Wie Stratum V2 die Rentabilität des Minings steigert

Beim Bitcoin-Mining kommt es auf Millisekunden an. Schon eine geringe Verzögerung kann dazu führen, dass ein Miner veraltete Shares einreicht, an veralteten Aufgaben arbeitet, Chancen auf Transaktionsgebühren verpasst oder im Wettlauf um die Blockverbreitung den Anschluss verliert. Diese Ineffizienzen schmälern die Einnahmen der Miner und wirken sich bei Betrieben mit knappen Margen noch stärker auf den Nettogewinn aus.

Seit mehr als einem Jahrzehnt ist Stratum V1 (SV1) das Standardprotokoll für die Verbindung von ASIC-Minern mit Mining-Pools. SV1 wurde jedoch für eine frühere Ära des Minings entwickelt. Es verfügt standardmäßig nicht über moderne Verschlüsselungs- und Authentifizierungsmechanismen, ist stark auf die Aufgabenzuweisung durch den Pool angewiesen und führt zu Ineffizienzen, die die Einnahmen schmälern können.

Stratum V2 (SV2) ist das Mining-Protokoll der nächsten Generation. Es verbessert die Kommunikation zwischen Minern und Pools, verringert die Latenz, erhöht die Sicherheit und unterstützt die „Job Declaration“, die es Minern ermöglicht, mithilfe eines lokalen Bitcoin-Knotens ihre eigenen Blockvorlagen zu erstellen. Diese Effizienzsteigerungen können die Einnahmen der Miner erhöhen und – da die Margen beim Mining oft gering sind – zu erheblichen Gewinnsteigerungen führen.

SV2 ist heute aktueller denn je. Der erste bekannte Bitcoin-Block, der die Stratum-V2-Job-Deklaration nutzt, wurde nun von GoMining über die DMND-Infrastruktur entdeckt, was zeigt, dass von Minern erstellte Blockvorlagen mittlerweile im Produktivbetrieb eingesetzt werden.

Im vergangenen Jahr veröffentlichte das Stratum-V2-Team eine Fallstudie unter Verwendung von Hashlabs-Geräten. Wir haben den Test gemeinsam mit ihnen durchgeführt. Dieser Artikel befasst sich mit der Rentabilitätsseite dieser Ergebnisse.

Ziele und Methodik

Ziel war es, zu untersuchen, ob SV2 im Vergleich zu SV1 die Effizienz und Rentabilität des Bergbaus verbessert.

Der gemessene Benchmark:

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• Latenz:
• Block-Änderungslatenz
• Auftragsverzögerung
• Blockausbreitung
• Hashrate-Entführung

Bei dem Test kamen zwei identische S19k Pro ASIC-Miner zum Einsatz, von denen einer mit SV1 und der andere mit SV2 lief. Der Test wurde in einer kontrollierten Umgebung mit simulierter Netzwerklatenz, einer containerisierten Infrastruktur und einem Open-Source-Benchmarking-Tool im frühen Entwicklungsstadium durchgeführt.

Es wurden zwei SV2-Konfigurationen getestet: SV2 ohne Job-Deklaration unter Verwendung eines Übersetzungs-Proxys und SV2 mit Job-Deklaration unter Verwendung eines lokalen Bitcoin-Knotens und eines Job-Deklarations-Clients.

Lassen Sie uns die einzelnen von uns getesteten Faktoren nacheinander durchgehen und untersuchen, wie sie sich auf die Rentabilität des Mining auswirken.

Annahmequote von Aktien

Die Share-Akzeptanzrate gibt an, wie viel der von den Minern eingereichten Arbeit vom Pool akzeptiert wird. Gültige Shares werden vergütet. Veraltete Shares werden zu spät eingereicht und abgelehnt, was eine Verschwendung von Rechenleistung bedeutet.

Der Benchmark zeigte, dass SV1-Miner etwa 0,1 % bis 0,2 % der Hash-Leistung für Anteile verschwenden, die zu keiner Auszahlung führen. SV2 ohne Job-Deklaration reduzierte diesen Wert auf etwa 0,08 %. SV2 mit Job-Deklaration reduzierte ihn fast vollständig, vorausgesetzt, der Miner und der Pool-Knoten verfügen über eine ähnliche Konnektivität.

