Для начала представлюсь: я ведущий девелопер облачной блокчейн-платформы хранения данных Sia. Около года назад мы, несколько участников команды Sia, основали Obelisk – компанию, которая производит оборудование для ASIC-майнинга криптовалют. Первая поставка наших устройств ожидается примерно в июле [теперь уже в августе — производство стартовало 16 июля — H#T], и за время работы в Obelisk мы многое узнали о мире криптомайнинга.
Obelisk появился в силу нескольких причин. Одна из главных – наше подозрение, что разработчики криптомонет в массе своей крайне слабо представляют себе реалии мира майнинга. Единственный способ разобраться по-настоящему – самому окунуться в этот мир и сделать собственный майнер.
С начала проекта мы многое узнали о графических процессорах (GPU), асиках, сопротивлении ASIC-майнингу, программируемых логических интегральных схемах (FPGA), майнинговых фермах, электричестве… в общем, о всем, в чем не мешало бы лучше ориентироваться разработчикам монет. Пересказать всё в одном материале не получится, но мы собрали воедино информацию по ряду ключевых вопросов, которые, уверен, будут полезны разработчикам криптовалют и другим членам криптосообщества.
Cопротивление ASIC-майнингу
Мы со скепсисом смотрели на идею сопротивления ASIC-майнингу, и путешествие в мир «железа» только подтвердило наше мнение. Аппаратное оборудование – исключительно гибкий инструмент. Работа устройств общего назначения – таких как процессоры, видеокарты и даже DRAM (динамическая память с произвольным доступом) – это всегда в определенной степени компромисс. Они редко используют полностью свой потенциал, работая как часть целого, как элементы вычислительной схемы общего назначения.
Вычислительные характеристики такого оборудования можно заметно повысить с помощью оптимизации алгоритмов – жертвуя универсальностью, но концентрируясь на выполнении одной специфической задачи.
Большинство алгоритмов сопротивления ASIC-майнингу разрабатывались программистами, которые не отпускали от себя мысль об ограниченных возможностях пользовательского «железа». Этот путь оказался ошибочным.
Алгоритм Equihash, пожалуй, лучший пример. Многие были уверены в его устойчивости, хотя мы почти год назад заявили, что знаем рецепт эффективного ASIC-майнинга на этом алгоритме.
Ключ к успеху был в сортировке памяти. Разработчики алгоритмов, похоже, не понимают, что в чипе асика можно объединить вычислительную и накопительную составляющие. Когда GPU производит вычисления в рамках алгоритма Equihash, она вынуждена проходить путь до памяти вне чипа, доставлять данные в вычислительные ядра, обрабатывать эти данные, а потом направлять измененные данные назад в память за пределами чипа.
В Equihash манипуляции с данными достаточно просты – вы можете просто объединить память и вычисление. Это значит, что большинство манипуляций с данными происходит в одном месте, соответственно, расход энергии на транспортировку данных туда и обратно уменьшается, а скорость обработки данных возрастает. Это существенно увеличивает эффективность и скорость процессов.
Так что мы были не слишком удивлены, когда Bitmain выпустил асик для Equihash. Более того, производительность представленного Bitmain асика оказалась раз в пять скромнее, чем могла бы быть, согласно нашим собственным выкладкам. Причин тому может быть несколько, но логичнее всего предположить, что Bitmain «растягивает удовольствие» и в скором времени предложит рынку более мощные устройства для ASIC-майнинга на Equihash.
Мы присматривались и к Ethash, алгоритму Ethereum. Надо сказать, ASIC-майнинг на Ethash – задача посложнее, чем на Equihash, однако представленные сегодня на рынке продукты вполне позволяют обойти устаревшие GPU. Ethash – это наиболее устойчивый к ASIC-майнингу алгоритм из всех, что мы рассматривали, устойчивость остальных не идет ни в какое сравнение даже с Equihash.
