Майнинг Биткоина и криптовалют: энергетика и альтернативы

Изобретение Биткоина знаменует собой ключевой момент в истории финансов. Благодаря свой децентрализованной природе и механизму майнинга Биткоин смог вернуть финансовую свободу пользователям, гарантируя, что никакая транзакция не может подвергаться цензуре или быть отменена третьей стороной.

Более того, Биткоин поставил валюту в руки людей, а не в централизованную организацию. Это позволило Биткоину процветать как глобальной, аполитичной валюте, сохранять ценность, невосприимчивость к внешним факторам, которые в противном случае подорвали бы его ценность и эффективность.

Майнинг майнингу рознь, хотя

Однако, как это часто происходит с технологией, когда решена одна проблема, другая возникает из решения. Так обстоит дело с майнингом Биткоина, когда-то безвредной практикой, которая могла быть выполнена с любого обычного настольного компьютера. Сегодня это миллиардная индустрия с ориентировочным энергопотреблением в 288 мегаватт, согласно данным исследования глобальной оценки криптовалют в бизнес-школе Cambridge Judge Business School.

Продолжающийся рост криптовалютной добычи не только влияет на нашу среду, но и наносит ущерб самим криптовалютам, способствуя централизации и индустриализации. Обычные пользователи не могут даже надеяться стать майнерами без больших инвестиций, специализированных средств и оборудования, а также значительных технических знаний и опыта.

Проще говоря, процесс майнинга Bitcoin больше не находится в руках многих, но вместо этого зарезервирован для нескольких ключевых игроков. Эти майнеры-монополисты сохраняют все стимулы и имеют всю власть над сетью.

Так что нам делать? Proof of Work майнинг рассматривается некоторыми как неотъемлемая часть экосистемы криптовалют, выступая в качестве «единственного» надежного механизма защиты от Sybil атак, который может поддерживать безопасность таких сетей, как Биткоин. Другие утверждают, что альтернативные методы могут достичь тех же, если не лучших результатов, без необходимости отказываться от безопасности или децентрализации в этом процессе.

Сегодня мы рассмотрим некоторые из самых популярных альтернатив для майнинга криптовалют. Некоторые из них могут помочь уменьшить или прекратить централизацию добычи Биткоинов и сократить вред для окружающей среды. Мы поговорим об альтернативных источниках энергии, новых консенсусных механизмах и инновационных реализациях PoW.

Возобновляемые источники энергии

В 2016 году Би-би-си показало, что 70% хеш-мощностей Биткоина находится в Китае. К сожалению, подавляющее большинство электроэнергии в стране производится путем сжигания угля, что приводит к одному из самых больших углеродных следов в мире. Несмотря на недавние усилия китайского правительства по прекращению проектов угольной энергетики, «грязный черный камень» все еще жгут по всей стране. От промышленных котлов до домашних печей уголь вырабатывает более 75% электроэнергии страны.

Стало ясно, что до тех пор, пока майнинг остается прибыльным, более мощные компьютеры будут подключены к сети, потребляя еще больше энергии. Долгосрочное решение может быть связано не с альтернативными методами майнинга, а с самим источником электроэнергии.

Поскольку потребности в электроэнергии продолжают расти для майнеров, вполне вероятно, что майнеры начнут обращать свое внимание на возобновляемые источники энергии. Например, HydroMiner является майнинговой компанией, использующей гидроэлектростанции в регионе Альп, чтобы управлять своими майнинговыми операциями. Известный как один из самых эффективных и чистых источников энергии, электричество, вырабатываемое из гидроэлектроэнергии, выделяет около 5-10% CO2, выделяемого обычной энергией ископаемого топлива.

Используя гидроэнергетику, компания платит меньше за электричество. На самом деле стоимость электроэнергии компании на 85% ниже, чем средняя цена в Европе, что делает ее конкурентоспособной с Китаем.

Поскольку энергия ветра и солнечной энергии не обеспечивает стабильного энергоснабжения, гидроэнергетика, по-видимому, является наиболее подходящим источником питания для майнинга криптовалют. Гидроэнергетика генерирует огромное количество электроэнергии, не полагаясь в значительной степени на климатические условия, ветер и сложные процессы запуска. Операционные и эксплуатационные расходы, как правило, низкие, так как эти процессы почти полностью автоматизированы и не требуют топлива.

Proof of Stake

PoW — это не единственный способ генерации криптовалют. Альтернативный механизм консенсуса, называемый «Доказательством доли» или Proof of Stake (PoS), основан на процессе под названием «форджинг». Каждый пользователь может «поставить» свою криптовалюту и иметь возможность быть избранным, чтобы сделать блок и получить награду. Те, у кого больше криптовалюты, получают больше шансов майнить новые блоки.

Концепция проста: чем больше монет у вас есть, тем больше монет вы заработаете. Однако в его применении PoS намного сложнее и имеет несколько вариантов.

Хотя мнения по этому вопросу различны, трудно игнорировать преимущества, обеспечиваемые PoS майнингом, наиболее важным из которых является более низкое потребление энергии. PoS также позволяет любому участвовать в сети без каких-либо специальных технических знаний и оборудования, учитывая, что все, что необходимо, — это оставить свой цифровой кошелек/ноду.

Что касается безопасности, Proof of Stake также предлагает некоторые менее очевидные преимущества. Например, PoW майнер должен инвестировать в оборудование, чтобы добывать монеты. Это обычно означает, что он заинтересован в благополучии и успехе сети. Однако текущий криптовалютный ландшафт позволяет майнерам выгодно использовать свое оборудование на других монетах, особенно при работе с GPU.

