Как увеличивается сложность майнинга Биткоина?

Усложнение майнинга Биткоинов — неизбежный факт, с которым вынуждены мириться пользователи криптовалютной сети. Что ожидает майнеров в будущем? Как быстро растёт сложность? Когда следующее повышение?

1. Что такое рост сложности майнинга Биткоинов — теория
2. Рост сложности майнинга Биткоинов в месяц
3. Как растёт сложность майнинга Биткоина, в чём причины и на что влияет этот параметр
4. К чему может привести усложнение майнинга Биткоина

Увеличение сложности майнинга Биткоинов — факт, который негативно влияет на размер заработка при добыче криптовалюты и вынуждает покупать более дорогое оборудование для получения новых блоков. Многие участники криптосети «сдаются» и переходят на майнинг более «молодых» монет, имеющих небольшую сложность и сравнительно высокий курс. Но стоит ли идти на такой шаг? Ниже рассмотрим, с чем связано изменение сложности в течение года? Как часто происходит повышение или снижение? Как быстро растет этот параметр сети? Эти и другие вопросы рассмотрим в статье.

Что такое рост сложности майнинга Биткоинов — теория

Процесс добычи виртуальных монет — комплекс мер, направленных на поиск хэша очередного блока в криптовалютной сети путем выполнения математических действий с помощью специального оборудования. Роль последнего могут выполнять процессоры (графические и центральные), асики, FPGA чипы и даже жёсткий диск. В зависимости от выбранной техники меняется и скорость выполнения математических действий, а также эффективность заработка виртуальных монет.

Добыча криптовалюты Bitcoin — задача майнеров, которые отдают в сеть имеющуюся мощность и получают вознаграждение. Размер последнего меняется с периодичностью раз в 4 года. Если в момент появления виртуальных монет Биткоин (в 2009 году) премия составляла 50 BTC, в 2012 году параметр снизился вдвое (до 25 Биткоинов), а в 2016-м еще в два раза — до 12,5 Bitcoin. Очередное уменьшение произойдёт по графику в 2020 году, когда за добытый блок будет выдаваться 6,25 монет.

Особенность большей части криптовалют в обороте — дефляционная структура. Это значит, что максимальное число коинов лимитируется на этапе создания виртуальных денег. В случае с Биткоин это количество ограничено 21 миллионом монет. На 4 мая 2012 года добыто 17 014 400 коинов. По расчёту экспертов последний BTC будет получен к 2140 году (при сохранении текущей интенсивности).

Чтобы не допустить ускорения процесса добычи, Сатоши Накамото установил правило, подразумевающее усложнение майнинга Биткоинов с определенной периодичностью (раз в 2016 блоков). Сам термин «сложность» скрывает под собой объем математических действий, необходимых для получения очередного элемента blockchain. Иными словами, чем больше упомянутый параметр, тем труднее майнеру разгадать хэш и тем более мощное оборудование придется применять для работы.

На фоне снижения вознаграждения (об этом упоминалось выше) и роста трудоёмкости майнинга Биткоина падает и рентабельность. Чтобы удержаться «на плаву» и поддерживать прибыль на высоком уровне, участники сети совершенствуют фермы для майнинга или подключаются к облачным сервисам.

Рост сложности майнинга Биткоинов в месяц

График изменения сложности сети Биткоина

На 4 мая 2018 года параметр трудоемкости достиг отметки в 4,022 ТХ/с. Но так было не всегда. На старте появления виртуальной монеты ее майнингом занимался только создатель — Сатоши Накамото. К примеру, в июле 2009 года этот показатель составлял 1 Хэш в секунду. В 2010 году к добыче криптовалюты проявляет интерес все большее майнеров, что привело к росту сложности майнинга Биткоинов. Уже к 2011 году этот показатель вырос до уровня 14,48 КХ/с.

С каждым годом Биткоин набирал популярности. Судя по графику сложности, уже к январю 2012 года показатель перешагнул за отметку в 1 МХ/с. Это значит, что всего в течение 3-х лет параметр вырос более чем в миллион раз.

