💬 Центры обработки данных и криптовалюта: адаптация к будущему

Центры обработки данных и криптовалюта: адаптация к будущему

Ниже представлен гостевой пост Шейна Нигла, главного редактора The Tokenist.

Постоянный приток биткоина в массовое сознание с момента запуска основной сети в 2009 году имел множество каскадных эффектов. Во-первых, он послужил средством разоблачения, иллюстрируя природу денег; почему они должны быть вне центрального банка и почему фиксированное предложение важно для оценки денег.

Во-вторых, биткоин породил целую криптоиндустрию, еще больше обосновав необходимость децентрализованных финансовых услуг, которые устраняют посредников в пользу смарт-контрактов, реализуемых сетями блокчейнов. По мере развития этого сектора стоимостью 2,2 триллиона долларов банки все больше рискуют потерять свою роль доверенных посредников.

В-третьих, инфраструктура центра обработки данных становится важнее, чем когда-либо. Будь то домашние или крупные майнинговые операции, криптоинфраструктура нуждается в надежных высокопроизводительных вычислительных ресурсах, емкости хранилища и памяти наряду с быстрым сетевым взаимодействием для максимального сокращения задержки блокчейна.

На самом деле, центры обработки данных настолько важны, что возникла целая область знаний, призванная сбалансировать требования к питанию, решения по охлаждению, плотность серверов и местоположение криптохостинга. Когда эти факторы объединяются, криптография должна оставить неизгладимый след на самом дизайне центра обработки данных. Давайте рассмотрим, как это сделать.

Критическая роль центров обработки данных в криптоинфраструктуре

В ранние дни Интернета широкополосное подключение было редкостью. Это потребовало использования локальных ресурсов в компаниях и учреждениях для хранения и управления данными. К концу 2000-х годов широкополосная инфраструктура стала достаточно повсеместной, чтобы начать поддерживать облачные вычисления.

Другими словами, центры обработки данных были делокализованы в удаленные, масштабируемые, серверные кластеры по требованию. Возможность устранения локальной инфраструктуры и удаленного размещения данных и приложений радикально сократила первоначальные капитальные затраты. Конечно, в конечном итоге это пошло на пользу Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure и Google Cloud как триумвирату центров обработки данных, который обеспечивает большую часть сегодняшнего цифрового ландшафта.

Однако обеспечение безопасности сетей блокчейнов создает совершенно новый уровень нагрузки. Поскольку эти цифровые реестры облегчают обработку транзакций в реальном времени между несколькими узлами для их проверки, требуются дополнительные мощности ЦП, ГП и ОЗУ для минимизации перегрузки и задержки.

И если происходит внезапный всплеск трафика в сети блокчейна, это также требует избыточности ресурсов. Вот почему как ИИ, так и ориентированные на блокчейн центры обработки данных переходят от традиционной архитектуры клиент-сервер (с севера на юг) к архитектуре позвоночника и листьев (с востока на запад).

Подход «позвоночник-лист» обеспечивает неиерархическую конструкцию, которая позволяет данным горизонтально перемещаться между серверами. Это критически важно для сетей блокчейнов, поскольку каждый узел напрямую взаимодействует с другими узлами, не проходя через перегруженную центральную точку.

Таким образом, архитектура spin-leaf устраняет узкие места и потенциальные сбои в одной точке. Поскольку это отражает дух криптодецентрализации и одноранговой (P2P) коммуникации, центры обработки данных spin-leaf стали новым стандартом надежности и безопасности блокчейна.

Проблемы энергопотребления и эффективности

Поскольку блокчейн-сетям требуется большая вычислительная мощность для проверки транзакций и выполнения смарт-контрактов, растет и потребность в потреблении энергии. К 2022 году блокчейн-сети уже покроют значительную долю спроса на электроэнергию в центрах обработки данных.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в 2022 году сектор данных, обслуживающий криптоиндустрию, потребил в мире 460 ТВт·ч, а к 2026 году, по прогнозам, этот показатель более чем удвоится.

Для сравнения, в 2021 году Франция потребляла 447 ТВт·ч в год. Эти тенденции явно указывают на надежный источник энергии, поэтому Microsoft сочла целесообразным заключить 20-летнее соглашение с Constellation Energy о перезапуске ядерного реактора первого блока в 2028 году.

В Европе Европейская комиссия даже обозначила малые модульные реакторы (SMR) как «зеленые», чтобы сбалансировать усилия по декарбонизации с возросшим спросом на электроэнергию. Но сырая мощность — это только начало масштабирования.

Чтобы сделать криптоориентированные центры обработки данных более эффективными, они перемещаются ближе к электростанциям. Лучшим примером этого является Bitcoin. Основная криптовалюта использует алгоритм доказательства работы для защиты сети, эффективно закрепляя Bitcoin в физическом мире энергетических и аппаратных активов.

Это то, что в конечном итоге придает Bitcoin его ценность как децентрализованных денег и глобального перевода богатства. По сути, Bitcoin представляет собой цифровую энергию. Но поскольку мощность теряется при передаче электроэнергии на большие расстояния из-за сопротивления меди/алюминия, было бы расточительно возводить криптоцентры обработки данных где попало.

