Что нового?

Добро пожаловать!

Для того чтобы отправлять личные сообщения, общаться в чате, видеть скрытые материалы и зарабатывать $ вам необходимо зарегистрироваться!

Регистрация

Борьба с ASIC: настоящее и будущее майнинга криптовалют

A

Alex077

Модератор
Регистрация
11 Ноя 2018
Сообщения
3,654
Реакции
59

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

шести лет с тех пор, как на рынке появились специализированные чипы для майнинга криптовалют — ASIC-майнеры. В сети Bitcoin и других блокчейн-системах эти устройства закончили эпоху майнинга на GPU, CPU и FPGA. Кроме прироста хешрейта и других плюсов специализированного оборудования, по мере развития ASIC-майнинга выявились проблемы. Началась «гонка вооружений»: создатели блокчейн-протоколов ищут способы противостоять ASIC-майнингу, а производители майнингового оборудования — возможность обойти хитрости разработчиков.

Чтобы составить картину мнений в сообществе, мы обратились к специалистам в области майнинга и оборудования. В подготовке материала нам помогали Алекс Петров, Андрей Великий, Джон Тромп, Дмитрий Зяблов и Матвей Сиворакша.

Спонсор спецпроекта —

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

— блокчейн-платформа третьего поколения для создания децентрализованных приложений и масштабируемых смарт-контрактов. Чтобы смарт-контракты в системе могли взаимодействовать с внешним миром, в æternity реализована система оракулов — специальных узлов, которые получают и верифицируют информацию извне блокчейна.
Масштабируемость приложений и смарт-контрактов в сети достигается за счет использования p2p-каналов состояний (state channels) — операция между сторонами обрабатывается в отдельном канале, а основной блокчейн работает как архив данных, к которому стороны обращаются в случае разногласий. Кроме того, в æternity работает система ончейн-управления, построенная на принципах «жидкой демократии» (liquid democracy).
В æternity задействован алгоритм PoW на базе Cuckoo Cycle, нацеленный на противодействие ASIC-майнингу. Разработчики также рассматривают возможность перехода на версию алгоритма, дружественную к ASIC.
Что такое ASIC?
ASIC (application-specific integrated circuit или интегральная схема специального назначения) — это интегральная схема (чип), созданная для выполнения одной задачи. ASIC применяются для аппаратной обработки аудио- и видеосигналов, управления элементами внутри мобильного телефона или космического аппарата, а последние несколько лет — и для майнинга криптовалют.

Более 60% выпускаемых микросхем — это ASIC. Они используются в MP3-плеерах, телефонах, навигационных система, Wi-Fi и Bluetooth-устройствах.
— Алекс Петров, директор по информационным технологиям в Bitfury Group.

Canaan Avalon 841 Bitcoin Miner.

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

.

ASIC нельзя перепрограммировать — логика работы закладывается на этапе изготовления самого кристалла. Этим они отличаются от интегральных схем общего назначения вроде чипов CPU, GPU и FPGA. В результате ASIC-чипы лишаются ненужных для их задачи элементов. Готовая микросхема получается меньшего размера и потребляет меньше энергии в сравнении с неспециализированными аналогами.

Как узкоспециализированный инструмент, ASIC эффективнее выполняет задачу, чем устройство общего назначения. С другой стороны, ASIC не подойдет ни для чего другого, кроме этой задачи.


Концептуальная разница между ASIC и устройствами общего назначения аналогична разнице между специальной отверткой и универсальным швейцарским ножом. Болтик, хитро посаженный в глубине телевизора «Весна», можно открутить и швейцарским ножом, но длинная узкая крестовая отвертка справится с задачей эффективнее.
На рыбалке, где нужно резать, перекусывать и отковыривать, от такой отвертки будет мало толку.
Первая интегральная схема была запатентована в 1959 году. Ее создатель — Джек Килби, который на тот момент работал в Texas Instruments. Схема включала в себя один транзистор и вспомогательные компоненты, собранные на пластине из германия размером 1,6 на 11,1 см. В 2000 году за свою разработку Килби получил Нобелевскую премию по физике.


Первая интегральная схема, 1958 г.

Первые примеры ASIC появились ко второй половине 60-х годов, когда массовое производство интегрированных схем стало востребованным. Из-за растущей сложности чипов сроки производства растягивались на годы, что плохо согласовывалось с коммерческим применением устройств. В качестве решения IBM и Texas Instruments предложили два подхода к массовому изготовлению чипов: базовые матричные кристаллы (gate arrays) и стандартные ячейки (standard cell).

Базовые матричные кристаллы производились как пластины кремния с интегрированными транзисторами, затем, согласно спецификациям заказчика, добавлялись соединения. Использование базовых матричных кристаллов, которые нельзя перепрограммировать, — начало истории ASIC в современном представлении.


A3256 от Avalon Project.

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

.