Дальше — больше. В период с 2012 по сентябрь 2103 года сложность не превышала отметку в 100 МХ/с, после чего произошел очередной скачок. Уже в январе 2014 года показатель достиг 1,41 ГХ/с. В течение года параметр увеличился еще в 40 раз, а в январе 2016-го он составил 103 ГХ/с. Далее рост замедлился, и в течение года сложность выросла только в три раза. Но основной скачок произошёл в 2017, ведь уже к концу года была «пробита» отметка в 1,9 ТХ/с. Далее всего за 4 месяца 2018-го показатель увеличился более чем в 2 раза. Эксперты уверены, что при таких темпах майнеры могут остаться без работы.

Многие интересуются, как часто происходит рост сложности майнинга Биткоинов в месяц. Чтоб ответить на вопрос, важно знать нюансы работы криптовалютной сети Bitcoin. Сатоши Накамото установил, что один блок добывается в течение 10 минут (с небольшой погрешностью). Пересмотр сложности происходит через каждые 2016 блоков, на добычу которых уходит около двух недель. Это значит, что в течение месяца интересующий параметр меняется дважды. В сторону снижения или повышения — это уже зависит от тенденций, которые сложились в самой сети.

Для поиска хэша последний должен иметь размер меньше цели (такая особенность заложена в алгоритме PoW). Сам хэш представляет собой случайную цифру в диапазоне от нуля до 2*256-1. Если майнер работает самостоятельно, расчет времени на получение следующего блока проходит следующим образом — сложность*2*32/хэшрейт. В числителе указывается текущий параметр (на момент расчёта), в знаменателе — производительность оборудования, которое применяет майнер. После несложных расчётов удается увидеть время, которое уходит на поиск требуемого хэша (добычу блока).

Зная, как увеличивается сложность майнинга Биткоинов и имея перед глазами график изменения этого параметра, участнику сети проще спланировать рентабельность добычи виртуальной валюты не только на ближайшие 1–2 месяца, но и на год вперед. Нельзя забывать о ещё одном важном параметре — курсовой цене, которая также влияет на итоговый доход майнера.

Как растёт сложность майнинга Биткоина, в чём причины и на что влияет этот параметр?

Стоит учесть, что в изменении сложности не существует строгой цикличности. Время на добычу 2016 блоков меняется в широком диапазоне, поэтому число изменений в течение месяца может быть больше. Майнеры, которые давно зарабатывают добычей виртуальных монет, знают эту особенность. Также они понимают, что на размер прибыли влияют и другие параметры, такие как премия за очередной блок, тип пула, курсовая цена и прочие факторы.

Чтобы ответить на вопрос, как часто меняется сложность майнинга Биткоина, достаточно глянуть на график. Так, с начала 2018 года этот показатель менялся 9 раз. Если учесть, что на 4 мая 2018 года с начала января прошло 17,5 недель, изменение происходит в среднем через каждые 1,94 недели (то есть около 2 недель, о которых упоминалось выше). Если учесть, что очередной скачок произошел 28 апреля, следующий рост можно ожидать к 11–12 мая 2018 года.

Почему растёт сложность?

К причинам роста сложности добычи Биткоин стоит отнести:

Развитие технологий и появление более производительных ASIC-майнеров. Первые изменения в криптовалютной сети стали заметны в 2014 году, когда майнеры получили в распоряжение асики — специальное оборудование, способное выполнять большое число однотипных задач, направленных на поиск интересующего хэша. В отличие от видеокарт, они имеют более высокий хэшрейт. С появлением ASIC-майнеров, на добычу 2016 блоков стало уходить меньше времени, на что система реагировала ростом сложности для сохранения баланса (добычи одного блока в течение 10 минут). К примеру, если хэшрейт одной видеокарты измеряется в МХ/сек, современный асик выдаёт производительность от 8–10 ТХ/с и более. На этом фоне GPU и фермы на видеокартах быстро потеряли актуальность. В 2018 году «гонка» продолжается. Производители выпускают на рынок всё более мощные устройства, а криптовалютная сеть реагирует на это очередным ростом сложности.

