CPU

3 января 2009 года некто Сатоши Накамото запустил на своем компьютере систему Биткойн. Майнинг осуществлялся на микропроцессоре (CPU) домашнего компьютера. Неизвестно, какой микропроцессор был установлен на компьютере Сатоши Накамото, но вычислительная мощность сети Биткойн в тот первый день составила около 50 кН/s. CPU компьютеров того времени по алгоритму SHA-256 для майнинга биткойна выдавали мощность от нескольких десятков до нескольких сотен кH/s (килохеш в секунду). До публикации первого клиента Bitcoin v.0.1 Сатоши Накамото успел найти 15 блоков и получил вознаграждение в размере 15 * 50 = 750 биткойнов. Так как в то время вся сеть Биткойн состояла лишь из одного компьютера, никаких транзакций небыло, блоки были пустыми.

Первая транзакция в сети биткойн состоялась 12 января 2009 года. Сатоши Накамото отправил Хэлу Финни (настоящее имя) 10 биткойнов с нулевой комиссией, а затем еще пять транзакций на общую сумму 32 биткойна.

По началу, большинство исследователей криптографии, воспринимали систему Биткойн как интересное решение проблемы доверия в децентрализованных системах на примере денег и денежной системы Биткойн. Первые пользователи системы Биткойн ради интереса, устанавливали и запускали Биткойн клиент, майнили ничего не стоящие монеты биткойн. Со временем, все большее количество пользователей узнавало о системе Биткойн. Для того, чтоб обмениваться монетами, их нужно было либо у кого-то попросить, либо запустить майнинг на CPU. Количество майнеров постепенно увеличивалось, но никакого дохода в долларах или других государственных “деньгах” они не получали.

Уже через год после запуска системы Биткойн, в декабре 2009 года вычислительная мощность сети достигла 11 MH/s. Майнинг биткойна осуществляется на нескольких сотнях компьютеров.

11 июля 2010 года, на популярном среди гиков, сайте slashdot.org напечатали статью о системе Биткойн. С 11 по 13 июля 2010 года вычислительная мощность сети Биткойн подскочила более чем в 8 раз, с 207 MH/s до 1679 MH/s (1,7 GH/s, гигахеш в секунду). 16 июля 2010 года произошел максимальный пересчет сложности майнинга — в 4 раза.

К концу лета 2010 года, майнинг стал приносить доход. 1btc стоил около 10 центов.

GPU

18 июля 2010 года, некто ArtForz впервые запустил майнинговую ферму на GPU и добыл первый блок, используя параллельные вычисления, реализованные в драйвере OpenGL. Так началась эпоха промышленного майнинга. Вычислительная мощность видеокарт в десятки раз превышает вычислительную мощность микропроцессоров. Если в 2010 году вычислительная мощность процессора Intel(R) Core(TM) i7 980x составляла около 9 MH/s,  то например видеокарта ASUS ATi Radeon 5870 выдавала 300 MH/s. В среднем, в зависимости от характеристик, вычислительная мощность видеокарт колебалась от нескольких десятков мегахеш, до нескольких сотен мегахеш в секунду. Производительность майнинга биткойна на GPU AMD в 3-5 раз выше, чем на GPU Nvidia.

Майнинг на видеокартах быстро распространялся. Уже через два с половиной месяца хешрейт сети Биткойн вырос в 7 раз, с 1,7 GH/s в июле до 11,6 GH/s к концу сентября 2010 года.

18 сентября 2010 года открылся первый пул в истории криптовалюты – Bitcoin.cz, известный как Slush’s pool. Его создатель, чешский программист Марек Палатинус. В первых числах января 2011 года, этот пул набрал хешрейт в 10 GH/s.

Биткойн набирал популярность, его курс рос, и 9 февраля 2011 года на первой криптовалютной бирже MtGox достиг отметки в 1,00USD. За несколько месяцев без остановок преодолел планку в 20USD. Добыча одного блока теперь приносила 1000$, а в сутки добывалось биткойнов почти на 150 тысяч долларов (на данный момент 30.04.2018 за сутки добывается биткойнов на сумму более 16 миллионов долларов).

Майнинг был доступен практически любому пользователю в любой точке планеты, где есть возможность приобрести компьютер, видеокарты, и доступ в интернет. Из видеокарт собирали фермы для майнинга биткойнов, по 4-6-8 видеокарт на одной материнской плате.