Всегда можно создать узкоспециализированное оборудование, которое превзойдет оборудование общего назначения. Еще раз повторю: все, с кем мне доводилось обсуждать сопротивление ASIC-майнингу, очень недооценивают изобретательность разработчиков оборудования, заточенного под специфическую задачу, даже при ограниченном бюджете. На любой алгоритм, работающий на оборудовании для общих задач, всегда найдется обходной путь для разработчиков специфического оборудования, которое будет делать ту же работу эффективнее. 
Сопротивление хардфоркам
Многие думают, что вычислительные схемы делятся на три категории: CPU, GPU и ASIC. Это может быть верно вообще, но в мире чипов существует только один тип – ASIC. Nvidia, Intel и любой другой производитель классифицируют свой продукт как асик. Существование же трех категорий, известных общественности, нужны просто для того, чтобы охарактеризовать гибкость ASIC.
Предлагаю измерять гибкость по 10-балльной шкале. 1 – это процессор Inel, 10 – асик для майнинга биткоина. Дизайнеры в силах произвести чип в пределах этой шкалы. Продвигаясь от 1 к 10, мы теряем в гибкости, но растем в производительности. К тому же акцент на производительности позволяет пренебречь дизайном и усилиями по разработке, необходимыми для обеспечения гибкости. По этой шкале значение для GPU будет 2.
В принципе мы не видим устройств, которые занимали бы позицию между GPU и полноценным «негибким» асиком на этой шкале. Обычно, если вы жертвуете гибкостью, чтобы перекрыть показатели GPU, то вы уже придумали очень специфическое применение для своего устройства. Вы жертвуете гибкостью ради производительности. И проектировать лишенный всякой гибкости асик значительно дешевле – это еще одна причина, объясняющая пробел между этими устройствами на шкале.
Два примера устройств в середине шкалы между GPU и ASIC: майнеры Baikal и тензорный процессор Google (TPU). Это чипы, способные работать с различными приложениями с производительностью более высокой, чем у GPU. Случай Baikal особенно интересен – это устройство превосходит GPU по ряду параметров, хотя оба используют одинаковый базовый чип. Оказывается, эти чипы тоже достаточно гибкие, чтобы догонять хардфорки.
Стратегия вытеснения ASIC-майнинга с использованием хардфорков с каждым разом будет срабатывать все хуже. У разработчиков чипов есть возможность делать их достаточно гибкими, при этом гибкость не приведет к значительному снижению производительности.
Разработчики Monero сохраняют общую структуру алгоритма PoW. Это дает нам основания утверждать, что можно сделать майнер Monero, способный пережить хардфорки с не более чем пятикратным снижением производительности.
Equihash – алгоритм, имеющий три параметра. Майнинг Zcash происходит с одним конкретным набором этих параметров. Любая наивная попытка побороть ASIC-майнеров с помощью нового хардфорка, очевидно, будет включать изменение от одного до трех параметров. Нам удалось придумать архитектуру для ASIC-майнинга на Equihash, которая после хардфорка будет успешно подстраиваться под измененные параметры. То есть базовый хардфорк меняет параметры алгоритма, но работа нашего чипа не нарушается – для этого нужны более серьезные изменения. Несмотря на подобную гибкость, мы считаем, что это не помешает придуманному нами асику быть значительно более быстрым и производительным, чем GPU. Правда, мы так и не нашли финансирование для «эквихэшевского» асика, поэтому проверить свои выкладки на практике нам не удалось.
Суммируя сказанное выше, отметим: стоит внимательнее изучать возможности асиков. Очень многие люди не понимают, что асик может быть гибким, и считают, что обезопасят себя, делая в дежурном режиме обычные мелкие хардфорки. Да, иногда это срабатывает, но точно так же, как алгоритмы пытаются сделать устойчивыми к асикам, можно сделать асики, устойчивые к хардфоркам.