Повышение популярности Bitcoin. Нельзя забывать об ещё одном факторе, который сделал Биткоин популярным — повышение курсовой цены. Еще в начале января 2017-го стоимость BTC едва достигала 960 долларов за одну монету, а уже в декабре этого же года курс подскочил до 20 тысяч долларов. На этом фоне десятки тысяч майнеров бросились инвестировать и добывать криптовалюты. Если говорить в целом, процесс притока участников сети, желающих добывать криптовалюту, не прекращается еще с 2010 года. Чем больше людей переходит на добычу Биткоина, тем выше суммарная мощность оборудования в сети, тем быстрее добываются блоки и тем активнее растёт сложность. Здесь прослеживается та же закономерность, о которой упоминалось выше.

Рентабельность вложений в криптовалюту. Рост стоимости Bitcoin привлекает многих игроков рынка, которые рассчитывают на краткосрочные и долгосрочные инвестиции.

Перенос мощностей с других криптовалют. Многие майнеры, разочаровавшись в добыче других монет, переключаются на майнинг Биткоина. О результатах такого процесса уже упоминалось выше — повышается общий хэшрейт и криптовалютная сеть вынуждена на это реагировать.

Прочие факторы. Нельзя забывать, что криптовалюта BTC зависима от настроений, которые имеют место в обществе, к примеру, от отношения законодательства к Bitcoin и криптовалютному сектору в целом.

Сеть реагирует на рассмотренные выше факторы, что неизбежно сказывается на участниках сети. Зная, когда следующее усложнение майнинга Биткоинов, можно спрогнозировать будущую прибыль и определиться с изменением доходов в очередной временной промежуток. При этом можно проследить тенденцию роста. К примеру, последнее повышение произошло 28 апреля, и сложность увеличилась на 4,7 процентов. В среднем параметр растет в диапазоне от 4 до 8 процентов.

Если исходить с технической точки зрения, рассматриваемый показатель зависит от двух главных факторов:

Общего хэшрейта в сети, то есть суммарного объема мощностей оборудования всех майнеров.

Временного промежутка, который потрачен на вычисление хэшей прошлых 2016 блоков.

Иными словами, не имеет значения, сколько людей занято добычей криптовалюты BTC, и какие мощности задействованы в этом процессе. Установленный Сатоши Накамото параметр остается неизменным — около 10 минут на блок. Если за создание очередных 2016 элементов из-за резкого повышения мощностей ушел больший временной промежуток, система реагирует и усложняет задачу для майнеров. Как результат, с повышением числа ферм, добывающих виртуальные деньги, увеличивается и сложность.

В чём зависимость?

Стоит учесть, что между рассматриваемым показателем и доходом майнера имеется прямая зависимость. В случае роста сложности на 15–20 %, прибыльность добычи криптовалюты участника сети падает (приблизительно на такой же процент). Эту особенность важно учесть при покупке дорогостоящего оборудования.

С учётом сказанного выделим два важных правила:

Повышение числа майнеров и рост общего хэша приводит к ускорению добычи. В результате для выполнения расчётов и получения блоков требуется большее число математических действий.

Уменьшение хэшрейта ведёт к обратной ситуации — скорость формирования 2016 блоков уменьшается. Как результат, трудоемкость добычи очередной «партии» падает, и происходит снижение мощности. Такие ситуации случались ранее, но имели кратковременный характер.

Алгоритм вычисления добычи Bitcoin сложен для обычного пользователя. Как правило, калькуляторы, помогающие определить доходность, а также другие сервисы автоматически вычисляют этот показатель, что упрощает задачу для других участников сети. При этом трудоёмкость расчётов — величина, которая меняется с течением времени и зависит от колебаний производительности применяемого в криптовалютной сети оборудования. Если растёт хэшрейт, повышается и сложность.

К чему может привести усложнение майнинга Биткоина?

Дальнейшую судьбу добычи Bitcoin сложно предугадать. Если верить текущим тенденциям, трудоемкость майнинга каждые 2 недели повышается на 5–8 процентов. Это значит, что к концу 2018 года показатель сложности может достигнуть 8–10 ТХ/с. При таком положении вещей многие майнеры столкнуться с трудностями добычи виртуальной монеты. В частности, многие асики, которые ранее приносили высокий доход, потеряют актуальность.