С ростом курса биткойна, первые майнеры продавали свои монеты трейдерам, биткойн-энтузиастам, долгосрочным инвесторам.

FPGA

В 2011 году майнинг-энтузиасты начали осознавать, что видеокарты потребляют слишком много электричества, требуют постоянного внимания и дополнительных затрат. Они начали искать решение, способное сократить расходы.

Самым очевидным решением для сокращения расходов на электроэнергию было использование чипов FPGA. Они менее универсальны чем CPU, что увеличивает вычислительную мощность чипа, более компактны и энергоэффективны чем видеокарты. Чипы FPGA проще распараллеливать на одной плате и требования к линиям питания и охлаждению заметно ниже чем у видеокарт. Конечное устройство выходило достаточно дорогим, но гораздо более компактным и стабильным, чем ферма на видеокартах. А выигрыш по энергопотреблению составлял тысячи процентов.

Но все же майнинг на видеокартах был более доступен большинству пользователей.

Среди производителей FPGA-майнеров выделяется две компании:

1). Шведская KnC Miner, основанная в сентябре 2012 года. Компания выпустила майнер KnC Mars мощностью 6 GH/s.

2). Американская Butterfly Labs с двумя майнерами: BitForce SHA256 Single мощностью 0,832 GH/s и Mini Rig на 25 GH/s.

Для того времени это было очень мощное оборудование, потреблявшее всего 20 Вт на 1 GH/s (обратите внимание, энергоэффективность FGPA майнера составляет 20 кВт/TH, киловат на терахеш, в сравнении с современным асикмайнером WX6 энергоэффективность которого 0,17 кВт/TH) — в 20-30 раз меньше, чем аналогичная ферма из видеокарт. Стоимость FGPA майнеров была не малой, например за Mars просили 6000$, а за Mini Rig – 15000$. Количество выпущенных устройств не публиковалось.

Все остальные производители FGPA майнеров не смогли окупить затраты на производство майнеров и разработку более производительных чипов данного типа. Со временем все они закрылись. Окупаемость FPGA-майнеров вызывала много вопросов, однако те, кто получил их до начала 2013 года, имели достойную прибыль.

ASIC

Чипы ASIC (Application Specific Integrated Cirquit) спроектированы для выполнения только одной вычислительной задачи. Благодаря узкой специализации ASIC, скорость вычисления превосходит скорость вычисления FPGA в десятки раз.

Разработка ASIC чипа дорогостоящий (миллионы долларов) и трудоемкий процесс. Кроме разработки чипа, необходимо спроектировать материнсткую плату, электронную обвязку, систему охлаждения, разработать программное обеспечение. Затем процесс тестирования и организация серийного производства уже готовых ASIC-майнеров.

Разрабатывать ASIC-чипы начали летом-осенью 2012 года. Самые предприимчивые решили, что незачем брать финансовые издержки на себя — разработку могут оплатить покупатели. Так появились предзаказы на ASIC-майнеры.

Первой общеизвестной тройкой создателей ASIC стали две китайские компании —  ASICminer и Avalon и одна американская — BFL (Butterfly Labs).

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 GH/s и энергопотреблением около 100 Вт. Показатель энергоэффективности 10 кВт/TH, 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 дате-центре были установлены устройства первой партии, которые раскупили за 1 час по цене 12 500$ акционеры компании. Их суммарная производительность была до 40 TH/s, в то время как на 1 января 2013 года хэшрейт всей сети Bitcoin составлял около 25 TH/s. 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 (Энергоэффективность около 12 кВт/TH).

Одновременно с Blade Block Erupter вышла портативная версия — USB Block Erupter с одним чипом, в корпусе, похожем на флешку. Брелок мощностью в 330 MH/s 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 подешевели – 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. К осени 2013 вычислительная мощность сети биткойн возросла в 29 раз по сравнению с началом года и составляла 726 TH/s.

AVALON

Параллельно компании ASICminer развивался еще один производитель ASIC-чипов. В сентябре 2012 года Йифу Гуо (Yifu Guo) основал компанию AVALON. Первые ASIC-майнеры от AVALON были выпущены по технологическому процессу 110 нм, с хэшрейтом по умолчанию 60-65 GH/s (82-88 GH/s в разгоне) и энергопотреблением около 700 Вт (Энергоэффективность около 10 кВт/TH).