Für Bergbauunternehmen, die mit einer Gewinnmarge von 10 % arbeiten, kann die Beseitigung dieser vermeidbaren Ineffizienz den Nettogewinn um bis zu 2 % steigern.

Ein Großteil dieser Verbesserung ist auf den Job Declaration Client zurückzuführen. Durch die Verbindung zu einem lokalen JDC, der mit dem Bitcoin-Knoten des Miners vor Ort verknüpft ist, hilft SV2 den Minern dabei, aktuellere Aufträge zu erhalten, und verringert das Risiko, mit veralteten Vorlagen zu arbeiten.

Latenz

Die Verbesserungen bei der Latenzzeit von SV2 sind hauptsächlich auf die Job-Deklaration zurückzuführen. Bei SV2 kann der Job-Deklarations-Client im lokalen Netzwerk der Mining-Farm angesiedelt sein und neue Jobs direkt an die ASICs übermitteln. SV1 stützt sich auf eine Remote-Pool-Infrastruktur, was zu einer höheren Latenzzeit führt.

Der Benchmark verwendete eine durchschnittliche Round-Trip-Zeit des Produktionspools von etwa 110 ms, um realistische Netzwerkbedingungen zu simulieren.

Wir werden die Verbesserungen bei der Latenz nun weiter in drei Kategorien unterteilen:

• Block-Änderungslatenz
• Auftragsverzögerung
• Blockausbreitung

Block-Änderungslatenz

Die Blockwechsel-Latenz ist die Verzögerung zwischen dem Finden eines neuen Bitcoin-Blocks und dem Wechsel des Miners zur nächsten gültigen Aufgabe. Während dieser Verzögerung können Miner weiterhin an veralteten Aufgaben arbeiten.

Die Benchmark-Ergebnisse lauteten wie folgt:

• SV1: 325 ms
• SV2 ohne Job-Deklaration: 57,8 ms
• SV2 mit Job-Deklaration: 1,42 ms

SV2 mit Job-Deklaration war mehr als 228-mal schneller als SV1. Über ein Jahr gesehen lassen sich dadurch im Vergleich zu SV2 rund 4,9 Stunden an verschwendeter Hashing-Zeit vermeiden.

Für Miner, die mit einer Gewinnmarge von 10 % arbeiten, entspricht dies einer Verbesserung des Nettogewinns um etwa 0,54 %. Da die Latenz bei Blockänderungen direkt zu veralteten Shares beiträgt, sollte dies nicht doppelt mit dem Gewinn aus der Share-Akzeptanz berücksichtigt werden.

Auftragsverzögerung

Die Job-Latenz ist die Zeit, die Miner benötigen, um aktualisierte Aufträge zu erhalten. Eine geringere Job-Latenz hilft den Minern dabei, an aktuelleren Blockvorlagen zu arbeiten, die neuere Transaktionen und potenziell höhere Gebühren enthalten.

Die Benchmark-Ergebnisse lauteten wie folgt:

• SV1: 228 ms
• SV2 ohne Job-Deklaration: 57,8 ms
• SV2 mit Job-Deklaration: 2,44 ms

SV2 mit Job-Deklaration war mehr als 93-mal schneller als SV1.

Anhand eines Datensatzes von 53.154 Bitcoin-Blöcken ergab der Benchmark, dass dieser Zeitvorteil im Vergleich zu SV1 einen Wert von etwa 0,00141 BTC pro Block hatte.

Das entspricht etwa 0,75 % aller Transaktionsgebühren pro Block. Bezogen auf die gesamte Blockbelohnung – einschließlich Subventionen und Gebühren – entspricht dies etwa 0,04 % der gesamten Blockerlöse.

Für Bergbauunternehmen mit einer Marge von 10 % bedeutet dies eine geschätzte Steigerung des Nettogewinns um 0,4 %.

