Новая криптовалюта Chia с майнингом на SSD и жёстких дисках: как она устроена

В случае успеха Chia может уменьшить парниковые выбросы, но ещё до полноценного запуска вызвала дефицит накопителей в Китае и Японии.

 

В конце апреля майнеры в Китае и Японии начали массово скупать жёсткие диски и SSD объёмом 8 ТБ и выше. Повышенный спрос привёл к локальному дефициту накопителей, а цены на них стали расти.

Причиной стал запуск Chia — криптовалюты от автора интернет-протокола BitTorrent. В отличие от биткоина, эфира и других известных криптовалют, для майнинга Chia нужно пространство на физическом накопителе, а не вычислительная мощность. По задумке создателя криптовалюты — программиста Брэма Коэна, она должна была стать экологичной заменой биткоину.

Создавал децентрализованные сети, ещё когда это не было мейнстримом
Брэм Коэн с детства увлекался математикой и теорией алгоритмов. Особенно его интересовали те, что позволяли бы множеству участников взаимодействовать через сеть на равных правах. Свои идеи Брэм во второй половине 1990-х годов пытался воплотить в проекте MojoNation. Эта платформа позволяла хранить зашифрованные файлы по частям сразу на множестве компьютеров, подключённых к сети.

MojoNation предлагала ряд уникальных «фич» вроде сквозного шифрования, прозрачности для NAT и фаерволлов, параллельного многопоточного скачивания. Но монетизировать платформу так и не удалось. В начале 2000-х годов у MojoNation закончились деньги и проект распался.

Наработки проекта Брэм Коэн использовал для своего следующего продукта — интернет-протокола BitTorrent и одноимённого приложения на базе этого протокола. Брэм представил их в 2001 году на хакерской конференции DEFCON, а в 2004 году основал компанию BitTorrent, которая стала заниматься поддержкой протокола и приложений для него.

BitTorrent дал людям возможность свободно делиться файлами через интернет напрямую друг с другом. «Торренты» получили огромную популярность, масштабы которой точно даже не оценить из-за того, что протокол децентрализован. На его основе в интернете работает множество разрозненных сетей и сервисов.

Сама компания BitTorrent считала, что протоколом ежемесячно пользуется порядка 170 миллионов человек. Но в деньги эти показатели конвертировались плохо. Финансовые проблемы и неудачные решения руководства привели к тому, что в 2018 году компанию BitTorrent, переименованную в Rainberry, поглотил криптовалютный стартап TRON Foundation.

Брэм Коэн не согласился с этим поглощением. К тому времени он уже интересовался криптовалютами, но их реализации находил неудачными. В результате Брэм покинул компанию, которую когда-то основал, чтобы заняться собственной криптовалютой Chia (или ChiaCoin) — более совершенной альтернативой биткоину.

Почему майнинг криптовалют это проблема
Большинство криптовалют, включая Bitcoin, используют подход, который называется «доказательством выполнения работы» или proof-of-work. Любая операция с биткоинами это сложная криптографическая функция, результат которой нужно вычислить. Этими вычислениями и занимаются участники сети. Если результат вычисления математически соответствует переводу, то этот перевод считается «доказанным».

«Доказанные» переводы целыми блоками добавляются в блокчейн — открытую децентрализованную базу данных. За каждый добавленный блок система выдаёт награду, которая на момент написания статьи равна 6,25 биткоина. То есть, «доказывая» переводы биткоинов, участники сети создают новые биткоины. И тут же получают их. Этот процесс называется майнингом (добычей) биткоинов.

Майнинг делает криптовалюту надёжным платёжным средством — за любым движением биткоинов стоят долгие вычисления, результат которых не подделать и не откатить назад. Но это же делает Bitcoin и крайне энергозатратной системой.

Сейчас на майнинг Bitcoin по всему миру уходит около 130 тераватт-часов электроэнергии в год — это больше, чем потребляют целые страны вроде Нидерландов или Аргентины. Один перевод биткоинов требует 910 киловатт-часов энергии — в 600 тысяч раз больше, чем один перевод денег в системе VISA. Такое энергопотребление вызывает массу парниковых выбросов.

При этом сложность вычислений постоянно растёт. Если поначалу биткоины можно было добывать на обычном процессоре, то со временем майнинг стал требовать мощных видеокарт, а в 2013 году перестало хватать и их. Теперь для этого нужны «асики» (ASIC) — устройства, которые специально «заточены» под майнинг Bitcoin. На видеокартах сейчас добывают другие криптовалюты вроде Ethereum и Litecoin.

Что такое Chia и как она может решить проблему биткоина
Новая криптовалюта использует подход «доказательства пространства и времени» или proof-of-space-time. Его суть авторы Chia изложили в двух статьях для Международной ассоциации криптографических исследований.

Любой перевод Chia между участниками сети это криптографическая функция, как и в Bitcoin, но её результат нужно не вычислить, а найти в уже готовых таблицах. Если кто-то из участников сети нашёл нужный результат в своих таблицах — перевод Chia считается «доказанным». Далее переводы блоками добавляются в блокчейн, а нашедшие их участники получают некоторое количество ChiaCoin в награду.

Этот процесс называется фармингом (выращиванием) Chia, по аналогии с майнингом биткоинов. Но вместо мощных вычислительных ресурсов он требует свободное место на жёстких дисках или SSD, чтобы хранить таблицы готовых значений. Чем больше этих таблиц у участника сети — тем выше шансы, что в них найдётся «доказательство» очередного перевода.