Компания выпускала ASIC-майнеры в три партии:

1. Первый предзаказ на 300 устройств стартовал в 2012 году по 1300$ за майнер. Начало предпродаж не вызвало сильного ажиотажа. Покупатели получили свои майнеры в феврале-марте 2013 года. Они окупались буквально за считанные дни и начинали приносить чистую прибыль.
2. Второй предзаказ, уже из 600 майнеров, стартовал в середине февраля 2013 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.
3. Третий предзаказ, также из 600 штук, очень сильно подмочил репутацию AVALON. 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 2013, когда сложность многократно выросла и на рынок пошли ASIC второго поколения. Большинство владельцев Авалонов третьей партии потеряли деньги и 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, хотя и потеряла накопленные в начале пути преимущества – теперь Avalon всего лишь один из многих производителей.

BFL (Butterfly Labs)

Еще одна компания стоявшая у истоков ASIC-майнинга Butterfly Labs. 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:

1. Jalapeno стоимостью 149$ и производительностью в 4.5 GH/s;
2. SC Single за 1299$ и производительностью в 60 GH/s;
3. SC MiniRig за 30 000$ и производительностью в 1 500 GH/s (1,5 TH/s);

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 GH/s (0,9 кВт/TH) и в QFN корпусе.

Но когда приступили к делу, оказалось, что создать передовой ASIC гораздо сложнее, чем собрать предзаказы. Сроки отгрузки многократно переносились, энергоэффективность знизилась в 6 раз до 5.5 Вт на 1 Гх/с (5,5 кВт/TH), корпус изменился с QFN на BGA, а мощности SC MiniRigs снизились до 500 GH/s.

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 мощности сети Bitcoin снизил доходность устройств от BFL. 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 GH/s за 1497$ и 600 GH/S за 2196$.

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 внушают оптимизма – доверие сообщества окончательно потеряно, кроме небольших усовершенствований «Монарха» новых разработок не ведется.

BitFury

Весной 2013 года Валерий Небесный из Украины, заканчивает разработку ASIC-чипа по технологии 55 нм, Вычислительная мощность чипа составляет 3,2 GH/s, а его энергоэффективность 0,83 кВт/TH. Валерий Небесный создает новые ASIC-чипы с нуля, без использования сторонних модулей и библиотек. Производство первой партии чипов, в несколько десятков тысяч штук, было заказано на Тайваньской электронной фабрике. Всего в разработку и производство своих ASIC-чипов разработчики вложили около 110000 долларов. Впоследствии разработчики организовывают компанию BitFury.

Плату для интеграции ASIC-чипов, охлаждение, контейнер для майнера изготавливали также украинские разработчики, справившись с поставленной задачей всего за несколько часов. Украиснкими разработчиками майнингового оборудования на ASIC-чипах BitFury является компания HotMine.

С 2014 года начинается практически экспоненциальный рост вычислительной мощности сети биткойн. На начало 2014 года хешрейт сети биткойн достигает 12000 TH/s, что в 17 раз выше осеннего показателя. Рост хешрейта связан с возрастающей популярностью биткойна, повышением его курса и как следствие выгодами которые приносит производство майнингового оборудования и сам процесс майнинга. Появляется множество компаний занимающихся производством майнеров, а те компании которые выбрали правильную стратегию развития, превращаются в финансовых монстров майнинга.

Одним их таких финансовых монстров становится компания BitMain.

BitMain

Компания BitMain была создана в 2013 году в Китае. Ее создатели Jihan Wu (Джихан Ву) и Micree Zhan (Микри Жан). Джихан Ву был первым, кто перевел работу Сатоши Накамото «Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System» на китайский язык, а Микри Жан, занимался инвестициями и разработокй электронных устройств. Изучив работу системы Биткойна Джихан Ву обратился к Микри Жану с предложением разработать ASIC-чип для майнинга биткойнов.

Сегодня компания BitMain представляет собой корпорацию состоящую из ряда компаний работающих в различный направлениях криптоиндустрии. Штаб-квартира BitMain находится в Пекине, Китай.

AntMiner (майнеры для майнинга биткойнов), AntPool (пул для майнеров), Hashnest (облачный майнинг) — бренды созданные BitMain.

AntMiner — оборудование для майнинга. Занимается разработкой и изготовлением оборудования для майнинга нескольких основных крипто-валют Bitcoin, Litecoin, Dash, недавно были разработано оборудование для майнинга Ethereum и Monero (хардфорк последнего решил проблему майнинга на ASIC).

Оборудование AntMiner составляет около 70% от всего оборудования задействованного в майнинге биткойнов.

