Katsaus: Uudet laitteistot mullistamassa Bitcoinien louhinnan

Kryptovaluutta Bitcoin on kokemassa yhden historiansa suurimmista mullistuksista, kun sen ylläpito ja uusien kolikoiden tuotanto eli niin sanottu louhiminen on siirtymässä yhä ammattimaisempaan suuntaan. Järjestelmää ylläpidettiin aluksi harrastajien prosessoritehon voimin, mutta nyt markkinoille ovat saapumassa erilliset, tarkoitusta varten suunnitellut laskentapiirit.

ASIC eli application spesific integrated circuit on piiri, joka on alusta pitäen suunniteltu tiettyyn tehtävään eikä se taivu muihin laskutoimituksiin. Sovelluskohtaisten piirien etuna on niiden yleiseen laskentaan soveltuvia verrokkeja huomattavasti parempi hyötysuhde, mikä Bitcoinin tapauksessa tarkoittaa enemmän louhittuja kolikoita pienemmällä sähkönkulutuksella.

Vaikka Bitcoinien louhinta kuulostaa hieman kullan kaivamiselta, todellisuudessa Bitcoineja ei kuitenkaan löydetä virtuaalimaailman kaivoksista, vaan työtä tehdään koko järjestelmän ylläpitämiseksi. Ylläpitotyöstä maksetaan laskentatehon tarjoajalle palkkio ja samalla talouteen tuodaan uusia kolikoita.

Louhinnan ymmärtämiseksi on tutustuttava ensin lohkoketjuun, joka on käytännössä äärimmäisen pitkä kirjanpito kaikista ikinä tapahtuneista Bitcoinien siirroista tililtä eli osoitteesta toiseen. Lohkoketjun lokien perusteella tietyn osoitteen haltijalla on oikeus käyttää siihen osoitteeseen siirretyt rahavarat. Siksi lohkoketjun säilyminen koskemattomana on ehdoton edellytys koko järjestelmän luotettavuudelle. Louhijoiden tehtävänä on pitää yllä lohkojen luomista eli pitää kirjaa tapahtuneista Bitcoinien siirroista.

Siirto-operaatiot sisältävästä lohkosta on muodostettava SHA256-tiiviste, joka täyttää tietyn kriteerin. Tiivisteitä muodostetaan brute force -menetelmällä eli laskemalla vaihtoehtoja niin kauan, kunnes lopputulos on tyydyttävä. Vaikeustasoa muokkaamalla lohkojen selvittämistahti pyritään pitämään keskimäärin kymmenessä minuutissa. Kun vaihtelevan vaikeustason mukainen ratkaisu on löytynyt, se leviää Bitcoin-verkon kautta kaikille osallistujille ja kyseiseen lohkoon tallennetuista siirroista tulee peruuttamattomia. Oikean ratkaisun löytäjälle maksetaan tällä hetkellä 25 Bitcoinin palkkio, joka puoliintuu aina 210 000 louhitun lohkon välein, viimeksi marraskuun lopulla. Nykyisellä tasolla mennään aina vuoden 2016 loppupuolelle saakka, jolloin louhintapalkkio tipahtaa 12,5 Bitcoiniin.

Vaikka louhijat tekevät sinänsä turhaa työtä etsiessään ratkaisua keinotekoiseen matemaattiseen ongelmaan, työllä varmistetaan se, että lohkoketjua on hankalampi peukaloida oman varallisuutensa kasvattamiseksi. Jos haluaisi tehdä muutoksia muutaman lohkon takaisiin siirtoihin, pitäisi laskea uudestaan kaikki sitä seuraavat lohkot, mikä ei ole käytännössä mahdollista.

Louhintalaitteisto erikoistuu

Alkuaikoina Bitcoineja louhivat innokkaat Bitcoin-aktiivit käyttäen kotikoneidensa prosessoritehoa tiivisteiden laskemiseen. Moni louhija haikailee aikoja, jolloin vaikeustaso oli niin matalalla, että neliydinprosessori tuotti 50 Bitcoinin palkkion parhaimmillaan kerran päivässä. Bitcoinin saavuttaessa laajempaa suosiota ja louhijoiden määrän kasvaessa vaikeustaso kuitenkin nousi, mikä ajoi louhijat etsimään parempia vaihtoehtoja näytönohjainten rinnakkaislaskentatehosta. Kun louhintaan löydetään uusi tekniikka, ensimmäisenä tehokkaampiin menetelmiin siirtyvät keräävät suurimmat voitot, sillä vaikeustaso ei ehdi nousta samaa tahtia kuin nopeimpien louhijoiden laskentateho.