У майнеров в такой ситуации будет два пути — отказаться от добычи Биткоина в пользу другой криптовалюты или продолжить вкладывать деньги в покупку более мощного оборудования. В случае выбора первого варианта общий объем хэшей в сети снизится, что приведёт к уменьшению трудоёмкости добычи виртуальных монет. Во второй ситуации сложность продолжит расти.

Кроме того, к 2140 году все криптовалюты будут добыты, и майнеры не смогут получать прибыль от создания блоков. Из платежей останется лишь комиссия, которая выплачивается участникам сети за проведение транзакций. Здесь также возможны разные варианты развития событий — начиная от изменения алгоритма работы сети Биткоин и заканчивая полным крахом криптовалюты.

При этом технологии не стоят на месте. В ближайшее время может произойти прорыв, который приведет к появлению ещё более мощных майнеров с производительностью, в десятки раз превышающей текущие показатели. Минус в том, что такое оборудование будет недоступно обычным пользователям, и майнинг Bitcoin перейдёт в руки крупных корпораций. Что касается обычных пользователей, они будут вынуждены перейти на добычу других криптовалют.

Ошибка многих — спешка. Они не обращают внимания на тот факт, как растет сложность майнинга Биткоина, и не учитывают текущие тенденции рынка. Участники сети вслепую покупают дорогое оборудование (ASIC-майнеры) в надежде получить свой «кусок пирога». И действительно, если исходить из расчётов на 4 мая 2018 года, окупаемость асиков составляет в среднем от 6 до 12 месяцев. С ростом сложности будет отодвигаться и срок покрытия расходов на покупку оборудования, а также оплату электроэнергии.

Неудивительно, что многие майнеры переходят на Эфириум или Монеро, которые еще можно добывать с помощью видеокарт, а не дорогостоящих асиков. Кроме того, многие люди отдают предпочтение фермам на GPU, которые малоэффективны для добычи Биткоинов, но легко перестраиваются для майнинга других виртуальных монет. Кроме того, участники сети инвестируют деньги в новые монеты, которые только начинают расти. Такой шаг рискованный, но он может оправдать себя в будущем (в случае роста).

При этом отказываться от инвестиций в Биткоин из-за дороговизны оборудования не обязательно. Криптовалюту всегда можно купить через обменный пункт, биржу или у третьего лица, а также заработать (к примеру, принимать оплату в Bitcoin за товары и услуги).

Больше информации о росте сложности в майнинге:

О сложности майнинга в сети Ethereum

Большое количество майнеров занимается добычей Ethereum на видеокартах. В связи с этим для них важно понимание принципов изменения сложности майнинга этой монеты, которая прямо влияет на получаемый доход.

Рассмотрим подробнее, как работает алгоритм изменения сложности майнинга в сети Ethereum и схожих блокчейнах.

Изменение сложности майнинга в сети Эфириум

Сложность майнинга на алгоритме PoW Ethash в сетях Ethereum и Ethereum Classic после осуществления обновления EIP 2 (реализовано в Homestead Difficulty Adjustment начиная с блока 1,150,000) подсчитывается по следующей формуле:

где // — это оператор целочисленного деления (integer division operator), например:

Формулу можно представить в таком виде:

d_c — текущее значение сложности;

d_p — предыдущее значение сложности;

ts_c — время нахождения текущего блока;

ts_p — время нахождения предыдущего блока;

n_p — номер блока, от которого ведется отсчет для дополнительного экспоненциального нарастания сложности майнинга каждые 100 тысяч блоков.

Первая выделенная часть формулы (Sub-formula A) касается постоянного изменения сложности майнинга в зависимости от текущего времени нахождения блоков. Она задает значение, согласно которого производится корректировка сложности вычислений в зависимости от времени нахождения блоков.

Вторая часть формулы (Sub-formula B) отвечает за экспоненциальное увеличение сложности майнинга каждые 100 тысяч блоков. Эта часть формулы определяет начальную точку экспоненциального (взрывного) увеличения сложности майнинга, то есть определяет время взрывного увеличения difficulty (срабатывания бомбы сложности или начала ледникового периода).