BE100 «Block Erupter».

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

.


BF756C55 от «Bitfury».

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

.
Первые ASIC для майнинга — BE100 «Block Erupter», Avalon A3256 и Bitfury BF756C55 для алгоритма SHA-256 в Bitcoin — появились в 2012–2013 годах. Эти чипы сменили дорогостоящие FPGA — единственную на тот момент реальную альтернативу GPU-майнингу. С тех пор сменилось как минимум 7 поколений ASIC-майнеров для первой криптовалюты.
Как развитие ASIC-майнеров влияет на блокчейн-индустрию?
Как только майнить криптовалюту становится выгодно, возникает спрос на эффективное оборудование. Производители рады удовлетворить этот спрос. Так появляются специализированные устройства для майнинга, в частности — ASIC.
Снижает затраты энергии на единицу мощности
ASIC-майнеры тратят меньше времени и энергии на обработку одного и того же объема вычислений. При прочих равных в такой ситуации майнинг на ASIC можно назвать экологичнее, чем майнинг на видеокартах. С более эффективным устройством на добычу одного блока понадобится меньше электричества, генерация которого пока что вредит окружающей среде.
Однако массовое использование ASIC влечет за собой рост сложности вычислений: для добычи блока нужно провести больше операций и затратить больше электроэнергии.
При одинаковом хешрейте ASIC-майнинг потребляет меньше энергии и наносит меньше вреда экологии, чем GPU-фермы, но в реальной ситуации экологичность применения ASIC — спорный вопрос.
Приводит к централизации майнинга
На примере сети Bitcoin появление специализированных устройств для майнинга привело к росту сложности и консолидации мощности в руках нескольких крупных майнинг-пулов. В такой ситуации, помимо идеологических противоречий с представлениями Сатоши о децентрализации, возникает набор проблем.
Идеология производителя ASIC противоречит принципам децентрализации, ведь хешрейт по сути сосредоточен в «одних руках». PoW-майнинг на GPU позволяет среднестатистическому пользователю участвовать в добыче монет. Да, безусловно, это не отрицает построение промышленных майнинг-ферм на GPU, но даже в этом случае остается «длинный хвост» из частных майнеров.
— Андрей Великий, эксперт по майнингу и оборудованию.
На момент подготовки материала пять крупнейших пулов в сети биткоина

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

55,4% мощности.

Распределение хешрейта
в сети Bitcoin.

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

.
В биткоине и других блокчейн-системах сложность майнинга зависит от того, насколько быстро майнеры находят блок. По сравнению с GPU и CPU специализированные майнеры на базе ASIC лучше решают PoW-головоломки и потому способны быстрее находить новые блоки.
Когда на рынке появляется модель ASIC для востребованной монеты, в сети начинает быстрее расти хешрейт, новые блоки появляются чаще, и алгоритм подстраивается под новые условия увеличением сложности майнинга. Майнинг на видеокартах и CPU становится менее рентабельным, часть пользователей теряет финансовую мотивацию создавать блоки. Как следствие, хешрейт в сети остается в руках меньшего числа игроков — степень централизации растет. С ростом централизации в сети растет риск «атаки 51%».
С другой стороны, нельзя судить о степени централизации системы по одной метрике. Хотя участники крупного пула следуют одинаковым инструкциям о том, что майнить и какие обновления поддерживать, каждый участник может влиять на решения пула или перейти в другой.
Большие пулы — это просто индивидуальные майнеры, объединившиеся для более эффективной работы. Большие майнеры и производители оборудования — как правило, долгосрочные инвесторы, их вложения делаются на год-полтора и более. В отличие от пользователей и трейдеров они не могут быстро выйти из своих позиций, им нужно работать больше года, чтобы окупить инвестиции и получить свои проценты. Сделав свою ставку, они заинтересованы в нормальной работе сети.
— Алекс Петров, директор по информационным технологиям в Bitfury Group.
В то же время производитель майнингового оборудования, разработавший новый ASIC для популярной монеты, встает перед искушением использовать устройства до начала продаж.
Повышает шансы форка сети
Блокчейн-протоколы нужно обновлять, иначе нельзя устранить уязвимости или изменить параметры системы. Когда изменения касаются алгоритма PoW, специализированные ASIC рискуют стать бесполезными. Возникает конфликт интересов: разработчики хотят обновить систему, а владельцы ASIC заинтересованы в том, чтобы их оборудование осталось рентабельным. Майнерам с GPU не составит труда перейти на обновленный алгоритм, но с ASIC это практически невозможно. Если GPU-майнеры установят обновление, а ASIC-майнеры продолжат работать со старой версией, произойдет форк сети. Частые форки вредят репутации и капитализации сети.
Вовлекает блокчейн-проекты в «гонку вооружений» с производителями оборудования
Из-за проблем с централизацией и репутационных рисков разработчики блокчейн-проектов стремятся уйти от ASIC-майнинга. Производители оборудования заинтересованы в создании новых устройств для востребованных монет. В результате разработчики фокусируются на защите проекта от ASIC-майнинга и отвлекаются от основных задач.
Нет такой задачи, которую бы не решил человек, который действует ради прибыли. На основании опыта 2017–2018 годов прибыль от разработки нового ASIC-майнера для популярного алгоритма может составить сотни миллионов долларов.
— Дмитрий Зяблов, основатель BeeMiner.
С другой стороны, и разработчики алгоритмов, и производители оборудования вынуждены постоянно совершенствовать продукты, чтобы поддерживать конкурентоспособность. Такие условия мотивируют технический прогресс.
Конкуренция между игроками — сильный стимул к оптимизации, которая снижает стоимость производства при росте качества. Это естественный и положительный процесс.
— Алекс Петров, директор по информационным технологиям в Bitfury Group.
Несмотря на положительные эффекты применения специализированных устройств в блокчейн-индустрии, их общее влияние подталкивает блокчейн-проекты к борьбе с ASIC-майнингом.
Как блокчейн-проекты борются
с ASIC-майнингом?