Louhintaa vuodelta 2010 neliytimisen prosessorin voimin. Pelkästään kuvassa näkyvien 15 päivän aikaiset louhintapalkkiot olisivat lähes 15 000 euron arvoisia nykyisellä kurssilla. Kuva: Reddit
GPU-louhinnan yleistyessä AMD:n Radeon HD 6950 -ohjainten laskettiin olevan optimaalisia louhintatarkoituksiin hinta-teho-suhteensa puolesta. Riippuen Bitcoinin kurssin suhteesta Euroon, kaksi louhintakäyttöön valjastettua Radeon-ohjainta saattoivat maksaa itsensä takaisin louhintapalkkioiden muodossa jo muutaman viikon jälkeen. Toki tehokkaat ohjaimet kuluttavat työhön parhaimmillaan yli 500 watin verran tehoa, eli louhintatuotoista on vähennettävä louhintaan kulunut sähkö, jos sähköstä maksaa kulutuksen mukaan.

Kun näytönohjaimiin perustuvista kokoonpanoista alkoi tulla valtavirtaa, isompia voittoja ja suurempaa hyötysuhdetta alettiin etsiä FPGA-piireistä. Ne ovat yleiskäyttöisiä piirejä, jotka voidaan ohjelmoida mihin tahansa laskentatyöhön. Juuri markkinoille saapuneisiin sovelluskohtaisiin piireihin verrattuna sekä näytönohjaimet että FPGA-piirit ovat kuitenkin auttamatta liian hitaita, mikä uhkaa tehdä tyhjäksi aiempiin tekniikoihin panostaneiden louhijoiden investoinnit.

Bitcoinien louhintaan tarkoitettuja kokoonpanoja on tulossa markkinoille ainakin kolmelta valmistajalta ja ennakkotilaustietojen perusteella laitteet viedään käsistä. Kevään mittaan verkkoon ilmestyy kymmeniä tuhansia sovelluskohtaisia piirejä, jotka päihittävät näytönohjaimet tehossa ja hyötysuhteessa leikiten. Yksi ButterflyLabsin USB-portista virtansa ottava laitos laskee 4,5 Gigahashia sekunnissa ja laitteen hankintahinta on noin 111 euroa. Noin 400 euron hintainen Radeon HD 7970 puolestaan kuluttaa tehoa helposti 300 watin edestä (riippuen ylikellotuksesta) ja laskee vain noin 700 Megahashia sekunnissa. Käytännössä siis pieni laskentayksikkö päihittää Radeon HD 7970:n yli kuusinkertaisesti jo laskentatehonsa osalta ja ero tehonkulutuksessa eli sitä myöten sähkölaskussa ja kokonaistuotoissa on huimaava.

Viime vuoden lopulla tapahtunut louhintapalkkion puoliintuminen ja Bitcoinin leviäminen laajempaan käyttöön ovat saaneet kryptovaluutan hinnan nousemaan lähes ennätyslukemiin. Kurssi on ollut muutamia pienempiä laskuja lukuun ottamatta nousujohteinen jo viime kesästä saakka ja nousu on vain kiihtynyt vuodenvaihteen jälkeen. Kun yhden Bitcoinin sai viime kesäkuussa noin viiden euron hintaan, tällä hetkellä yhden kolikon arvo on kivunnut aina yli 22 euroon saakka. Arvo kuitenkin vaihtelee päivittäin jopa muutamilla euroilla eikä kukaan osaa ennustaa kuinka kauan nykyinen nousu jatkuu ja onko sen jälkeen tulossa romahdus vai jääkö hinta pysyvästi korkeammalle. Näiden hintatietojen valossa kuutta tehokkainta Radeon-ohjainta vastaava runsaan satasen maksava louhintalaite vaikuttaa idioottivarmalta sijoitukselta. Jos laite tuottaisi yhdenkin Bitcoinin päivässä, alkusijoitus olisi kerätty takaisin alle viikossa, jonka jälkeen se tuottaisi lähes ilmaista rahaa Bitcoinien muodossa. Suunnitelman ainut heikko kohta on se, että moni muukin on laskenut samoin.