Секретный ASIC-майнинг Monero
Несколько месяцев назад общественность узнала, что разработаны секретные устройства для ASIC-майнинга Monero. Я знаком с людьми, пользовавшимися этими майнерами еще в начале прошлого года. То есть почти за год до того, как история выплыла наружу. Окупаемость этих секретных устройств была настолько высока, что на заработанные деньги группа построила майнеры для других, устойчивых к ASIC-майнингу, монет.
Есть мнение, что на секретные ASIC-майнеры Monero приходилось свыше 50% хэшрейта в течение чуть ли не года. И все это время никто ничего не замечал. В этот период небольшая группа не только контролировала львиную долю выпуска Monero, но и в любой момент могла осуществить «атаку 51%».
После хардфорка Monero удалось избавиться от ASIC-майнеров. Не думаю, что разработчики майнеров пытались сделать свои устройства гибкими. Но теперь, когда Monero cобралась менять PoW дважды в год, полагаю, появятся секретные асики с большей гибкостью. Вознаграждение за блок у Monero достаточно высокое, и даже если вероятность пережить PoW хардфорк у такого майнера будет 30%, овчинка стоит выделки.
Другие секретные асики
Слухов о секретных майнерах предостаточно. Понятно, что операторы секретных асиков не особо склонны распространяться об успехах. Но еще в марте 2018 года мы слышали о секретных асиках для Equihash, для Ethash, и других, более мелких, монет. Есть основания верить, что еще до того, как Bitmain анонсировал выход Z9, не менее трех, не связанных между собой, групп майнили Zcash секретными асиками собственных моделей.
Нам известно, что существуют майнинговые фермы, готовые платить миллионы долларов за разработку эксклюзивных устройств под майнинг конкретных криптовалют. Cекретный асик может обеспечить миллионные прибыли даже на монетах с небольшой капитализацией. Уже можно утверждать, что сложилась отдельная отрасль, обслуживающая секретный майнинг. Высокая степень секретности говорит о подпольном характере этого рынка, где все зиждется на устных договоренностях и личных связях. Но это очень прибыльная отрасль. И даже когда случается нечто вроде хардфорка Vertcoin, это лишь временные сложности для секретных майнеров.
Думаю, не преувеличу, если скажу, что на каждую PoW-монету с вознаграждением за блок свыше $20 млн за прошлый год приходится как минимум одна группа, использующая секретные асики. Но даже если для какой-то монеты такой группы нет, она точно появится в ближайшие месяцы. Самый простой способ убедиться в этом – оценка по окупаемости видеокарт. Хотя и этот показатель быстро теряет актуальность, поскольку ASIC-майнинг теперь вездесущ и скоро не останется монет, которые майнят только GPU.
Бурный расцвет ASIC-майнинга и всего, что с ним связано, имеет простое объяснение – прибыль. Даже на монетах с маленькой капитализацией можно зарабатывать десятки миллионов долларов, что окупает все риски подобной деятельности.
Производитель: штрихи к портрету
Производители ASIC-майнеров – Bitmain и другие компании – значительно меньше, чем их покупатели, зависят от таких вещей, как хардфорки. На опыте Sia мы можем прикинуть, что выпуск A3 обошелся Bitmain менее чем в $10 млн. Через 8 минут после появления устройства в продаже Bitmain собрал уже свыше $20 млн. То есть Bitmain с лихвой окупил свои инвестиции раньше, чем его устройство начало приносить прибыль владельцам.
Хардфорк в этом случае никак не сказался на Bitmain. Компания обошла Sia, и разработчикам остается разве что констатировать этот факт. Так же случилось и с майнерами для Monero производства этой компании. Bitmain анонсировал выход новых устройств, когда стало известно о хардфорке Monero, и, похоже, сумел продать клиентам достаточно устаревшего оборудования, чтобы окупить затраты и получить прибыль.
