Положение дел в майнинге криптовалют (часть 1)
За последние месяцы мы, команда проектов Sia и Obelisk, очень многое узнали о майнинге – о GPU, ASIC, FPGA (ПЛИС), ASIC-устойчивости, майнинговых фермах, электричестве и целом ряде других вещей, о которых разработчикам койнов стоит быть более осведомлёнными. Мы не можем поделиться всем, что знаем, но решили собрать в одном материале информацию о ряде ключевых тем, которые, я думаю, будут полезны разработчикам криптовалют и другим участникам криптокомьюнити.
Я ведущий разработчик Sia, основанной на блокчейне платформы облачного хранения данных. Примерно год назад я и несколько других членов команды Sia основали Obelisk, компанию по производству ASIC для майнинга криптовалют. Поставки наших первых ASIC запланированы уже на середину-конец июля, и во время работы над Obelisk мы узнали много нового о майнинге криптовалют.
Одна из причин, по которым мы решили основать Obelisk, заключалась в том, что, мы чувствовали, что разработчики койнов в основном имеют очень размытое представление о майнинге, и лучший способ досконально разобраться в этой сфере – это взяться за дело самим и вывести на рынок собственное устройство для майнинга.
Работая над Obelisk, мы очень многое узнали о майнинге – о GPU, ASIC, FPGA (ПЛИС), ASIC-устойчивости, майнинговых фермах, электричестве и целом ряде других вещей, о которых разработчикам койнов стоит быть более осведомлёнными. Мы не можем поделиться всем, что знаем, но решили собрать в одном материале информацию о ряде ключевых тем, которые, я думаю, будут полезны разработчикам криптовалют и другим участникам криптокомьюнити.
ASIC-устойчивость
Мы уже давно пессимистично относились к перспективам поддержания устойчивости к ASIC, и полученный нами опыт производства майнингового оборудования только укрепил нас в этом мнении. Аппаратное обеспечение обладает чрезвычайной гибкостью. Производители всех вычислительных устройств общего назначения – таких как CPU, GPU и даже DRAM – идут на существенный компромисс в отношении истинного потенциала этих устройств для того, чтобы они были применимы для более широкого спектра вычислений, необходимых в повседневном использовании. Если говорить о базовом оборудовании, то большинство алгоритмов могли бы показать значительную оптимизацию просто за счёт отказа от этой универсальности и фокусирования на решении одной специфической задачи.
Подавляющее большинство ASIC-устойчивых алгоритмов было спроектировано разработчиками ПО, исходившими из собственных предположений об ограничениях специализированного оборудования. Эти предположения имеют тенденцию быть ошибочными.
Equihash – это, пожалуй, самая лёгкая мишень, так как многие люди были уверены в ASIC-устойчивости этого алгоритма. Мы же, со своей стороны, уже почти год открыто говорим о том, что знаем, как сделать очень эффективные ASIC для работы с Equihash.
Ключом является создание памяти сортировки. Многие разработчики алгоритмов, похоже, не понимают, что в ASIC можно объединить вычислительные и хранящие информацию элементы чипа. Когда графический процессор (GPU) производит Equihash-вычисления, он должен пройти весь путь от внешней памяти до микросхемы, доставить данные в вычислительные ядра, обработать данные, а затем отправить изменённые данные обратно в память вне микросхемы.
В случае Equihash, манипуляции, которые произвести с данными, достаточно просты, чтобы можно было просто объединить память и вычисления – то есть, произвести большую часть вычислений локально, и тем самым значительно уменьшить количество энергии, используемой для перемещения данных вперёд и назад, а также значительно уменьшить время между корректировками данных. Это существенно повышает эффективность и скорость работы оборудования.
Нет нужды говорить, что мы совершенно не были удивлены, когда Bitmain выпустила мощные ASIC для Equihash. ASIC-чипы Bitmain в действительности значительно (в 5–10 раз) менее эффективны, чем мы предполагали, опираясь на результаты собственного исследования. Причин этому может быть много, но в целом, на наш взгляд, довольно разумно было бы предположить, что в ближайшие месяцы будут выпущены более мощные ASIC для Equihash.