Bitcoinin kurssi on noussut kesästä alkaen lähes ennätyslukemiin
Kun louhintapiirit otetaan käyttöön suurimittaisemmin, vaikeustaso tulee nousemaan huomattavasti nykyisestä. Se tarkoittaa sitä, että halvimman louhintalaitteen 4,5 GH/s ei olekaan enää erityisen iso määrä ja tuotettujen Bitcoinien määrä jää huomattavasti alle yhden vuorokaudessa. Nykyisellä vaikeustasolla (20. helmikuuta) 4,5 GH/s laskentateho tuottaisi noin 0,6 Bitcoinia vuorokaudessa, mikä ei sekään ole huono tilanne. Arvioiden mukaan louhinnan vaikeustaso tulee kuitenkin nousemaan vähintään kymmenkertaiseksi nykyiseen nähden siinä vaiheessa, kun edes ensimmäinen ennakkotilattujen piirien lähetys saapuu kokonaisuudessaan markkinoille. Siinä vaiheessa tuotto putoaa 0,06 Bitcoiniin päivässä, jolloin jo pelkän laitteen takaisinmaksu venyy useampiin kuukausiin.

Ovatko ASICit Bitcoinin loppu?

Huipputehoisten louhintapiirien vaikutuksesta Bitcoin-talouteen on puhuttu paljon eikä yhteisöllä vaikuttaisi alan foorumeiden perusteella olevan täyttä yhteisymmärrystä siitä, onko muutos parempaan vai huonompaan suuntaan. Foorumiarvioiden mukaan muutos tulee ainakin pudottamaan osan harrastajista pois, sillä louhinta millään muulla kuin ohjelmakohtaisilla piireillä ei ole vaikeustason kasvun jälkeen taloudellisesti kannattavaa. Kynnys sovelluskohtaisiin piireihin investointiin voi olla korkeampi kuin näytönohjainten ostamisessa, sillä useammastakin näytönohjaimesta on louhinnan lisäksi iloa pelikäytössä. Toisaalta taas suoraan USB-porttiin kytkettävän laitteen käyttäminen on helpompaa kuin useamman näytönohjaimen kokoonpanojen säätäminen.

Joka tapauksessa suurimpia häviäjiä muutoksessa ovat tuhansia euroja näytönohjaimiin perustuviin louhintakokoonpanoihin sijoittaneet harrastajat. Käytännössä erittäin harva suurempia summia louhimiseen sijoittanut on ehtinyt päästä omilleen, eli ongelma koskettaa suurta osaa aktiivisimmista harrastajista, joille jää käteen iso läjä louhinnan kannalta käyttökelvottomia näytönohjaimia.

Alan asiantuntijoiden mukaan siirtyminen sovelluskohtaisiin piireihin ei kuitenkaan ole järisyttävä muutos. "Sovelluskohtaisten piirien ilmestyminen oli vain ajan kysymys, jos Bitcoin selviytyy tarpeeksi pitkälle", toteaa Bitcoinin tämänhetkinen tekninen pääkehittäjä Gavin Andresen kysymykseen muutoksen merkityksestä. "Ne [laskentapiirit] osoittavat, että Bitcoinia pidetään tarpeeksi vakaana, jotta yritys voi investoida paljon rahaa piirien valmistamiseen ja se on erittäin hyvä asia", Andresen jatkaa.

Andresen arvioi, että pitkällä tähtäimellä Bitcoinien louhinta jatkaa erikoistumistaan. "Louhintaa tullaan tekemään pitkälle erikoistuneilla laitteistoilla paikoissa, joissa sähkö on joko ilmaista tai lämmön tuottaminen on etu eikä kuluerä". Andresen uskoo, että joskus tulevaisuudessa uusiutuvan energian ja pakkasen maa Islanti tulee olemaan merkittävässä roolissa louhintapaikkana.

Sovelluskohtaisten piirien myötä reilusti kasvava verkon laskentateho on kuitenkin jo itsessään hyvä asia. Mitä enemmän verkossa on laskentatehoa, sitä hankalampaa yhden tahon on kaapata verkkoa itselleen niin kutsutun "51 prosentin hyökkäyksen" avulla. Yli puolen laskentatehon haaliminen saman tahon hallintaan antaisi mahdollisuuksia merkittäviin väärinkäytöksiin hallitsemalla rahansiirtojen rekisteröitymistä.

Vaikka osa louhijoista menettää näytönohjaimiin tekemänsä investoinnit, vaikuttaisi siltä, että moni on kuitenkin edelleen valmis mukautumaan muutokseen ja hankkimaan sovelluskohtaisia piirejä harrastuksensa jatkamiseen. Kun louhijoiden verkko pysyy pystyssä ja jopa vahvistuu, niin Bitcoinin menestyminen jää kiinni vain sen leviämisestä laajempaan käyttöön.

• talous
• Bitcoin
• kryptovaluutat
• Bitcoin-louhinta