До обновления Homestead сложность в сети Ethereum считалась по схожей формуле. После активации хардфорка Homestead (14.03.2016, Pi day) время нахождения блоков (начиная с номера 1,150,001) уменьшилось с десятков до 9-14 секунд (в 5-6 раз!).

Затем, после Homestead в формулу изменения сложности (в часть Sub-formula B) вносились изменения путем хардфорков:

1. Хардфорк Byzantium, осуществлен 16.10.2017 на блоке 4,370,000 (145-я эпоха майнинга). Точка актвиации бомбы сложности сдвинута назад на 3 млн. блоков;
2. Хардфорк Constantinople, реализован 30.01.2019, блок 7,280,000, отсчет сдвинут еще на 2 млн. блоков;
3. Хардфорк Muir Glacier, проведен 02.01.2020, блок 9,200,000, точка отсчета смещена дополнительно на 4 млн. блоков. Целевое время между блоками установлено на 13 секунд.

В общей сложности в результате трех хардфорков (Византия, Константинополь и «Ледник Мюир») отсчет графика нарастания дополнительной сложности был сдвинут назад на 9 млн. блоков.

Рассмотрим подробнее, как работают обе части формулы изменения сложности майнинга в сети Ethereum (и других, схожих блокчейнах на Ethash).

Постоянная корректировка сложности майнинга в сети Ethereum

Постоянная корректировка сложности майнинга в сети Ethereum производится на основе сравнения времени нахождения соседних блоков с усреднением, кратным 2048 по формуле (Sub-formula A):

Согласно этой формуле постоянно подгоняется значение сложности майнинга так, чтобы получить целевое время между блоками, не более заданного разработчиками.

В зависимости от заданного максимального времени между блоками, выражаемого переменной timestamp difference (block_timestamp — parent_timestamp), существует три возможных состояния, влияющих на изменение сложности:

• если время между блоками = 14 секунд, сложность падает пропорционально значению timestamp difference, от parent_diff // 2048 * -1 до максимально возможного значения, равного parent_diff // 2048 * -99.

Графическая иллюстрация изменения скалярной величины, использующейся при постоянном уточнении сложности майнинга в зависимости от времени нахождения блоков:

Плавность регулировки сложности майнинга даже после сильного внешнего влияния на сеть обеспечивается усреднением, кратным 2048. Значительное влияние может быть связано с одномоментным включением больших мощностей или влиянием хардфорков, изменяющих дату начала отсчета экспоненциального нарастания сложности (Difficulty Bomb).

Еще одним фактором, значительно влияющим на сложность майнинга в долгосрочной перспективе является Sub-formula B — вторая часть формулы, определяющая какое дополнительное значение сложности будет добавлено при вычислениях на алгоритме Ethash в зависимости от номера текущего блока.

Увеличение сложности майнинга Ethereum каждые 100 тысяч блоков и бомба сложности

Увеличение сложности майнинга каждые 100 тысяч блоков заложено разработчиками в алгоритм майнинга Ethereum для стимулирования перехода сети с малоэффективного с точки зрения потребления энергии алгоритма консенсуса proof-of-work (POW) на proof-of-stake (POS). В блокчейне биткоина такая функция отсутствует.

Это требование становится все более актуальным с увеличением количества находящихся в обращении монет ETH. Для уменьшения инфляции нужно, чтобы часть владельцев аккумулировала большие суммы для содержания мастернод.

Так как увеличение сложности майнинга происходило значительно быстрее развития сети Ethereum, дата взрывного роста сложности майнинга постоянно откладывается путем искусственного переноса назад точки отсчета таймера Difficulty Bomb во второй части формулы, определяющей сложность майнинга в блокчейне Ethereum.

Это возможно благодаря тому, что в «Sub-formula B» предусмотрена ступенчатое (экспоненциальное) увеличение difficulty каждые 100,000 блоков (15 дней).