Жизнеспособный индивидуальный майнинг требует ASIC-устойчивости.

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

, основатель Ethereum.
Универсальным решением стало бы создание ASIC-устойчивого алгоритма, для которого нельзя разработать специфическое майнинговое оборудование. Но это заведомо невыполнимая задача.
ASIC-устойчивый алгоритм — это иллюзия, которую некоторые проекты использовали как декларируемое конкурентное преимущество для достижения маркетинговых целей. В свое время разработчики называли задействованные в их проектах алгоритмы Dagger-Hashimoto, Equihash и Х-11 ASIC-устойчивыми. Для каждого из этих алгоритмов в итоге был выпущен ASIC-чип, вследствие чего сроки окупаемости майнеров на видеокартах (так называемых GPU-ферм) повысились в несколько раз.
— Дмитрий Зяблов, основатель BeeMiner.
По этой причине разработчики стремятся как минимум оттянуть появление ASIC для их монет или сделать разработку и применение таких устройств менее рентабельными.
Регулярно меняют протокол консенсуса
Самый прямой путь борьбы с ASIC-майнингом — постоянно менять алгоритм консенсуса, чтобы специализированные устройства для майнинга устаревали быстрее, чем производители успеют разработать модель под новый алгоритм.
Каноничный пример — выпуск Antminer X3 для майнинга Monero. Создатели монеты изменили алгоритм еще до того, как устройства дошли до получателей. В подобных ситуациях выгоду получает только производитель оборудования, который майнит на нем, а потом еще и продает. Покупатель находится в заведомо проигрышной ситуации. Конечный пользователь ASIC будет враждебно воспринимать любые изменения алгоритма, так как они враждебны содержимому его кошелька.
— Андрей Великий, эксперт по майнингу и оборудованию.
Повышают требования к памяти устройства
Большинство PoW-алгоритмов требовательны к вычислительной мощности чипа. Поэтому ASIC-чипы обрабатывают вычисления эффективнее, чем интегральные схемы общего назначения. В случае с памятью прирост эффективности ASIC

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

. Скорость обработки будет зависеть от количества блоков памяти, к которым обращается алгоритм, а не от специализированного чипа. Таким образом специализированный майнер для таких PoW-алгоритмов будет подобием GPU-фермы — набором плат памяти, аналогичных RAM в обычном компьютере.
Снижают требования к вычислениям
Если два подхода выше делают задачу производителей ASIC-майнеров сложнее, использование намеренно «простых» для обработки алгоритмов — способ устранить необходимость в сложном дорогостоящем оборудовании. Когда алгоритм одинаково быстро обрабатывается на мобильном телефоне, ноутбуке, GPU или ASIC, теряется смысл в покупке специального устройства.

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

использует Proof-of-Work на базе алгоритма

Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для просмотра ссылок

. Эта технология основана на использовании псевдослучайных графов, внутри которых алгоритм находит циклы, подходящие по длине или другим критериям.
Кроме æternity, Cuckoo Cycle используют Grin, CodeChain, BitCash, Veres One, Cortex и другие проекты.

В классическом PoW биткоина устройство вычисляет хеш-функции от исходных данных и случайного числа. В Cuckoo Cycle майнер формирует в памяти большой граф — две группы точек-вершин — и ищет способ объединить эти точки в цикл нужной длины. Первый вариант PoW напрямую зависит от мощности вычислительного устройства, второй — от возможности быстро обращаться к произвольным ячейкам памяти.
Модификация Cuckoo Cycle, задействованная в протоколе æternity, занимает больше 7 гигабайт памяти устройства. В такой форме алгоритм применяется для противодействия ASIC-майнингу в пользу GPU и CPU.
 
Сверху