Чи варто боротися з ASIC? (частина 1)
Всі розробники криптовалют, що створюють загальнодоступні блокчейни з алгоритмом Proof-of-Work, обов'язково стикаються з однією і тією ж проблемою: Bitmain. Це китайська компанія, яка є майже монополістом у виробництві мікросхем ASIC і обладнання для майнінгу на їх основі. Домінування Bitmain щодо обчислювальної потужності і її величезний вплив, становлять загрозу для тимчасових мереж. Це робить протоколи вразливими перед цензурою і змінами правил по волі центральної влади, руйнуючи систему стримувань і противаг між рівноправними власниками токенів.
Дослідники «стійких до ASIC» мереж, наприклад, Ethereum і Monero, вважають, що вони можуть подолати централізацію за допомогою «memory-hard» алгоритмів консенсусу з високими вимогами до використання оперативної пам'яті, які не дозволяють вигідно майнити за допомогою ASIC. Інші мережі намагаються вирішити проблему «над-ефективного обладнання для майнінгу» шляхом повного переходу з Proof of Work на альтернативні алгоритми консенсусу, наприклад, PoS, DPoS або Threshold Relay. Всі вони поки не тестувалися і можуть приховувати інші можливості для централізації.
І все ж, використання в мережі мікросхем ASIC має свої переваги. Спеціалізоване апаратне забезпечення дуже ефективне. Воно відрізняється набагато більшою обчислювальною потужністю і, відповідно, забезпечують кращу рентабельність в розрахунку на одиницю витраченої електроенергії. Вони надійніші за домашнє обладнання на базі графічного процесора і дозволяють майнерам спеціалізуватися, переводити свою діяльність на професійну основу і нарощувати масштаби. Крім того, мікросхеми ASIC функціонально спеціалізовані і в більшій мірі відповідають інтересам майнера в конкретному проекті в порівнянні з графічними процесорами, набагато більш гнучкими в застосуванні. На тлі «політичного вакууму», мережі з ASIC більш ефективні в обробці блоків; вони прості і, мабуть, вимагають великих витрат для проведення атаки.
Однак, критики ASIC вважають, що виробництво мікросхем створює нерівні умови, оскільки більш великі виробники можуть використовувати економію від масштабу, щоб збивати ціни і обходити конкурентів. У теорії, стійкі до ASIC мережі були б не потрібні, якби їх творці вважали, що у виробництві мікросхем ASIC можлива чесна конкуренція. Рікардо Спан'ї, засновник і провідний розробник Monero, говорить наступне:
Цілком можливо, що біткоін і лайткоін - єдині валюти, в яких було можливо відносно справедливе використання ASIC, і цього більше не повториться, принаймні, поки не настане якесь гіпотетичне майбутнє, де різні виробники ASIC будуть знаходитися в рівних умовах.
Якщо творці стійких до ASIC мереж помиляються і у Bitmain з'являться серйозні конкуренти, таким проектам, як Ethereum і Monero, ймовірно, доведеться підтримувати ASIC. Якщо ж вони мають рацію і виробництво мікросхем виключає чесну конкуренцію, то біткоін приречений, а стійкі до ASIC мережі будуть правити балом. Постараємося знайти правильний підхід до цієї проблеми.
Навіщо створювати стійкі до ASIC мережі?
Основний атрибут біткоінів - механізм досягнення консенсусу Proof of Work, який дозволяє мережі комп'ютерів по всьому світу узгодити спільну історію транзакцій. За досягнення консенсусу не відповідає жодна організація. Кожен може внести свій внесок в безпеку мережі за допомогою майнінгу, забезпечуючи її децентралізацію та, теоретично, захист від змови.
«Поки що, значна частина обчислювальної потужності знаходиться під контролем вузлів, що не об'єднуються для атаки на мережу, вони будуть вибудовувати найдовший ланцюжок і випереджати зловмисників», - біла книга біткоінів.