Сначала накопители нужно заполнить такими таблицами, и это уже вычислительный процесс, который называется плоттингом (засеиванием). Но плоттинг Chia не такой сложный, как майнинг других криптовалют, потому что он не вычисляет конкретное значение, а генерирует множество случайных значений. Для этого хватает обычного процессора.

Более того, алгоритмы ChiaCoin специально созданы так, чтобы наращивание вычислительных мощностей не давало преимущества в фарминге. Это часть механизма «доказательства времени», который используется в Chia.

Накопители потребляют немного энергии: «твердотельники» SSD — до 6 ватт, жёсткие диски — до 12 ватт. Процессоры во время генерации таблиц могут потреблять несколько сотен ватт. Но плоттинг Chia длится всего несколько дней или недель, а дальше, при фарминге, от компьютера требуется только искать нужные значения в таблицах. Это очень лёгкая задача, которую могут выполнять даже слабые процессоры.

Видеокарты при майнинге криптовалют потребляют до 450 ватт энергии, «асики» — до 3300 ватт, причём майнинг идёт безостановочно, годами напролёт. Поэтому фарминг ChiaCoin обещает быть намного более энергоэффективным, чем майнинг биткоина. По оценкам создателей Chia — как минимум в несколько сотен раз, а поначалу даже в тысячи раз.

Такой подход заинтересовал индустрию — уже на начальных этапах разработки Брэм Коэн и его коллеги получили миллионы долларов инвестиций. В феврале 2021 года они выпустили бизнес-документацию проекта, а 3 мая планируют запустить переводы Chia в сети. С этого момента новая криптовалюта начнёт своё полноценное существование. Но чем ближе эта дата — тем больше вопросов и сомнений вызывает ChiaCoin.

Проблемы Chia
Угроза рынку накопителей

Рост интереса к фармингу Chia, скорее всего, приведёт к дефициту накопителей большого объёма. Это неизбежно следует из принципа работы новой криптовалюты. Первый стабильный выпуск программного обеспечения Chia 17 апреля сразу вызвал в Китае ажиотажный спрос на жёсткие диски. Модели на 8, 12, 16 ТБ стали исчезать из магазинов, а цены на них взлетели.

Похожая картина сложилась в Японии. Люди заказывают большие жёсткие диски десятками, из-за чего в некоторых магазинах запасы моделей от 8 ТБ закончились, а другим магазинам пришлось вводить ограничения на розницу.

Дефицит, возможно, пришёл и в Россию. По крайней мере, в некоторых магазинах начали пропадать из продажи жёсткие диски и SSD большого объёма.

На твердотельные накопители SSD такого спроса пока нет. Фармить Chia на SSD слишком дорого, тем более, что «твердотельники» для этого ни к чему — обычные жёсткие диски прекрасно справляются с поиском значений в таблицах. Но SSD очень полезны на стадии плоттинга, когда таблицы только формируются.

Дело в том, что плоттинг создаёт временный файл размером до 760 ГБ, в котором и происходит заполнение таблиц. Такой файл не уместить в оперативную память, поэтому программа-клиент Chia размещает его на накопителе. Но в процессе плоттинга этот файл постоянно перезаписывается маленькими порциями. Жёсткие диски в таком сценарии очень медленны и ненадёжны.

Так что фармеры Chia стремятся использовать для плоттинга большие SSD, причём корпоративного класса, которые способны выдержать бесчисленные перезаписи. Обычные потребительские SSD, по сообщениям фармеров, не выдерживают дольше пары недель плоттинга. Значит, рынку «твердотельников» большого объёма тоже может грозить дефицит из-за роста спроса.

Сомнительные новизна и ценность
ChiaCoin — не первая криптовалюта, которая генерируется на жёстких дисках и SSD вместо процессоров и видеокарт. Первым был Burstcoin, выпущенный ещё в 2014 году. Более того, в нём впервые реализовали умные контракты, которые позднее стали «фичей» Ethereum. Также Burstcoin обещал стать первой «зелёной» криптовалютой, как сейчас обещает Chia.

Несмотря на все эти уникальные возможности, Burstcoin сейчас стоит около двух центов, а его рыночная капитализация немногим превышает 32 миллиона долларов. Для криптовалюты с многолетней историей это показатель крайне слабого спроса.

Есть ещё Siacoin от хостинговой компании Sia, где накопители хранят не бессмысленные таблицы значений, а реальные файлы. Участники сети выделяют место на своих жёстких дисках, чтобы хранить файлы клиентов Sia. За это участникам начисляются монеты Siacoin. Эта криптовалюта также не снискала популярности — она стоит сейчас чуть больше четырёх центов.

Биткоин прочно занял нишу и не собирается уходить

Пожалуй, самый фантастичный момент идеи Брэма Коэна в том, что ChiaCoin снизит глобальные углеродные выбросы, производимые криптовалютами. Чтобы добиться этого, Chia должна заменить Bitcoin, Ethereum, Litecoin и прочие существующие криптовалюты, которые используют подход proof-of-work.

Bitcoin — первая в истории криптовалюта, она пользуется огромным спросом и авторитетом, о ней положительно отзываются крупные финансисты. Блокчейн Ethereum имеет свои преимущества, из-за чего с ним соглашаются работать даже традиционные платёжные системы вроде VISA.

Всё выглядит так, будто существующие криптовалюты и их майнинг — это «всерьёз и надолго». Даже с учётом критики в их адрес, в которой, между прочим, успел когда-то поучаствовать и сам Брэм Коэн.