Adatközpontok és kripto: mit hozhat a jövő?

A spine-leaf architektúrára való átállás biztosítja, hogy a blokklánc-hálózatok megőrizzék megbízhatóságukat és biztonságukat, felülmúlva a hagyományos adatközponti tervezéseket.

A Bitcoin fokozatos terjedése a köztudatban a 2009-es mainnet indítása óta számos láncreakciót váltott ki. Először is, egyfajta kinyilatkoztatásként szolgált, amely rávilágított a pénz természetére. Miért kellene kívül esnie a központi banki rendszeren, és miért fontos a fix kínálat a pénz értékeléséhez.

Másodszor, a Bitcoin elindított egy egész kriptovaluta iparágat, amely tovább erősítette az érveket a decentralizált pénzügyi szolgáltatások mellett. Amelyek megszüntetik a közvetítőket, és okos szerződések révén a blokklánc-hálózatokra bízzák a végrehajtást. Ahogy ez a 2,2 billió dolláros szektor fejlődik, a bankok egyre inkább elveszíthetik szerepüket, mint megbízható közvetítők.

Harmadszor, az adatközponti infrastruktúra fontosabbá válik, mint valaha. Legyen szó otthoni bányászatról vagy nagyüzemi bányászműveletekről, a kripto-infrastruktúrának megbízható, nagy teljesítményű számítástechnikai erőforrásokra, tárolási kapacitásra és memóriára van szüksége. Valamint gyors hálózatra, hogy minimálisra csökkentse a blokklánc késleltetését.

Valójában az adatközpontok annyira létfontosságúvá váltak, hogy egy teljes tudományterület jött létre az energiaigények, hűtési megoldások, szerver sűrűség és a kriptobányászati helyszínek közötti egyensúly megtalálására. Amikor ezek a tényezők együtt hatnak, a kriptoiparnak mély nyomot kell hagynia az adatközpontok tervezésében is. Nézzük meg, hogyan.

Az adatközpontok kritikus szerepe a kripto-infrastruktúrában

Az internet korai időszakában a szélessávú kapcsolat ritka volt. Ezért a vállalkozásoknak és intézményeknek helyi erőforrásokat kellett használniuk az adatok tárolására és kezelésére. A 2000-es évek végére azonban a szélessávú infrastruktúra már annyira elterjedtté vált, hogy támogathatta a felhőalapú számítástechnikát.

Más szóval, az adatközpontokat elkezdték decentralizálni távoli, skálázható, igény szerinti szerverklaszterekbe. Az a képesség, hogy helyben telepített infrastruktúra helyett távolról lehessen adatokat és alkalmazásokat hosztolni, jelentősen csökkentette a kezdeti kiadásokat. Természetesen ez végül az Amazon Web Services (AWS), a Microsoft Azure és a Google Cloud javára vált, mint az adatközpontok triumvirátusa, amely ma a digitális világ nagy részét mozgatja.

A blokklánc-hálózatok biztonságos működtetése azonban egy teljesen új terhelési réteget jelent. Mivel ezek a digitális főkönyvek valós idejű tranzakciók feldolgozását teszik lehetővé, több csomópont között a tranzakciók hitelesítése érdekében extra CPU-, GPU-teljesítményre és RAM-ra van szükség, hogy minimalizálják a torlódásokat és a késleltetést.

Ha hirtelen növekedés következik be a blokklánc-hálózati forgalomban, akkor ez is erőforrás-tartalékot igényel. Ezért az AI- és blokklánc-orientált adatközpontok a hagyományos ügyfél-szerver architektúráról (északi-déli irány) spine-leaf architektúrára (keleti-nyugati irány) váltanak.

A spine-leaf megközelítés egy nem hierarchikus kialakítást eredményez, amely lehetővé teszi az adatok vízszintes áramlását a szerverek között. Ez különösen fontos a blokklánc-hálózatok számára, mivel minden csomópont közvetlenül kommunikál a többi csomóponttal anélkül, hogy egy túlterhelhető központi ponton kellene keresztülmennie.

Ennek eredményeként a spine-leaf architektúra enyhíti a szűk keresztmetszeteket és csökkenti az egyetlen meghibásodási pont kockázatát. Mivel ez a megközelítés tükrözi a kriptovaluták decentralizációs elvét és a peer-to-peer (P2P) kommunikációt, a spine-leaf alapú adatközpontok váltak az új szabvánnyá a blokklánc megbízhatósága és biztonsága szempontjából.