У білій книзі біткоінів Сатоши Накамото описує алгоритм Proof of Work як «один ЦП - один голос», де рішення більшості представляє найдовший ланцюжок. Зловмисники можуть здійснити атаку 51%, але, з великою кількістю вузлів мережі (ЦП), розосереджених по всьому світу, навряд чи можна досягти такого рівня координування дій. Як тисячі людей з різних країн будуть взаємодіяти один з одним для таємної змови і нападу на мережу? Ця атака виглядає малоймовірною, але саме для її запобігання, майнінг повинен бути розподілений і децентралізований.
Через зростання його прибутковості, майнінг біткоінів перетворився в «гонку озброєнь». У 2010 році з'явилися рішення на базі графічних процесорів, а у 2013 - на основі ASIC. Мікросхеми ASIC (інтегральна схема спеціального призначення) - це спеціалізоване апаратне забезпечення, яке може майнити криптовалюту на порядок ефективніше за центральні або графічні процесори. Коли з'явилися ASIC, обчислювальна потужність стала зосереджуватися в великих центрах обробки даних, розташованих в місцях з дешевою електроенергією. Це спрощує вступ у змову або дискредитацію мережі з Proof of Work, тому що координувати дії декількох центрів або майнінг-пулів легше, ніж дії тисяч окремих користувачів по всьому світу.
Через появу ASIC, доступний простому користувачу майнінг за допомогою графічного або центрального процесора, став неможливим. Майнінг біткоінів більше не децентралізований повністю і суперечить концепції рівноправності, так як для участі в ньому потрібні мільйони доларів. Тільки великі компанії, що спеціалізуються на майнінгу, мають ресурси для створення конкурентоспроможних мікросхем ASIC, і вони контролюють їх поставки. Поріг для створення і використання ASIC набагато вищий, ніж у випадку з графічними та центральними процесорами. Для цього можна купити обладнання в місцевому магазині і легко підключити в будинку.
Використання мікросхем ASIC призвело до того, що майнінг зосередився в пулах, які час від часу контролюють понад 51% обчислювальної потужності мережі, а Bitmain виробляє більшу частину міксросхем для майнінгу біткоінів. Цю компанію заснував Цзіхань У. Вона проектує і виготовляє мікросхеми ASIC, а також займається майнінгом та керує пулом AntPool. Організації, подібні Bitmain, стали дуже впливовими і почали домінувати в виробництві, експлуатації та продажі обладнання для майнінгу.
В результаті цієї концентрації майнінгу, багато більш нових проектів віддали перевагу використанню алгоритмиу Proof of Work, стійкого до ASIC.
Як забезпечується стійкість до ASIC?
Стійкість до ASIC не означає, що для даного алгоритму неможливо створити спеціалізоване апаратне забезпечення. Це лише означає, що виробляти мікросхеми ASIC, під стійкий до них алгоритм майнінгу, економічно невигідно. Вже є інформація про створення ASIC для лайткоіна, ефіру, Monero і Dash. Для декого з них це вже підтверджена інформація, для інших - поки лише чутки.
Наприклад, в мережі біткоінів використовується алгоритм SHA-256, який не стійкий до ASIC. Коли у 2013 році з'явилися мікросхеми ASIC для біткоінів, вони на порядок (1000x) перевершували наявні на ринку графічні процесори. Завдяки стійким до ASIC алгоритмам, розрив в продуктивності між графічними процесорами і мікросхемами ASIC скорочується. Це означає, що вони дозволяють майнити за допомогою графічних або центральних процесорів, хоча це не так ефективно, як раніше. CryptoNight X3 від Bitmain всього лише в 100 разів перевершує існуючі рішення на основі графічних процесорів для Monero.
Крім того, виробництво мікросхем, призначених для майнінгу за алгоритмами, стійкими до ASIC, обходиться набагато дорожче. Іншими словами, деякі розробники можуть дозволити собі цим займатися. Розробка ASIC для різних протоколів вимагає великих початкових інвестицій в десятки мільйонів доларів, а виробничий цикл становить 3-6 місяців. Слід також враховувати глобальний дефіцит кремнію через попит з боку розробників штучного інтелекту, інтернету речей і мобільних пристроїв, що теж призводить до зростання цін.