Таблица сравнения характеристик основных моделей майнингового оборудования для майнинга  по алгоритму SHA-256 от компании BitMain.

Antbleed — бекдор, уязвимость программного обеспечения AntMiner, которая была выявлена в 2017 году и позволяло дистанционно отключать майнеры. Теоретически, возможно было отключить большую часть майнеров сети Биткойн и взять под контроль более 51% мощности сети (атака 51%).

AntPool и BTC.com — пулы для майнинга биткойна принадлежащие компании BitMain. Общая мощность пулов колеблется в пределах 50% от мощности всей сети. Однако сколько вычислительных мощностей принадлежат BitMain неизвестно.

Hashnest — облачный майнинг от BitMain, здает в аренду вычислительные мощности.

BitMain, AsicBoost и Segregated Witness. В 2017 году Битмайн выпускает обновленное оборудовние с измененным алгоритмом майнинга под названием AsicBoost. AsicBoost подбирает число Nonce не путем последовательного перебора целых, а по определенному алгоритму, в результате чего эффективность майнинга увеличивается на 20-30%. Это новшество дает компании преимущество на рынке. В том же 2017 году, в системе Биткойн происходит хардфорк, который имплементирует и впоследствии активирует изменение протокола в узлах Биткойн под названием SegWit, которое направлено на масштабирование сети биткойн в будущем и не совместимо с AsicBoost. На фоне происходящего между биткойн сообществом, разработчиками и компанией Битмайн произошли некоторые трения, в результате которых, Битмайн участвовала в саботаже софтфорка SegWitб его активации, стала инициатором создания хардфорка Bitcoin Unlimited, BitcoinCash, активно продвигала несостоявшийся SegWit2.

Sophon — оборудование для искусственного интеллекта (ИИ). Сегодня (2018) Битмайн создает компанию Sophon, которая будет разрабатывать электроные устройства для обеспечения работы ИИ, создает базы данных для обучения ИИ, роботов для выполнения определенных задач с использованием ИИ.

BitMain без сомнения является ключевым игроком на криптовалютном рынке и рынке майнинга. Анализируя деятельность компании, можно прийти к выводу, что Битмайн стремиться контролировать систему Биткойн и оказывать влияние на ее развитие. Однако система Биткойн децентрализована, право голоса имеют узлы, а их большинство определяет выбор пути развития системы Биткойн. Попытки управлять контролировать систему Биткойн чрезвычайно затратны и в случае успеха, лишь скомпрометируют систему из-за чего убытки понесут все участники системы а больше всего мошенники, которые пытались контролировать систему и вводить в заблуждение других участников.

Совсем недавно, компания Samsung анонсировала намерения производить ASIC-чипы для майнинга биткойнов…

Hotmine (hotmine.io)

В 2013 году в Украине была создана компания по разработке и производству майнингового оборудования Hotmine на базе ASIC-чипов от компании BitFury. Руководители компании не ограничились только лишь производством стандартных ASIC-майнеров. С 2013 года Hotmine интенсивно работает над технологией иммерсионного охлаждения на базе 55 нм ASIC-чипов производительностью 5 TH/s и потреблением 5 кВт.

В 2014 году Hotmine создает действующую модель майнера с иммерсионным охлаждением для отопления жилых домов на базе 55 нм чипа производительностью 81 TH/s.

В 2015 году была разработана лампочка майнер производительностью 3 GH/s с потреблением 75 Вт.

В 2016, через год разработок, в производство были выпущены хэш платы нового поколения, для апгрейда устаревших майнеров Antminer S5, Upgrade Kits X5, X6 с 16nm ASIC чипами, производительностью от 3.3 TH/s — 8.7 TH/s, с потреблением 0.49 кВт — 1.2 кВт (0.15 kW/TH 0.14 kW/TH), которые и по сей день являются лучшими на рынке майнингового оборудования.

На основе тех же 16 нм чипов ведется разработка майнеров DataTank для промышленного майнинга, вычислительной мощностью 740 TH/s и потреблением 75 кВт (0.10 kW/TH).

Продукция Hotmine ориентирована не только на промышленных инвесторов, но и на розничных покупателей. Каждый может приобрести майнер Hotmine и иметь доход от майнинга.

Девиз компании Hotmine: “Майнер в каждый дом!”

Таблица сравнения характеристик основных моделей майнингового оборудования для майнинга  биткойнов от компании Hotmine.