Energiafogyasztási és hatékonysági kihívások

Mivel a blokklánc-hálózatoknak egyre nagyobb számítási kapacitásra van szükségük a tranzakciók érvényesítéséhez és az okosszerződések végrehajtásához, az energiafogyasztás iránti igény is megnövekedett. 2022-re a blokklánc-hálózatok már jelentős részét tették ki az adatközpontok elektromosenergia-igényének.

A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint a kriptoipart kiszolgáló adatközponti szektor globálisan 460 TWh energiát fogyasztott 2022-ben. Előrejelzések szerint ez az érték 2026-ra több mint kétszeresére fog nőni.

Forrás: IEA

Összehasonlításképpen Franciaország 2021-ben évente 447 TWh energiát fogyasztott. Ezek a trendek egyértelműen rámutatnak az energiaforrások megbízhatóságának szükségességére. Ezért látta megfelelőnek a Microsoft, hogy 20 éves megállapodást kössön a Constellation Energy-vel az 1-es blokkú atomerőmű 2028-as újraindítására.

Európában az Európai Bizottság még a kis moduláris reaktorokat (SMR-eket) is „zöldnek” minősítette, hogy egyensúlyba hozzák a dekarbonizációs erőfeszítéseket a megnövekedett elektromosenergia-igénnyel. Azonban a nyers energiateljesítmény csupán az első lépés a növekedés felé.

A kriptovalutákra orientált adatközpontok hatékonyabbá tétele érdekében egyre közelebb helyezik őket az erőművekhez. Ennek legjobb példája a Bitcoin. Az elsődleges kriptovaluta a proof-of-work algoritmust használja a hálózat biztonságához, amely hatékonyan köti össze a Bitcoint az energia és hardvereszközök fizikai világával.

Ez az, ami végső soron a Bitcoinnak értéket ad, mint decentralizált pénz és a vagyon globális átutalásának eszköze. Lényegében a Bitcoin a digitális energia megtestesítője. Mivel azonban az elektromos energia hosszú távú átvitele során veszteségek keletkeznek a réz/alumínium ellenállása miatt, pazarló lenne, ha a kripto-adatközpontokat bárhol felépítenék.

Inkább az erőművekhez a lehető legközelebb kell elhelyezni őket, hogy minimalizálják az átviteli veszteségeket. Erre példa a New York állambeli erőmű, amely közvetlenül csatlakoztat több ezer szervert, megkerülve az állami hálózatot. Hasonlóképpen Ward Roddam – a texasi Rockdale polgármestere – nemrégiben azzal érvelt, hogy a Bitcoin-bányászat felélesztheti a közösségeket azáltal, hogy a felesleges energiát hasznosítja, és rugalmas terhelési igényekkel stabilizálja az elektromos hálózatot.

A Riot Platforms egy korszerű létesítményt épít Corsicanában, amely Navarro megye egyik legnagyobb munkaadója lesz. A bányászati központ a következő évtizedben várhatóan 1,4 milliárd dollár értékű adóköteles vásárlást és több mint 115 millió dollár bért fog hozni.

Egy másik kriptobányászati vállalat a TeraWulf, a Susquehanna atomerőmű szomszédságában építi Nautilus Cryptomine nevű létesítményét, amely most a Talen Energy kezében van. Ez lesz az első zéró szén-dioxid-kibocsátású, atomenergiával működő Bitcoin-bányászati központ.

A létesítmény 200 MW-os kapacitása nagyjából 160 000 amerikai háztartás éves energiafogyasztásának felel meg.

Az adatközpontok blokklánc-technológiához való alkalmazkodása

Az átviteli veszteségek csökkentésére irányuló térbeli közelség mellett azokat az adatközpontokat, amelyek blokklánc-hálózatokat szolgálnak ki, különleges mechanikai, elektromos és vízvezeték-szerelési (MEP) követelményekkel kell ellátni. Ahogyan minden számítógép-tulajdonos tudja, ezek a követelmények nagyszabású megvalósításban a hőkezelésből fakadnak.

A kriptográfiai rejtvények folyamatos megoldása nagy számítási teljesítményt igényel, amely jelentős hőtermelést okoz. Évek óta a levegőhűtés volt a bevált megoldás, hogy meghosszabbítsák a hardver élettartamát és elvezessék a hőt. Sajnos azonban a hűtés jelentős mennyiségű energiát igényel, ami tovább növeli a számítási teljesítményhez kapcsolódó energiafelhasználást.

Ezért terjed egy új trend, amely egyre inkább a közvetlen chip-hűtésen alapuló folyadékhűtést (immerziós hűtés) alkalmazza, amely csökkenti az energiafelhasználást.