Вместо этого они должны быть как можно ближе к электростанциям, чтобы минимизировать потери при передаче. В качестве примера можно привести электростанцию ​​штата Нью-Йорк, которая обходит сеть уровня штата, напрямую подключая тысячи серверов. Аналогичным образом, Уорд Роддам, мэр Рокдейла, штат Техас, недавно заявил, что майнинг биткоинов может оживить сообщества, инвестируя в откачку избыточной энергии и стабилизируя электросеть с гибким спросом на нагрузку.

«Riot Platforms строит современный объект в Корсикане, который станет одним из крупнейших работодателей округа Наварро. Шахта может принести 1,4 млрд долларов налогооблагаемых покупок и более 115 млн долларов заработной платы в течение следующего десятилетия».

«Riot Platforms строит современный объект в Корсикане, который станет одним из крупнейших работодателей округа Наварро. Шахта может принести 1,4 млрд долларов налогооблагаемых покупок и более 115 млн долларов заработной платы в течение следующего десятилетия».

Другая компания по майнингу криптовалют, TeraWulf, строит свой Nautilus Cryptomine рядом с атомной электростанцией Саскуэханна, которая сейчас находится в руках Talen Energy. Это будет первый завод по майнингу биткоинов с нулевым выбросом углерода, работающий на ядерной энергии.

При мощности 200 МВт это будет эквивалентно годовому потреблению энергии примерно 160 000 домохозяйств США.

Адаптация проекта центра обработки данных для технологии блокчейн

Помимо пространственной близости для снижения потерь при передаче данных, центры обработки данных, обслуживающие сети блокчейн, требуют особых механических, электрических и сантехнических (MEP) требований. Как знает каждый владелец ПК, источником таких требований в больших масштабах является управление теплом.

Непрерывное решение криптографических головоломок требует большой вычислительной мощности, которая генерирует тепло. В течение многих лет воздушное охлаждение было решением, позволяющим продлить срок службы оборудования и отвести тепло. К сожалению, охлаждение также потребляет значительное количество энергии помимо самого вычисления.

Вот почему появилась новая тенденция — больше полагаться на жидкостное охлаждение непосредственно на чипе (иммерсионное охлаждение), которое сокращает энергопотребление.

₿???????: 33 000 новых компьютеров для майнинга биткоинов с иммерсионным охлаждением подключаются сегодня к сети. Этот объект мощностью 100 мегаватт теперь является крупнейшим потребителем электроэнергии в Сейдерсвилле, штат Джорджия. pic.twitter.com/5TzqF9f3IT — Документирование ₿itcoin ? (@DocumentingBTC) 13 февраля 2024 г.

₿???????: 33 000 новых компьютеров для майнинга биткоинов с иммерсионным охлаждением подключаются сегодня к сети. Этот объект мощностью 100 мегаватт теперь является крупнейшим потребителем электроэнергии в Сейдерсвилле, штат Джорджия. pic.twitter.com/5TzqF9f3IT

— Документирование ₿itcoin ? (@DocumentingBTC) 13 февраля 2024 г.

Но даже в этом случае такие типы центров обработки данных нуждаются в передовых системах управления HVAC и мощности для обработки тепловых нагрузок. Точно так же кластеры с высокой плотностью мощности, 20–40 кВт на стойку, требуют более мощных силовых трансформаторов, резервных систем и высокопроизводительных распределительных устройств (PDU).

Например, Crypto Minotaur PDU может обрабатывать плотность мощности до 92,4 кВт. Наконец, для обеспечения непрерывной нагрузки блокчейна такие центры обработки данных обычно полагаются на резервное резервирование с помощью газовых или дизельных генераторов в сочетании с автоматическими переключателями резерва (ATS).

Корректировки уровня и управление затратами

Те, кто знаком с внутренним устройством кода Bitcoin, знают, что его безопасность основана на концепции византийской отказоустойчивости (BFT). Короче говоря, даже если несколько сетевых узлов выйдут из строя, консенсус относительно текущего состояния реестра все равно будет достигнут.

По данным Uptime Institute, при проектировании центров обработки данных это означает, что майнеры блокчейна должны учитывать уровни избыточности:

Конечно, поскольку каждый уровень увеличивает избыточность, он также увеличивает стоимость. Крупные компании с глубокими карманами могут позволить себе такое масштабирование, а затем привлечь более мелкие предприятия в свои экосистемы облачных вычислений.

В качестве примера можно привести инфраструктуру центра обработки данных Microsoft Azure, сертифицированную по стандартам ISO/IEC 27001:2013 и NIST SP 800-53 по безопасности и надежности сети, что является необходимым условием для достижения уровня отказоустойчивости Tier IV.

Однако такая избыточность не является строго необходимой для нужд Bitcoin, поскольку другие узлы по всему миру могут компенсировать нехватку. 10-минутный интервал подтверждения блока Bitcoin был намеренно выбран Сатоши Накамото, чтобы внедрить неотъемлемую избыточность в сеть.

