої партії, які розкупили за 1 годину за ціною 12500$ акціонери компанії. Їх сумарна продуктивність була до 40 TH/s, в той час як на 1 січня 2013 року хешрейт всієї мережі Bitcoin становив близько 25 TH/s. Цей датацентр кілька місяців утримував абсолютне лідерство в майнінгу біткоїнів, випереджаючи найбільші пули.

Blade Block Erupter v.2 продавався в квітні вже за ціною 7500$ на відкритому ринку. Майнер вийшов вдалий, тому компанія вирішила вдосконалити ASIC і влітку розпочала широкомасштабний продажу ASICminer Cube за ціною в 7000$. Його характеристики: 30-37 GH/s і 430Вт (енергоефективність близько 12 кВт/TH).

Одночасно з Blade Block Erupter вийшла портативна версія – USB Block Erupter з одним чіпом, в корпусі, схожому на флешку. Брелоку потужністю в 330 MH/s спочатку продавали за 1 BTC і в перший час попит був ажіотажним – їх купували десятками і підключали через USB-хаби цілими гронами. Однак, ідея була невдалою, ці майнери-флешки стрімко подешевшали – за кілька місяців їх ціна впала в 30-40 разів. Зараз такий цікавий девайс можна купити на Ebay за кілька доларів. Цей сувенір годиться і для того, щоб вивчити роботу ASIC чіпів та устрій схем підключення.

До кінця літа 2013-го ASICminer був змушений відступити під натиском конкурентів – його чіпи швидко застаріли, а розробка нових йшла повільно. Восени 2013 обчислювальна потужність мережі біткойн зросла в 29 разів у порівнянні з початком року і становила 726 TH/s.

AVALON

Паралельно компанії ASICminer на ринку працював ще один виробник ASIC-чіпів. У вересні 2012 року Йіфу Гуо (Yifu Guo) заснував компанію AVALON. Перші ASIC-Майнер від AVALON були створені за технологічним процесом 110 нм, з хешрейтом за замовчуванням 60-65 GH/s (82-88 GH/s в розгоні) і енергоспоживанням близько 700 Вт (енергоефективність близько 10 кВт/TH).

Компанія випускала ASIC-майнер в три етапи:

1. Перше передзамовлення на 300 пристроїв стартувало у 2012 році за ціною 1300$ майнер. Початок предпродажів не викликав сильного ажіотажу. Покупці отримали свої майнери в лютому-березні 2013 року. Вони окупалися буквально за лічені дні і починали приносити чистий прибуток.
2. Друге передзамовлення, вже на 600 майнерів стартувало в середині лютого 2013 за ціною в 1500$ (за курсом в біткоїнах – на той час близько 50 BTC) і був розкуплений за кілька днів, незважаючи на загальноприйнятий в той час скептицизм щодо “Асіка”. Тут покупцям пощастило набагато менше – пристрої приходили з великою затримкою і вже побували у використані. Однак і вони виявилися вдалим придбанням.
3. Третє передзамовлення, також на 600 майнерів, дуже сильно підмочило репутацію AVALON. По-перше, ціна піднялася майже в 5 разів – 75 BTC за середнім курсом близько 100$. І по-друге, затримка поставок виявилася ще більшою – багато покупців отримали свої пристрої в липні і навіть у серпні 2013, коли складність багаторазово зросла і на ринок пішли ASIC другого покоління. Більшість власників Авалон третій партії втратили гроші.

Майнери від Avalon працювали стабільно, але на жаль виробник використав невдалий контролер TP-Link, який відзначився своєю недоробленістю і постійними “зависаннями”. Цей недолік супроводжував пристрої Avalon не один рік. Однак, компанія не зменшила темпу і до сих пір залишається в строю, хоча і втратила накопичені на початку шляху переваги – тепер Avalon всього лише один з багатьох виробників на ринку.

BFL (Butterfly Labs)

Ще одна компанія стояла біля витоків ASIC-майнінгу – Butterfly Labs. Butterfly Labs стала першим виробником, що почав попередній продаж ASIC. Впевненість в успіху вселяли попередні розробки в області FPGA-майнерів, які своєчасно поставлялися і добре працювали. У червні 2012 року компанія запропонувала покупцям такий модельний ряд майнерів:

1. Jalapeno за ціною 149$ та обчислювальною потужністю 4.5 GH/s;
2. SC Single за 1299$ та потужністю 60 GH/s;
3. SC MiniRig за 30000$ та потужністю 1500 GH/s (1,5 TH/s);

У перший день було викуплено попередніх замовлень на суму 250000$, і в подальшому інтерес “інвесторів” ще довго не згасав. Чіпи були обіцяні за 65 нм техпроцесом, енергоефективністю в 0.9 Вт на 1 GH/s (0,9 кВт/TH) і в QFN корпусі.