Майнинг – это игра, где правила диктуют производители майнеров. Они контролируют производство и поставку оборудования и знают о майнинге больше, чем кто-либо. Прибыльность конкретного устройства для майнинга зависит от показателей, заложенных в него производителем, и более не известных никому.
Можно привести пример с майнерами для Decred компании Halong. Они объявили о продаже партии неизвестного объема по $10 тыс. за майнер. Позже оказалось, что более 50% вознаграждения за майнинг Decred уходило на один адрес, связанный с Halong. То есть производитель оставлял себе большую долю хэшрейта и прибыли. В ходе нашего расследования мы выяснили, что производство одного майнера обходится в пределах $1 тыс. То есть каждый, кто платит за майнер $10 тыс., обеспечивает огромную прибыль производителю, позволяя ему собрать еще девять майнеров для себя. Более того, покупатель понятия не имеет о том, сколько майнеров всего было продано, и как поведет себя оборудование в работе. Производитель наверняка знает, сумеет ли покупатель окупить затраты на приобретение майнера, но покупатель может только проверить это на практике. Покупатель в этой ситуации всецело зависит от производителя.
Допустим, у нас есть криптовалюта Sia с вознаграждением за блок $10 млн в месяц, и партия майнеров, способных намайнить на $120 млн за срок своей службы. Можно было бы предположить, что компания – производитель майнеров заработает на этом $120 млн. Однако факты указывают, что доходы производителей оборудования значительно больше.
В случае с майнерами А3 от Bitmain первая небольшая партия была распродана меньше, чем за 10 дней. Сразу после этого в YouTube посыпались видео, снятые покупателями, утверждавшими, что они зарабатывали на А3 $800 в сутки. Это создало ажиотаж, и следующая партия разошлась еще лучше.
Нам доподлинно не известно, сколько майнеров А3 было продано, но мы предполагаем, что на второй партии Bitmain заработал существенно больше, чем составляло потенциальное вознаграждение за блок для майнинга на А3. То есть, Bitmain продал оборудования более чем на $100 млн, зная, что вознаграждение за блок не покроет расходы их клиентов, даже при условии дармовой электроэнергии. И это не единственный случай – похожую схему они провернули и с майнерами для Dash.
Суммируя сказанное выше: производители оборудования для майнинга фактически продают машинки для печатания денег. Единственное условие, при котором организация, ориентированная на прибыль, может расстаться с такой машинкой – это возможность продать ее за сумму большую, чем можно получить, эксплуатируя эту машинку самим. Покупатель должен понимать, почему производители продают свои майнеры вместо того, чтобы самим пользоваться ими.
Существует несколько причин, по которым производители оборудования предпочтут расстаться со своими машинками для печатания денег. Первая – капитал, производство майнеров достаточно дорогой процесс, требующий времени. Если производитель не может себе позволить создать собственные фермы для майнинга, можно продавать оборудование, вкладывая полученные средства в производство. Производитель меняет выручку будущих периодов на выручку уже сегодня – довольно обычная практика в мире финансов.
Еще один фактор – стоимость электроэнергии. Если условия производителя не позволяют ему получить доступ к дешевой электроэнергии, оборудование может использовать кто-то другой, у кого есть доступ к более дешевой электроэнергии или чьи дата-центры эффективнее. Большинство производителей, впрочем, не имеют проблем с дешевой электроэнергией. Более выгодные условия – это разве что бесплатная энергия или какие-то передовые технологические решения, обеспечивающие чрезвычайную эффективность процесса майнинга.
В конце концов, у производителя могут быть и другие причины, по которым он может предпочесть деньги сегодня долгосрочным инвестициям и самостоятельной эксплуатации оборудования. Впрочем, это не особенно подходит к сфере майнинга – срок жизни оборудования здесь не превышает двух лет, и долгосрочной инвестицией в классическом понимании термина это не является.
Конец I части. Окончание следует.
Оригинальный английский текст – здесь.