₿????????????????????????????: 33,000 new immersion-cooled #bitcoin mining computers connect online today. This 100 megawatt facility is now the largest electricity user in Sadersville, Georgia. pic.twitter.com/5TzqF9f3IT

— Documenting ₿itcoin (@DocumentingBTC) February 13, 2024

Ennek ellenére az ilyen típusú adatközpontoknak fejlett HVAC (fűtési, szellőztetési és légkondicionálási) vezérlőrendszerekre és kapacitásra van szükségük a hőterhelések kezeléséhez. Emellett a nagy teljesítménysűrűségű klaszterek, amelyek 20–40 kW-ot igényelnek rackenként, nagyobb teljesítményű transzformátorokat, tartalékrendszereket és nagy kapacitású teljesítményelosztó egységeket (PDU-kat) igényelnek.

Például a Crypto Minotaur PDU akár 92,4 kW teljesítménysűrűséget is képes kezelni. Végül, a folyamatos blokklánc-munkaterhelés biztosítása érdekében az ilyen adatközpontok általában természetes gáz- vagy dízelgenerátorokkal történő redundáns tartalékmegoldásokra támaszkodnak, amelyek automatikus átkapcsoló rendszerekkel (ATS) vannak összekapcsolva.

Sávos rendszerek és költséggazdálkodás

Azok, akik tisztában vannak a Bitcoin kódjának működésével, tudják, hogy biztonságát a bizánci hibatűrés (Byzantine Fault Tolerance, BFT) elvéből nyeri. Röviden, még akkor is, ha több hálózati csomópont meghibásodik, a főkönyv aktuális állapotáról szóló konszenzus továbbra is elérhető.

Az adatközpontok tervezésében ez azt jelenti, hogy a blokklánc-bányászoknak figyelembe kell venniük a redundancia szinteket (tier-eket) az Uptime Institute szerint:

• Tier I: Alapszintű kapacitás, nincs redundáns IT-berendezés, akár 1729 perc kiesés
• Tier II: Redundáns kapacitás – a berendezés meghibásodása kevésbé valószínű, hogy hálózati leállást okoz (1361 perc)
• Tier III: Karbantarthatóság működés közben – az IT-berendezések duplikálása révén a karbantartás és bővítés nem vezet kieséshez (95 perc)
• Tier IV: Hibatűrés – párhuzamos hűtési és energiarendszerek a minimális leállási lehetőség érdekében (26 perc)

Természetesen, ahogy nő a redundancia szintje, úgy nőnek a költségek is. A nagyvállalatok, amelyek jelentős anyagi forrásokkal rendelkeznek, megengedhetik maguknak az ilyen méretezést, és ezáltal kisebb vállalkozásokat vonzhatnak be felhőalapú számítási ökoszisztémájukba.

Példa erre a Microsoft Azure adatközponti infrastruktúrája, amely az ISO/IEC 27001:2013 és a NIST SP 800-53 hálózati biztonsági és megbízhatósági tanúsítvánnyal rendelkezik, ami előfeltétele a Tier IV szintű hibatűrés elérésének.

Az ilyen fokú redundancia azonban nem feltétlenül szükséges a Bitcoin esetében, mivel a világ más részein található csomópontok képesek pótolni a kieséseket. A Bitcoin 10 perces blokk megerősítési intervallumát szándékosan választotta Satoshi Nakamoto, hogy ezzel beépített redundanciát hozzon létre a hálózatban.

Mindazonáltal ez nem feltétlenül érvényes olyan blokklánc-hálózatokra, mint a Solana (SOL) vagy az Avalanche (AVAX), amelyek közel azonnali elszámolásokat kínálnak, és céljuk a Visa-szerű pénzátutalási rendszerek felváltása. Az olyan tevékenységekhez, mint a napi kereskedés, maximális rendelkezésre állásra lenne szükség, amelyet a Tier IV adatközpontok biztosítanak.

Ennek érdekében a Solana Alapítvány létrehozta a Solana Server Programot. A program rugalmas, havi szerződéseken alapul, és adatközpont-szolgáltatókat, mint például az Edgevanát veszi igénybe. Az Ethereum és az Avalanche esetében az AWS, a Google Cloud és a Tencent Cloud szolgáltatásait használják a szerverigények nagy részének kielégítésére.

A kriptobányászat életképessége

A 4. áprilisi Bitcoin felezést követően a bányászok jutalma felére csökkent, 6,25 BTC-ről 3,125 BTC-re. Ezzel párhuzamosan a Bitcoin hálózati nehézsége is növekedett, 86,3886 T-ről a jelenlegi 88,4044 T-re. Továbbá becslések szerint a következő Bitcoin nehézségi beállítás október 9-én további 3,81%-kal fog emelkedni.