Але коли підійшли до діла, виявилося, що створити передовий ASIC набагато складніше, ніж зібрати попередні замовлення. Терміни відвантаження багаторазово змінювалися, енергоефективність було зменшено в 6 разів до 5.5 Вт на 1 GH/s (5,5 кВт/TH), корпус змінився з QFN на BGA, а потужності SC MiniRigs знизилися до 500 GH/s.

Перші пристрої Jalapeno з’явилися в оглядах в кінці квітня і почали приїжджати замовникам тільки в травні 2013, а масові відвантаження почалися в червні – липні. У серпні, зростання потужності мережі Bitcoin, суттєво знизило прибутковість пристроїв від BFL. А ті, хто стояв в кінці черги, отримали замовлення в останні місяці 2013 року, коли майнери від BFL на тлі конкурентів були придатні тільки як електрообігрівачі.

У серпні 2013 року компанія анонсувала унікальний 28 нм ASIC – Мonarch, виконаний у формі відеокарти, що вставляється в звичайний слот PCI-e персонального комп’ютера, але із зовнішнім блоком живлення. Другий варіант поставки був з підключенням через USB. “Монархи” продавалися за такими розцінками: 300 GH/s за 1497$ і 600 GH/s за 2196$.

Покупцям, які ще чекали замовлені рік тому Single і MiniRig, пропонувалося конвертувати свої замовлення в “Монархи” з доплатою і почекати ще N * “just two weeks”. Таких людей знайшлося небагато. У березні 2014 року поставки Монархов дійсно почалися, але в дуже обмежених кількостях. Коштів на масове виробництво у Butterfly Labs вже не було.

На компанію було подано кілька позовів від покупців за затримки і відмову в поверненні коштів, і в кінці 2014 року вона була на кілька місяців закрита Федеральною Торговельною комісією США. Але в січні 2015 знову відкрилася і навіть виплатила кілька компенсацій.

Подальші перспективи Butterfly Labs не вселяють оптимізму – довіру спільноти остаточно втрачено, крім невеликих удосконалень “Монарха” нових розробок не ведеться.

BitFury

Навесні 2013 року Валерій Небесний з України, закінчує розробку ASIC-чіпа за технологією 55 нм. Обчислювальна потужність чіпа складає 3,2 GH/s, а його енергоефективність 0,83 кВт/TH. Валерій Небесний створює нові ASIC-чіпи з нуля, без використання сторонніх модулів і бібліотек. Виробництво першої партії чіпів, в кілька десятків тисяч штук, було замовлено на Тайванській електронній фабриці. Всього в розробку і виробництво своїх ASIC-чіпів розробники вклали близько 110000 доларів. Згодом утворюється компанія BitFury.

Плату для інтеграції ASIC-чіпів, охолодження, контейнер для Майнера виготовляли також українські розробники, впоравшись з завданням всього за кілька годин. Українськими розробниками майнінгового обладнання на ASIC-чіпах BitFury є компанія HotMine.

З 2014 року починається практично експоненціальне зростання обчислювальної потужності мережі Біткоїн. На початок 2014 року хешрейт мережі Біткоїн досягнув 12000 TH/s, що в 17 разів вище осіннього показника. Зростання хешрейту пов’язано зі зростаючою популярністю біткоїнів, підвищенням його курсу і як наслідок вигодами які приносить виробництво майнінгового обладнання і сам процес майнінгу. З’являється безліч компаній, що займаються виробництвом майнерів, а ті компанії, які обрали правильну стратегію розвитку та опинились в умовах більш вільного ринку ніж інші, перетворюються в фінансових монстрів.

Одним з таких монстрів стає компанія BitMain.

BitMain

Компанія BitMain була створена в 2013 році в Китаї. Її творці Jihan Wu (Джихан Ву) і Micree Zhan (Мікрі Жан). Джихан Ву був першим, хто переклав роботу Сатоші Накамото “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System” на китайську мову, а Мікрі Жан, займався інвестиціями і розробокою електронних пристроїв. Вивчивши роботу системи Біткоїн Джихан Ву звернувся до Мікрі Жана з пропозицією розробити ASIC-чіп для майнінгу біткоїнів.

Сьогодні компанія BitMain є корпорацію, що складається з ряду компаній, які працюють в різних напрямках крипто-індустріі. Штаб-квартира BitMain знаходиться в Пекіні, Китай.

AntMiner (майнери для майнінгу біткоїнів), AntPool (пул для майнерів), Hashnest (хмарний майнінг) – бренди створені BitMain.

AntMiner – обладнання для майнінгу. Займається розробкою і виготовленням обладнання для майнінгу декількох основних криптовалют Bitcoin, Litecoin, Dash, недавно було розроблено обладнання для майнінгу Ethereum і Monero (хардфорк останнього вирішив проблему майнінгу на ASIC).

Устаткування AntMiner становить близько 70% від усього обладнання задіяного в майнінгу біткоїнів.

Таблиця порівняння характеристик основних моделей майнінгового обладнання для майнінгу за алгоритмом SHA-256 від компанії BitMain.