У теорії, забезпечення стійкості до ASIC - це кращий результат. Устаткування на основі ASIC дороге, гучне, і в його виробництві домінує лише кілька компаній. А графічний процесор є майже в кожному будинку. Вони більш доступні і прості у використанні для середнього споживача. Вони являють собою недорогі і стандартні апаратні засоби, що мають широкий спектр застосувань. Їх виробництво і продаж не перебувають під контролем кількох діючих гравців. Тому, теоретично, вони дозволяють створити більш децентралізовану і рівноправну систему з протоколом Proof of Work.
Всі розбіжності з приводу стійкості до ASIC зводяться до розуміння індустрії виробництва мікросхем. Прихильники стійких до ASIC проектів вважають, що комерціалізація ASIC неможлива і спеціалізоване обладнання завжди буде вразливе до монополізації на будь-якому етапі (розробці, виробництві, організації збуту). Їхній аргумент полягає в тому, що економія від масштабу і більш дешева електроенергія, дозволять декільком корпораціям постійно домінувати в майнінгу. Устаткування з ASIC ніколи не буде поєднуватися з ідеєю справедливого і розподіленого майнінгу, тому краще використовувати графічні процесори.
Це вагомі аргументи, але стійкість до ASIC може виявитися нежиттєздатною в довгостроковій перспективі. Є багато проблем, пов'язаних з використанням ASIC в мережі, але краще змиритися з цим, ніж намагатися боротися і програти.
Мікросхеми ASIC більшою мірою відповідають інтересам майнерів в конкретних проектах. А вони зацікавлені в добробуті і безпеці. Якщо у майнера багато обладнання з ASIC для алгоритму SHA-256, вони можуть вибрати біткоін або Bitcoin Cash. Успішні атаки на мережу можуть призвести до падіння ціни. Тоді обладнання стане практично марним, і це призведе до багатомільйонних втрат.
Графічним процесорам властива велика гнучкість в застосуванні. Їх можна використовувати для майнінгу різних стійких до ASIC валют, тому і векторів атаки більше. У разі успішного нападу, графічні процесори не прийдуть в непридатність. Їх можна буде просто використовувати для інших валют. Тобто при успішній атаці на ASIC мережу, зловмисник гарантовано втратить велику суму інвестованого капіталу, але такий результат необов'язковий при майнінгу за допомогою графічних процесорів. Теоретично, зловмисники з достатньою кількістю графічних процесорів можуть здійснити атаку 51% без витрат.
Розробка ASIC неминуча?
Розробка ASIC для успішної і зростаючої криптовалютної мережі неминуча. Навіть якщо ASIC НЕ буде на порядок перевершувати графічні процесори, на певному етапі, створення спеціалізованого обладнання та майнінгу за допомогою нього, стануть вигідними. Sia, при капіталізації в 450 млн доларів, може служити прикладом проекту, який близький до цієї нижньої планки. У мережі Vertcoin, найімовірніше, не використовуються ASIC, так як її капіталізація становить 100 млн доларів. Майнерам недоцільно вкладатись в створення ASIC для цієї мережі.
Всупереч розхожій думці, виявити присутність ASIC в мережі може бути складно. Майнери будуть повільно нарощувати виробництво, уникаючи різких змін в обчислювальній потужності, які ми спостерігали в мережі біткоінів під час появи перших ASIC у 2013 році.
Такий сценарій розвертався в минулому році в мережі Monero. У ній використовується алгоритм майнінгу CryptoNight, який стійкий до ASIC і підходить для вигідного майнінгу за допомогою центральних процесорів.