Тем не менее, это может не относиться к сетям блокчейнов, таким как Solana (SOL) или Avalanche (AVAX) с почти мгновенными расчетами, которые стремятся вытеснить системы денежных переводов типа Visa. Для таких видов деятельности, как дневная торговля, им потребуется максимальное время безотказной работы, обеспечиваемое центрами обработки данных Tier IV.

С этой целью Solana Foundation сформировала программу Solana Server Program. Ее гибкие ежемесячные контракты полагаются на поставщиков центров обработки данных, таких как Edgevana. Ethereum и Avalanche обычно используют AWS, Google Cloud и Tencent Cloud для большинства своих серверных нужд.

Жизнеспособность операций по майнингу криптовалют

После 4-го халвинга Bitcoin в апреле награды майнеров были урезаны вдвое, с 6,25 до 3,125 BTC. В то же время сложность сети Bitcoin увеличилась с 86,3886 T до нынешних 88,4044 T. Также предполагается, что следующая корректировка сложности Bitcoin увеличится на 3,81% 9 октября.

Это означает меньше платежей за тот же объем вычислительной нагрузки и потребления энергии. Тем не менее, это окажет негативное влияние, вплоть до банкротства, только если цена биткоина упадет ниже $40 тыс., согласно отчету CoinShares.

Принимая во внимание спектр первоначальных капитальных затрат, это приводит к разным кривым роста затрат для разных горнодобывающих компаний.

Проанализируйте окупаемость инвестиций в операции по майнингу криптовалют, особенно в свете недавнего снижения вознаграждений за майнинг биткоинов. Рассмотрите возможность дополнительных источников дохода, таких как переоборудование мощностей для повторного использования тепла.

Но с устранением основного давления продаж, в частности со стороны немецкого правительства и платежей Mt. Gox, более вероятно, что цена BTC вырастет, а не упадет. Исторически цена BTC достигает нового исторического максимума в течение ~18 месяцев после события халвинга.

Более того, неконтролируемые расходы USG, вероятно, еще больше укрепят позицию Bitcoin как надежных денег, поскольку стоимость доллара продолжает постепенно снижаться. Наконец, эффективность майнинга Bitcoin продолжает расти, как отмечено вышеупомянутым охлаждением погружением и обновлениями до более новых машин ASIC, таких как Antminer S21.

Интеграция устойчивых практик в криптомайнинг

Чтобы электросеть оставалась стабильной (и пригодной к использованию), она должна сбалансировать периоды высокого и низкого спроса. Сеть Bitcoin идеально подходит для этой задачи, поскольку майнеры Bitcoin могут регулировать использование на лету.

После того, как законодательные органы Техаса приняли законопроект 591, центры обработки данных Bitcoin получили дополнительную роль в обеспечении устойчивости энергетики. Законопроект позволяет операторам нефтегазовой отрасли продавать сбрасываемый/сжигаемый газ мобильным центрам обработки данных на местах. В противном случае этот газ тратился бы впустую как побочный продукт добычи.

Такое перенаправление, как предполагается, сократит их углеродный след до 63%. Вдобавок к этому, центры обработки данных Bitcoin, использующие иммерсионное охлаждение, могут использовать эту энергию для нагрева воды. Используя этот подход, канадский стартап по майнингу криптовалют MintGreen развернул цифровые бойлеры в Ванкувере.

500 кВА для внутреннего тестирования цифровых котлов ♨️? pic.twitter.com/KMhlgbFbej — MintGreen (@MintGreenHQ), 19 марта 2024 г.

500 кВА для внутреннего тестирования цифрового котла ♨️? pic.twitter.com/KMhlgbFbej

– MintGreen (@MintGreenHQ) 19 марта 2024 г.

Избыточное тепло центра обработки данных также можно использовать для обогрева теплиц, как это продемонстрировала компания BloemBitcoin в Нидерландах.

? ? pic.twitter.com/uEemmptSGg — BitcoinBloem (@BloemBitcoin) 4 марта 2023 г.

? ? pic.twitter.com/uEemmptSGg

– BitcoinBloem (@BloemBitcoin) 4 марта 2023 г.

Если цена биткоина достигнет новых высот в 2025 году и далее, нетрудно будет увидеть более широкое признание таких инновационных решений.

Заключение

Крипто-майнинг впервые привлек внимание к крупномасштабным высокопроизводительным вычислениям (HPC). Долгое время это встречалось с враждебностью, часто изображалось как расточительство. После успешной интеграции BlackRock Bitcoin через свой IBIT ETF такие опасения в значительной степени исчезли. Да, это был тот самый BlackRock, который продвигал концепцию Environmental, Social, and Governance (ESG) в финансовом секторе.

Криптовалютный майнинг теперь будет затмен генеративной инфраструктурой ИИ, извлекающей выгоду из многолетних уроков, извлеченных из крупномасштабного развертывания центров обработки данных. Более того, даже компании по криптомайнингу, такие как Core Scientific и Iris Energy, принимают гибридный подход, размещая как серверы GPU для ИИ, так и машины ASIC для майнинга биткоинов.

В конечном итоге криптоцентры обработки данных оказались совсем не расточительными.