Antbleed – бекдор, вразливість програмного забезпечення AntMiner, яка була виявлена в 2017 році і дозволяла дистанційно відключати майнери. Теоретично, можна було відключити більшу частину майнерів мережі та взяти під контроль понад 51% потужності мережі (атака 51%).

AntPool та BTC.com – пули для майнінгу біткоїнів які належать компанії BitMain. Загальна потужність пулів коливається в межах 50% від потужності всієї мережі. Однак скільки обчислювальних потужностей належать саме BitMain невідомо.

Hashnest – хмарний майнінг від BitMain, надає в оренду обчислювальні потужності.

BitMain, AsicBoost и Segregated Witness. У 2017 році Бітмайн випускає оновлене обладнення зі зміненим алгоритмом Майнінг під назвою AsicBoost. AsicBoost підбирає число Nonce не шляхом послідовного перебору цілих, а за певним алгоритмом, в результаті чого ефективність майнінга збільшується на 20-30%. Це нововведення дає компанії перевагу на ринку. В тому ж 2017 році, в системі Біткоїн відбувається хардфорк, який імплементує і згодом активує зміну протоколу в вузлах Біткоїн під скороченою назвою SegWit, яке спрямоване на масштабування мережі Біткоїн в майбутньому і не сумісно з AsicBoost. На тлі подій між біткойн спільнотою, розробниками BitcoinCore і компанією Бітмайн відбулися деякі суперечки, в результаті яких, Бітмайн саботувала софтфорк SegWit та його активацію, стала ініціатором створення хардфорків Bitcoin Unlimited, BitcoinCash, активно просувала форк SegWit2.

Sophon – обладнання для штучного інтелекту (ІІ). Сьогодні (2018) Бітмайн створює компанію Sophon, яка буде розробляти електронні пристрої для забезпечення роботи ІІ, створює бази даних для навчання ІІ, роботів для виконання певних завдань з використанням ІІ.

BitMain без сумніву є ключовим гравцем на криптовалютному ринку і ринку майнінгу. Аналізуючи діяльність компанії, можна прийти до висновку, що Бітмайн прагне контролювати систему Біткоїн і впливати на її розвиток. Однак система Біткоїн децентралізована, право голосу мають вузли, а їх більшість визначає вибір шляху розвитку системи. Спроби контролювати систему Біткоїн надзвичайно затратні і в разі успіху, лише скомпрометують систему через що збитки понесуть всі учасники системи, та найбільше за всіїх шахраї, які намагалися контролювати систему і вводити в оману інших учасників.

Історія майнінгу та системи Біткоїн створюється і сьогодні, кожної години з’являються нові повідомлення про вдосконалення, розробки в індустрії майнінгу. Недавно, компанія Samsung анонсувала наміри виробляти ASIC-чіпи для майнінгу біткоїнів…

Світ майнінгу розвивається шаленими темпами. Не залишайтесь осторонь прогресу, долучайтесь до майнінгу, приймайте оплату в біткоїнах за ваші товари, ставайте вільними від державної регуляції вашого життя та життя ваших нащадків.

Hotmine (hotmine.io)

В 2013 році в Україні була створена компанія Hotmine з розробки та виробництва майнінгового обладнання. Розробка приладів для майнінгу біткоїнів здійснювалась на базі ASIC-чіпів від BitFury. Hotmine не обмежувалась лише тільки виробництвом стандартних ASIC-майнерів. З початку свого заснування компанія працює над технологією імерсійного охолодження плат на базі 55 нанометрових ASIC-чіпів.

В 2014 році Hotmine створює діючий прототип майнера з імерсійним охолодженням призначений для опалення жилих будинків обчислювальною потужністю 81 TH/s, на базі процесорів 55 нм.

У 2015 році була розроблена лампочка-майнер обчислювальною потужністю 3 GH/s та електричною потужністю 75 Вт (25 kW/TH).

Через рік розробок, у 2016 році в виробництво були запущені хеш-плати на процесорах нового покоління 16 нанометрів Upgrade Kits X5, X6. Плати призначались для вдосконалення застарілих майнерів Antminer S5. Їх обчислювальна потужність від 3.3 TH/s до 8.7 TH/s, з електричною потужністю від 0.49 кВт до 1.2 кВт (0.15 kW/TH 0.14 kW/TH), які і до сьогодні є одними з найкращих на ринку майнінгового обладнання.

На базі 16 нм процесорів ведеться розробка промислових майнерів DataTank, обчислювальна потужність яких складає 740 TH/s та 75 кВт (0.10 kW/TH).

Продукція Hotmine зорієнтована не тільки на промисловий майнінг, але і на майнінг в домашніх умовах. Кожен має можливість придбати майнер та отримувати прибуток.

Девиз Hotmine: “Майнер в кожен дім!”

Таблиця порівняння характеристик моделей майнінгового обладнання компанії Hotmine.