В кінці 2017 року, обчислювальна потужність в мережі Monero почала зростати в геометричній прогресії і з листопада по лютий збільшилася на 400%, досягнувши рекордної позначки в 1 ГГц/с. Багато хто припускав, що це було пов'язано виключно з ростом ціни або з ботнетами, де використовується Coinhive. Велика частина спільноти Monero не вірила в існування рентабельного обладнання з ASIC для Monero і тим більше в те, що воно активно використовується в мережі.
Але 16 березня 2018 року компанія Bitmain анонсувала X3 Antminer, обладнання з ASIC для алгоритму CryptoNight, обчислювальна потужність якого в 10 разів перевершує найпотужніші графічні процесори для Monero. Зараз Bitmain розпродає його, так як команда Monero вирішила провести хардфорк з метою зміни використовуваного алгоритму Proof of Work (який відбувся 6 квітня). Через ці невеликі зміни в алгоритмі, майнери X3 для Monero стануть непотрібними. Складно сказати, як довго компанія Bitmain використовувала X3 для майнінгу Monero, але, ймовірно, вона зіграла свою роль в цьому величезному прирості обчислювальної потужності.
До моменту поставки X3 Antminer, їх можна буде використовувати тільки для майнінгу менш великих і прибуткових криптовалют з алгоритмом CryptoNight - наприклад, Electroneum. Покупці цих пристроїв, ймовірно, не зможуть окупити свої витрати. Про цю модель оголосили за кілька тижнів до того, як вона втратила актуальність, і, можливо, що до цього часу компанія Bitmain використовувала це обладнання протягом декількох місяців.
Шляхом його продажу (ціна в першій партії становить $12 000) Bitmain може отримати значну суму в якості передплати і потенційно заробити більше, ніж на винагороді за видобуток блоків.
Компанії, що спеціалізуються на майнінгу, піклуються про чистий прибуток, і існує багато тактик для збереження прибутковості. Якщо прибутковості буде що-небудь загрожувати, компанія може посприяти проведенню форку мережі і підтримати «мертві коіни» з незначними змінами або невеликою цінністю. Ще один приклад - ASICBoost. Коли надійшла пропозиція про впровадження Segwit шляхом софт-форку в мережі біткоінів, компанія Bitmain виступила проти, тому що це рішення позбавляло її можливості використовувати приховану технологію ASICBoost, яка дозволяла майнити валюту на 20% ефективніше.
У 2013 році навіть для Vertcoin були створені ASIC. Коли це сталося, розробники, за допомогою хардфорку, перейшли на новий алгоритм хешування (Lyra2RE). Зараз про використання ASIC в мережі Vertcoin немає навіть чуток, але, якщо мережа виросте, і розробники запідозрять, що в ній використовується таке обладнання, вони будуть і далі проводити хардфорки, щоб захиститися від його впливу.
Компанія Bitmain недавно підтвердила інформацію про E3. Це модель з ASIC для Ethereum. Деякі аналітики ринку акцій навіть знизили орієнтовні ціни AMD і Nvidia, бо поява цих мікросхем ASIC для ефіру може привести до зниження попиту на графічні процесори.
Як і у випадку з Monero, Bitmain випустить цю модель не дивлячись на той факт, що команда Ефіріума планує перехід на алгоритм Proof of Stake, після якого ці ASIC стануть непотрібними.
Коли це трапиться, в результаті хардфорку може виникнути мережа під назвою Ethereum Cash, яка буде як і раніше підтримувати алгоритм Proof of Work і, відповідно, дозволить використовувати це обладнання. Воно також буде придатне для майнінгу в мережі Ethereum Classic, але ця валюта має відносно невелику капіталізацію в порівнянні з Ethereum. В такому випадку, щоб підтримувати прибутковість, майнери могли б перемикатися між мережами Classic і Cash.
Would you support a hard fork that obsceletes ETH ASICs? (Just wondering, this is not a proposal)
— Vlad Zamfir (@VladZamfir) 28 березня 2018 р.
Продовження читайте у наступній статті
Обробка: Vinci