У нас также были черновые проекты оборудования для Ethash (алгоритма Ethereum). Понятно, что Ethash поддаётся ASIC не настолько легко, как Equihash, но, как видно из продуктов, представленных на рынке сегодня, он всё равно позволяет достаточно успешно конкурировать и превосходить устаревшие GPU. Ethash пока самый ASIC-устойчивый алгоритм из всех, что мы видели. Для большинства остальных алгоритмов, есть способы оптимизации работы оборудования, даже более значительные, чем те, что возможны для Equihash.
В конце концов, всегда можно создать специализированное оборудование, производительность которого будет превосходить оборудование общего назначения. Я хочу подчеркнуть, что все поборники ASIC-устойчивости, с которыми я говорил, последовательно и существенно недооценивали гибкость, которую инженеры вычислительного оборудования должны иметь, чтобы решать специфические задачи даже в условиях ограниченного бюджета. Инженеры специализированного оборудования всегда найдут способ превзойти производительность оборудования общего назначения, и это верно для любого алгоритма. В этом заключается фундаментальное ограничение универсального оборудования.
Устойчивость к хард-форкам
Многие считают, что вычислительное оборудование делится на три категории: CPU, GPU и ASIC. Несмотря на то что широкой публике может представать такая картина, в мире чипов существует только один чип: ASIC. Внутри компаний Nvidia, Intel и другие производители называют и относятся к своим продуктам не иначе как к ASIC. Широко известные категории в действительности говорят о том, насколько гибкими являются ASIC.
Для оценки гибкости возьмём шкалу от 1 до 10. С одной стороны, оценка 1 будет у CPU от Intel. С другой стороны, в 10 баллов мы оценим ASIC для Биткойна. Инженеры могут создавать чипы, которые попадут в любую точку на этой шкале. Двигаясь от 1 до 10, вы ощутимо теряете в гибкости, но получаете значительный прирост в производительности. Жертвуя гибкостью, вы также снижаете количество требуемых усилий по разработке и производству. GPU по этой шкале можно оценить в 2 балла.
Вообще говоря, мы не видим готовых продуктов в промежутке от GPU до совершенно негибких ASIC, потому что, как правило, к моменту отказа от гибкости, большего, чем это требуется для производства графического процессора, вы уже держите в уме очень специфический сценарий использования этого оборудования, и готовы принести последние остатки гибкости в жертву производительности. Кроме того, совершенно узкоспециализированные ASIC намного дешевле в производстве, и это ещё одна причина отсутствия на рынке промежуточных вариантов.
Двумя примерами продуктов, которые можно будет расположить на шкале гибкости между GPU и ASIC, станут майнеры Baical и Google TPU. Эти чипы смогут охватить большой диапазон применения при производительности, существенно превосходящей графические процессоры. Baical представляет особый интерес, потому что он достаточно хорош, чтобы заместить собой GPU-майнинг большого количества койнов, в которых для этой цели используется один и тот же базовый чип. Кроме того, эти чипы кажутся достаточно гибкими, чтобы подстраиваться под изменения, вводимые в алгоритмы койнов посредством хард-форков.
Стратегия деактуализации ASIC через хард-форки будет становиться всё менее действенной, потому что производители оборудования имеют возможность делать свои чипы всё более гибкими, варьируя степень гибкости исходя из поставленных задач, и каждый шаг по шкале увеличения гибкости будет стоить лишь небольшого снижения производительности чипов. Разработчики Monero взяли на себя обязательство сохранить одну и ту же общую структуру для PoW-алгоритма, и исходя из этого обязательства, мы считаем, что майнер для Monero можно сделать устойчивым к хард-форкам с менее чем пятикратным ущербом для его производительности.
Алгоритм Equihash имеет три параметра. Майнинг Zcash производится при условии выбора одной конкретной комбинации этих параметров, и любой не продуманный хард-форк Zcash с целью вывести из игры ASIC, вероятно, будет подразумевать изменение как минимум одного из этих параметров. Мы сумели разработать базовую архитектуру для Equihash-ASIC, которые смогут успешно следовать за хард-форком при любом изменении параметров сети. Это значит, что базовой оптимизации алгоритма через хард-форк будет недостаточно для деактуализации нашего чипа, для этого потребуются более фундаментальные изменения. Несмотря на такую гибкость, мы полагаем, что наш ASIC сможет продемонстрировать огромное ускорение и увеличение эффективности в сравнении с GPU. Нам пока не удалось найти финансирование для Equihash-ASIC, и в результате наш проект до сих пор лежит на полке.