С другой стороны, PoS требует, чтобы пользователь приобрел монеты для участия в сети, гарантируя, что его мощность добычи не может быть использована в других местах. Что касается безопасности, это предотвращает определенные атаки, учитывая, что гибель или нарушение криптовалюты приведет к потере инвестиций для злоумышленника.

В мире PoS было создано несколько различных реализаций. Например, платформа Waves использует систему арендованного PoS, в которой майнеры могут «арендовать» свои токены для полных нод, чтобы получать доход, не размещая свои собственные ноды. Аналогичный подход используется криптовалютами DPoS, которые голосуют за делегатов для создания блоков и по важным решениям.

Системы, аналогичные тем, которые применяются в криптоковалютах Proof of Work, также могут быть реализованы посредством использования Смарт-контрактов.

Смарт Контракты

Другой альтернативой является майнинг посредством использования смарт-контрактов для токенов на основе Ethereum (ERC-20). Очевидно, что эта система зависит от безопасности Блокчейна Эфириума, который в настоящий момент предоставляется широкой сетью PoW майнеров. В планах на будущее мы увидим, что Ethereum переместится в систему PoS.

Например, Minereum представляет собой токен, основанный на Ethereum, который использует систему смарт-контрактов для выпуска и распространения токенов без необходимости использовать какую-либо «доказательную» систему. Их объявление гласит:

«Minereum — это первый в своем роде смарт-контрактный токен. Монеты генерируются «на лету» с математической формулой».

Несмотря на то, что он чрезвычайно привлекателен, эта практика все еще зависит от целостности Блокчейна Ethereum, который сам работает на системе Proof of Work. Тем не менее это заметный шаг на пути к более устойчивой майнинг инддустрии, где токены могут иметь сложные графики выпуска, не прибегая к их собственному независимому Блокчейну и связанным с этим расходами на энергию.

Отложеное доказательство выполнения работы

Отложено доказательства выполнения работы (DPoW) — довольно новая концепция в мире разработки криптовалютных систем. DPoW позволяет любой криптовалюте быть такой же безопасной, как и сам Биткоин, без необходимости иметь большую сеть майнеров, защищающих ее.

Отсроченное доказательство работы основывается на вторичной сети нотариальных узлов, чтобы обеспечить этот улучшенный механизм безопасности. Нотариальные узлы берут хэши блоков из Блокчейна криптовалюты и вставляют их в Блокчейн Биткоина путем совершения транзакций. В то же время информация о предыдущих блоках, хранящихся в Блокчейне Биткоина, постоянно проверяется нодами, чтобы обеспечить условия безопасности сети криптовалюты.

Путем штамповки хэшей блоков из «более слабых» криптовалют в Блокчейн Биткоина они становятся устойчивыми к ранее открытым атакам, где злоумышленник с большим количеством хэш мощностей может нарушить работу сети путем «переписывания» информации в Блокчейне. Помещая метки хэшей блока в Блокчейн Биткоина, они становятся столь же неизменными, как и сам Биткоин, и позволяют нотариусным нодам идентифицировать попытку атаки.

Хотя майнинг на этих цепочках происходит через Proof of Work, это делается через процесс генерации блока по требованию. Еще одна концепция, выдвинутая разработчиком DPoW «Jl777», генерация блоков по требованию, гарантирует, что блоки будут майниться только, когда транзакция будет обработана. Это уменьшает вычислительную мощность, посылаемую майнерам, и требования к хранению для нодов. Polycryptoblog, который работает с Jl777, объясняет:

«Генерация блока по требованию экономит энергию на собственном Блокчейне, тогда как dPoW делает Блокчейн Биткоина более энергоэффективным. Когда транзакция обнаруживается в мемпуле, начинается процесс майнинга. Это экономит энергию на многих фронтах, ядра процессора простабвают, т.к. они не заняты майнингом, в сравнении с PoW. Это также приводит к меньшим размерам Блокчейна из-за недостатка пустых блоков, что приводит к меньшему времени синхронизации и экономии на пространстве и электричестве в процессе».

Полезный PoW

Некоторые утверждают, что PoW Биткойна по-прежнему полезен, учитывая, что это защищает сеть. Однако, когда мы говорим, что мы имеем в виду пригодность к переработке. Если мы сможем использовать энергию, потраченную на PoW, для других вычислительных нагрузок, то мы больше не тратим ее впустую.

Это концепция, которая была изучена в прошлом такими проектами, как Gridcoin и FoldCoin. Добавляя стимулирующий слой в форме криптовалют, эти проекты позволяют пользователям майнить монеты, внося свой вклад в хорошие дела, такие как медицинские исследования и исследования климата. Это можно рассматривать как один из первых примеров полезного PoW.

В другой валюте используется система «Полезного PoW», в которой вычислительная мощность заменяется местом хранения. Их white paper гласит:

«Мы предлагаем полезный консенсусный протокол работы, в котором вероятность того, что сеть выбирает майнера для создания нового блока (мы называем это правом голоса майнера) пропорциональна их объему места хранения, в отношении к остальной части сети. Мы разрабатываем протокол Filecoin таким образом, чтобы майнеры предпочли инвестировать в хранилище, а не вычислительную мощность, чтобы распараллеливать вычисления майнига. Майнеры предлагают место хранения и повторное использование вычислений для доказательства того, что данные хранятся и участвуют в консенсусе».

Заключение

Правда в том, что мы не знаем, что ждет в нас будущем. Когда Сатоши Накамото писал white paper Биткоина, он не представлял, что будут ASIC-майнеры или майнинг пулы, и он, конечно же, не представлял что на майнинг будет расходоваться 288 мегаватт электроэнергии.

Если необходимость является причиной изобретения, перечисленные выше решения указывают на явную необходимость в альтернативе текущей норме.

Источник