Ez azt jelenti, hogy ugyanannyi számítási erőfeszítés és energiafogyasztás mellett kevesebb kifizetés jár. Azonban ez csak akkor gyakorolna jelentős negatív hatást – akár a csődig is eljutva –, ha a Bitcoin ára 40 000 dollár alá esne, a CoinShares jelentése szerint.

Figyelembe véve a kezdeti tőkekiadások széles skáláját, ez különböző költségvetési kimeneteleket jelent a különböző bányászati cégek számára.

Elemezd a kriptobányászat megtérülését, különös tekintettel a Bitcoin bányászati jutalmak közelmúltbeli csökkenésére. Vedd figyelembe a potenciális további bevételi forrásokat is, mint például a létesítmények hőújrahasznosításra való átalakítását.

Mivel a fő eladási nyomások (különösen a német kormány és a Mt. Gox kifizetések részéről) megszűntek, valószínűbb, hogy a BTC ára emelkedni fog mint, hogy csökken. Történelmileg a BTC ára körülbelül 18 hónapon belül új csúcsot ér el a felezési eseményt követően.

Továbbá, az Egyesült Államok kormányának ellenőrizhetetlen kiadásai valószínűleg tovább erősítik a Bitcoin mint értékálló pénz esetét, mivel a dollár értéke fokozatosan csökken. Végül, a Bitcoin-bányászat hatékonysága tovább javul, ahogyan azt a fent említett folyadékhűtés és az újabb ASIC gépekre, például az Antminer S21-re történő frissítések is mutatják.

Fenntartható gyakorlatok integrálása a kriptobányászatba

Ahhoz, hogy az elektromos hálózat stabil és használható maradjon, egyensúlyba kell hozni a magas és alacsony kereslet időszakait. A Bitcoin hálózat ideális erre a feladatra, mivel a BTC Price bányászok képesek az energiafelhasználást gyorsan igazítani.

Miután a texasi törvényhozók elfogadták az 591-es számú törvényjavaslatot, a Bitcoin adatközpontoknak még nagyobb szerepe lehet az energiafenntarthatóságban. A törvény lehetővé teszi, hogy az olaj- és gázkitermelők eladják a fáklyázott gázt a helyszíni mobil adatközpontoknak. Ezt a gázt egyébként a kifejtés melléktermékeként pazarolnák el.

Becslések szerint ez az irányváltás akár 63%-kal is csökkentheti a carbon-lábnyomukat. Ezenfelül a Bitcoin adatközpontok – amelyek immerziós hűtést alkalmaznak – ezt az energiát vízmelegítésre is felhasználhatják. Ezt az eljárást alkalmazza a kanadai kriptobányász startup – a MintGreen – amely „digitális kazánokat” telepít Vancouverben.

500 kVA for in-house Digital Boiler testing pic.twitter.com/KMhlgbFbej

— MintGreen (@MintGreenHQ) March 19, 2024

A felesleges adatközponti hőt üvegházak fűtésére is fel lehet használni, ahogyan azt a hollandiai BloemBitcoin is bemutatta.

pic.twitter.com/uEemmptSGg

— BitcoinBloem (@BloemBitcoin) March 4, 2023

Ha a Bitcoin ára 2025-ben és azon túl új csúcsokat ér el, nem nehéz elképzelni, hogy az ilyen innovatív megoldások szélesebb körű elfogadásra találnak majd.

Következtetés

A kriptobányászat először a nagy teljesítményű számítástechnika (HPC) nagyszabású használatát hozta előtérbe. Sokáig ezt ellenségesen fogadták, gyakran pazarlónak titulálva. Azonban a BlackRock sikeres integrációja a Bitcoin piacába az IBIT ETF-en keresztül nagyrészt eloszlatta ezeket az aggályokat. Igen, ugyanaz a BlackRock, amely az ESG (Környezetvédelmi, Társadalmi és Irányítási) keretrendszert támogatta a pénzügyi szektorban.

A kriptobányászatot most már háttérbe szorítja a generatív mesterséges intelligencia infrastruktúrája, amely hasznosítja az évek során szerzett tapasztalatokat a nagyszabású adatközpontok telepítésében. Ezen túlmenően, még a kriptobányász cégek – mint például a Core Scientific és az Iris Energy – is hibrid megközelítést alkalmaznak, amelyben mind GPU szervereket hosztolnak mesterséges intelligencia feladatokhoz, mind ASIC gépeket a Bitcoin bányászatához.

Végső soron a kriptoadatközpontok messze nem bizonyultak pazarlónak.

Az eredeti cikk angol nyelven jelent meg itt.

Megjelent a BitcoinBázis oldalon.