Latenz bei der Blockweitergabe

Die Block-Propagierungslatenz misst, wie schnell ein neu geschürfter Block im Bitcoin-Netzwerk übertragen und akzeptiert wird. Eine schnellere Propagierung ist bei seltenen „Block-Races“ von Bedeutung, bei denen zwei Miner konkurrierende Blöcke in kurzem Abstand zueinander finden.

SV2 mit Job-Deklaration reduzierte die Blockausbreitungszeit von 96,3 ms bei SV1 auf 3,44 ms.

Diese Verbesserung ist auf die Architektur von SV2 zurückzuführen. Dank der Job-Deklaration kann ein Block sowohl vom Job-Deklarations-Client auf Minerseite als auch vom Job-Deklarations-Server auf Poolseite weitergeleitet werden. Bei SV1 werden Blöcke ausschließlich vom Server auf Poolseite weitergeleitet.

Die langfristigen Auswirkungen auf den Gewinn lassen sich nur schwer modellieren, da Blockrennen selten und unvorhersehbar sind. Der Verlust bei einem Blockrennen kann jedoch den gesamten Block-Belohnungsbetrag kosten, weshalb eine schnellere Propagierung einen wichtigen Vorteil bei der Risikominderung darstellt.

Hashrate-Entführung

SV1 setzt Miner dem Risiko eines Hashrate-Missbrauchs aus, da es standardmäßig keine Verschlüsselung und Authentifizierung bietet. Ein Angreifer, der sich zwischen einem Miner und einem Pool positioniert, kann Auftragsdaten abfangen und die Shares des Miners unter Verwendung seiner eigenen Zugangsdaten einreichen.

Branchenschätzungen zufolge kann diese Art von Angriff dazu führen, dass 1 % bis 2 % der Hashrate entwendet werden, wobei der Angriff dennoch schwer aufzudecken ist.

SV2 verhindert dies, indem es den Kommunikationskanal verschlüsselt und eine Authentifizierung durchsetzt. Für Miner, die mit einer Gewinnmarge von 10 % arbeiten, kann bereits die Rückgewinnung von 0,5 % der effektiven Hashrate den Nettogewinn um bis zu 5 % steigern.

Zusammenfassung

Durch die Reduzierung veralteter Anteile, die Verringerung der Latenz, die Verbesserung der Blockweitergabe und die Sicherung der Kommunikation zwischen Minern und Pools kann SV2 eine deutliche Steigerung der Rentabilität bewirken.

Basierend auf dem Benchmark kann SV2 mit Job Declaration bei Bergbauunternehmen, die mit einer Marge von 10 % arbeiten, den Umsatz um etwa 0,775 % und den Nettogewinn um bis zu 7,75 % steigern.

Diese Leistungssteigerungen sind auf Verbesserungen auf Protokollebene zurückzuführen und nicht auf den Austausch von ASIC-Hardware.

Für Miner, die SV2 im Produktivbetrieb testen möchten, ist der DMND Pool der erste Stratum-V2-Mining-Pool, der die Erstellung von Blockvorlagen auf Minerseite unterstützt. Dies bietet Minern eine praktische Möglichkeit, die Vorteile von SV2 wie geringere Latenz, verschlüsselte Kommunikation und mehr Kontrolle über die Blockerstellung zu testen.

Die Ergebnisse sollten als vorläufige Anhaltspunkte betrachtet werden, da sich das Benchmarking-Tool und die SV2-Anwendungen noch in der Entwicklung befinden. Dennoch ist die Schlussfolgerung eindeutig: SV2 ist nicht nur ein Upgrade im Hinblick auf die Dezentralisierung. Für Miner bedeutet es auch eine Steigerung der Rentabilität.

Die vollständige Beschreibung des Benchmark-Setups und der Methodik, einschließlich Hardwarekonfiguration, simulierter Netzwerklatenz, Pool-Infrastruktur und Details zur SV2-Anwendung, finden Sie in der ursprünglichen Stratum-V2-Fallstudie, die vom Stratum-V2-Team veröffentlicht wurde.