Sub-formula B, ответственная за время наступления ледникового периода:

где n_p+1 — это номер блока, с которого активирована работа счетчика бомбы сложности. Сначала ее влияние на сложность минимально, так как слишком мал показатель степени у двойки. На двухсоттысячном блоке, взятом для начала отсчета, показатель степени равен единице, влияние на текущее значение difficulty незаметно, но экспоненциальный рост уже начат. Через 1 млн. блоков показатель степени становится равным 8, следовательно сложность вырастает на 2 8 = 256. Еще через 1 млн блоков сложность вырастает на 2 18 = 262144 и т.д.

Экспоненциальный график функции y = 2 x :

Экспоненциальное изменение сложности майнинга Ethereum на практике:

Учитывая, что одна эпоха майнинга занимает 30,000 блоков (4-5 дней), увеличение сложности под влиянием «Sub-formula B» происходит раз в 3,33 эпохи (1 раз в полмесяца). Не стоит забывать, что с каждой эпохой на 8 Мб растет размер DAG, что дополнительно усложняет вычисления и уменьшает количество шар, найденных майнерами.

Как на практике производится перенос даты взрывного увеличения сложности майнинга?

При существенном увеличении сложности майнинга из-за влияния второй части формулы подсчета сложности майнинга (Sub-formula B) значительно возрастает время между найденными блоками, что существенно уменьшает быстродействие сети и время прохождения транзакций.

В связи с неготовностью сети Эфириум к переходу на PoS, а также из-за заинтересованности различных субъектов в продолжении существующей ситуации, вопрос взрывного возрастания сложности майнинга решается путем замены текущего значения block.number на фейковый номер блока.

Например, во время хардфорка Byzantium, который был проведен на блоке 4,370,000 (145-я эпоха майнинга, сложность более 2,994 квадриллионов) формула была изменена следующим образом (коричневым цветом выделены новые части, зеленым — подвергшиеся изменению):

В качестве точки отсчета после Byzantium стал использоваться fake block номер 1,370,000.

В результате внесенных в раздел Б формулы изменений, отсчет увеличения значения показателя степени, определяющего экспоненциальный рост сложности, был сдвинут назад на 3 млн.блоков. На практике был осуществлен прыжок во времени в прошлое на 529 дней — к вычислениям на уровне сложности 20.04.2016 года (блок 1,370,001) — дополнительная сложность в секции Б формулы стала равна примерно 2 13 .

Аналогичные события произошли и во время форка Constantinople (введен фейковый блок номер 2,280,000, дополнительная сложность по второй части формулы стала равной 2 22 ), и во время форка Muir Glacier (fake number 200,000, дополнительная сложность упала до единиц).

После хардфорка Muir Glacier 02.01.2020 начало отсчета сдвинулось на 200-тысячный блок:

9,200,000 («Muir Glacier» fork_block) — 9,000,000 = 200,000

Заключение

Пересчет сложности майнинга в сети Эфириум производится на каждом блоке. Сложность вычислений у Ethereum и подобных криптовалют растет из-за двух факторов:

1. Вход в сеть новых дополнительных мощностей, который приводит к увеличению сложности вычислений для нахождения нужных хешей за определнное разработчиками время;
2. Периодическое (раз в полмесяца) увеличение сложности майнинга в связи с воздействием так называемой «бомбы сложности».

Рост сложности в сети Ethereum, обусловленный возрастанием difficulty каждые 100 тысяч блоков приведет к тому, что к началу лета 2021 года значительно упадет доход от майнинга. Это связано с уменьшением количества найденных шар из-за возросшей сложности вычислений. В более выгодном положении будут находится майнеры с мощными GPU, для которых такое усложнение пройдет практически незамеченным.

Указанные факторы неизбежно приведут к падению рентабельности майнинга на видеокартах, что стоит учитывать тем, кто рассчитывает окупаемость своих вложений на долгосрочную перспективу.

Вам также может понравиться

О понятии target difficulty в майнинге

15 апреля, 2021 https://tehnoobzor.com/cryptolife/bitcoin/2395-kak-uvelichivaetsya-slozhnost-mayninga-bitkoina.html

О сложности майнинга в сети Ethereum