Окончательный вывод из всего вышесказанного – это очередное подтверждение возможностей ASIC. Я думаю, есть много людей, которые не догадываются о том, что гибкие ASIC возможны, и ожидают, что выполнения обычных хард-форков будет достаточно для того, чтобы исключить из сети любые ASIC. Иногда этого может быть достаточно, но так же, как алгоритмы могут пытаться быть устойчивыми к ASIC, ASIC могут пытаться быть устойчивыми к хард-форкам, особенно если вносимые в алгоритм изменения незначительны.
Секретные ASIC для Monero
Несколько месяцев назад была опубликована информация о том, что втайне были разработаны ASIC для майнинга Monero. Мои источники сообщают, что они занимались майнингом на этих секретных ASIC с начала 2017 года, то есть почти год до момента обнародования этой информации. Прибыльность секретных ASIC для Monero была огромной и принесла группе майнеров достаточно денег, чтобы попробовать провернуть то же самое с другими ASIC-устойчивыми койнами.
По оценкам, секретные ASIC составляли более 50% от хеширующей мощности сети Monero в течение почти целого года до момента раскрытия, и всё это время они оставались незамеченными. В течение этого времени огромная доля в эмиссии Monero была сосредоточена в руках небольшой группы людей, которые могли провести атаку 51% в любой момент.
Хард-форк Monero, как кажется, успешно решил задачу вывода из сети ASIC. Я не думаю, что производители ASIC пытались предусмотреть в своих устройствах запас гибкости, но теперь, когда Monero объявила о плановом изменении своего PoW-алгоритма дважды в год, мы можем увидеть повторение истории с секретными ASIC, но уже более гибкими. Награда за блок в сети Monero достаточно высока, и даже если вы оцениваете шанс своего ASIC сохранить работоспособность после хард-форка PoW-сети всего в 30%, использование устойчивого к хард-форку ASIC более чем целесообразно.
Я могу с большой степенью уверенности предположить, что Monero ждёт повторение истории с секретными ASIC и что эти чипы будут долее консервативными и гибкими, пытаясь следовать за хард-форками, которые Monero планирует проводить каждые 6 месяцев.
Другие секретные ASIC
До нас доходили слухи и о множестве других секретных ASIC. Владельцы секретных ASIC, как правило, стараются о них не распространяться, но по состоянию на март 2018 года в комьюнити ходили слухи о секретных ASIC специально для Equihash и Ethash, а также для многих небольших койнов, о работе ASIC в сети которых официально ещё ничего не говорилось. Мы считаем, что до анонса модели Bitmain Z9 в сети Zcash активно работали три группы майнеров, использовавших разные ASIC.
Мы знаем о майнинговых фермах, которые готовы заплатить миллионы долларов за эксклюзивный доступ проектам ASIC для конкретных криптовалют. Даже небольшие криптовалюты с невысокой рыночной капитализацией имеют потенциал для получения многомиллионной выгоды обладателями эксклюзивного доступа к секретным ASIC. В результате вокруг тайного майнинга была создана целая неформальная подпольная индустрия. Высокий уровень секретности подразумевает слабые связи между её участниками и работу главным образом на основе слухов и прежних взаимоотношений. Но тем не менее это очень прибыльная отрасль, и даже когда события складываются как с хард-форком Vertcoin, неудачи тайных майнеров с лихвой окупаются их успехами.
На данный момент, я думаю, можно с уверенностью предположить, что в майнинге каждого койна на основе Proof-of-Work с выплаченным вознаграждением за блок в размере более 20 миллионов долларов за последний год уже участвует по крайней мере одна группа секретных ASIC, либо такая группа появится уже ближайшие месяцы. Проще всего тайный ASIC-майнинг можно обнаружить по доходности GPU-майнинга, однако по мере того, как ASIC будут проникать в экосистему каждого представленного на рынке койна, эта метрика перестанет быть надёжной, поскольку не останется койнов с майнингом исключительно на GPU, которые можно принять за точку отсчёта.
Игра в майнинг и противостояние ASIC очень усложнилась, поскольку на кону поставлены большие деньги. Даже небольшие койны могут стоить десятки миллионов долларов, а этих денег более чем достаточно, чтобы оправдать производственный цикл с высокими рисками.
Продолжение следует…
Источник: ethclassic.ru
