Полноценный взлом (обход) защиты от майнинга LHR на видеокартах Nvidia GeForce RTX 30-й серии: как это работает, зачем это нужно и что это дает геймерам и майнерам20.05.2022 04:15

Немного о защите от майнинга (LHR)

Lite Hash Rate (низкий хэшрейт) — термин, который ввела Nvidia для обозначения видеокарт, программным или аппаратно-программным путем защищенных от майнинга по алгоритму ethash (криптовалюты ETH, ETC и др.). К примеру, видеокарта GeForce RTX 3080 c 12 ГБ памяти имеет эту защиту, и при запуске майнинга криптовалюты ETH на карте, работающей с параметрами по умолчанию, мы получаем всего 56–57 МH/s, что сравнимо с GeForce RTX 3060 Ti без LHR (или с Radeon RX 6800). При этом нагрев памяти GDDR6X становится высоким, 88 градусов (в случае карты MSI GeForce RTX 3080 Suprim X 12 ГБ), но это все-таки допустимая температура (возможен нагрев памяти такого типа до 100 и более градусов; максимум для GDDR6X — 110 градусов).

При оптимизации параметров карты для получения максимального хэшрейта при минимальном энергопотреблении можно повысить частоту памяти до адекватного предела и получить хэшрейт 62–63 MH/s, что сравнимо уже с Radeon RT 6900 XT и GeForce RTX 3070 без LHR. Температура видеопамяти при такой оптимизации падает, потому что снижается энергопотребление карты (и нагрев GPU).

Компания AMD, в отличие от Nvidia, не уделяла и не уделяет внимания защите своих видеокарт от майнинга, мотивируя это их более низким хэшрейтом относительно того, что выдают видеокарты соответствующего игрового (и ценового) уровня из семейства GeForce RTX 30. И действительно, в силу архитектурных особенностей и оснащения этих карт памятью GDDR6, а не GDDR6X, хэшрейт у них ниже, чем у аналогов из стана Nvidia без LHR, которые имеют примерно такие же игровые возможности.

Напомним, что GeForce RTX 3090 Ti/3090/3080 Ti/3080 имеют ядро с кодовым названием GA102, которое может иметь разное количество отключенных блоков в GPU для разных карт. GeForce RTX 3070 Ti/3070/3060 Ti имеют ядро с кодовым названием GA104 (и тоже отличаются друг от друга количеством отключенных блоков в GPU). Наконец, GeForce RTX 3060/3050 имеют ядро GA106, причем у GeForce RTX 3050 этот чип урезан по блокам. Однако уже существует новый вариант ядра GA107, имеющий ровно тот набор характеристик, который заявлен для GeForce RTX 3050, поэтому вскоре все младшие ускорители семейства перейдут на GA107.

Технология Lite Hash Rate (LHR) существует на данный момент в трех версиях, выходивших друг за другом и улучшавших защиту и ограничение хэшрейта при майнинге.

Версия 1 (LHR v1) появилась в начале 2021 года с выходом в свет GeForce RTX 3060. Это была первая попытка Nvidia хоть как-то защитить геймерский рынок от сметания видеокарт с прилавков майнерами. Реализация LHR v1 чисто программная, на уровне драйверов, хэшрейт GeForce RTX 3060 занижался до 25–26 MH/s. Предыдущие версии драйверов, еще не имевшие защиты LHR, выпускались до анонса GeForce RTX 3060 и потому не поддерживали эту карту, так что картина выглядела довольно логичной. Опасения были лишь на предмет хакерских попыток взлома драйверов с целью локализации и блокировке LHR. Однако тогда даже не пришлось ждать хакерских попыток взлома драйверов: компания Nvidia сама допустила грубую ошибку, по халатности упустив в интернет специальную версию драйверов для внутреннего пользования и для разработчиков 470.05. Эта версия уже «знала» GeForce RTX 3060 и могла с ней работать, но не имела защиты LHR, поэтому с ней новая видеокарта выдавала полноценный хэшрейт в 45–46 MH/s. Да, при этом имелся ряд условий: GeForce RTX 3060 должна была использоваться в материнской плате с версией PCIe не ниже 2.0, а к одному из видеовыходов карточки должен был быть подключен монитор/телевизор. Первое условие выполнялось практически всегда (более старого «железа» уже просто почти нет на руках), а второе условие обходилось использованием эмуляторов приемника HDMI, так называемыми «HDMI-затычками». И поскольку всё, что попало в интернет, обратно из него уже не удалить, то версия драйверов 470.05 моментально разлетелась по всему интернету и была доступна всем заинтересованным лицам. В итоге можно смело сказать, что LHR v1 провалилась полностью, и ценники GeForce RTX 3060 подскочили в общем ключе удорожания карт GeForce RTX 30. Понятно, что ажиотаж вокруг таких видеокарт продолжал усиливаться.

Во втором раунде (LHR v2) производитель внедрил блокировку смешанного аппаратно-программного типа. Это случилось уже ближе к лету 2021 года, когда в свет вышли ускорители GeForce RTX 3080 Ti и GeForce RTX 3070 Ti. Примерно одновременно с их выходом были анонсированы новые версии GeForce RTX 3060 Ti, GeForce RTX 3070 и GeForce RTX 3080, также получившие защиту LHR v2. Все пять новых продуктов получили совершенно новые идентификационные номера в драйверах, поэтому поддерживали их лишь версии драйверов, вышедшие вместе с этими картами. Для игрового применения новые видеокарты ничем не отличались от старых, а вот майнеров при их приобретении ожидал неприятный сюрприз в виде резко сниженного хэшрейта. Чтобы не создавать путаницу для партнеров, компания Nvidia стала по-новому маркировать новые кристаллы:

Чип GeForce RTX 3060 Ti без LHR

Чип GeForce RTX 3060 Ti с LHR

»2» или »5» на конце в маркировке GPU означает наличие защиты от майнинга LHR, у таких GPU новый ID, и работать со старыми драйверами они не смогут. Ну, а программная часть LHR v2, разумеется, реализована в драйверах. После фиаско с утечкой версии 470.05 были приняты очень жесткие меры по недопущению подобного впредь, также была усилена внутренняя защита кода от взлома.

Третья версия LHR v3 внедрена в двух последних продуктах, выпущенных Nvidia в начале 2022 года: GeForce RTX 3080 с 12 ГБ и GeForce RTX 3050. У них часть защитного кода перенесена в BIOS видеокарты, в драйверах последних версий заложена активация нового скрипта, а откатить эти новые версии на старые невозможно. В общем инженеры и программисты поработали над недочетами LHR v2.

Если LHR v1 и взламывать-то не надо, то попытки обойти LHR v2 предпринимались уже давно. Опытные программисты (понятно, что для такого нужна очень высокая квалификация) исследовали работу драйверов Nvidia в поисках логических цепочек: как драйвер определяет, что работает майнер, а не игра, и урезает хэшрейт. Было обнаружено, что когда видеокарта выполняет код игры, то частота GPU может произвольно меняться во времени в очень широких пределах, от базовых значений до максимального буста, тогда как программы для майнинга ETH в основном создают нагрузку на память, а графический процессор работает с минимальным потреблением, при котором еще не проседает хэшрейт, и амплитуда изменений частоты ядра также становится небольшой. Вот за это и «цепляется» драйвер, считая, что при такой характерной нагрузке запущен майнинг, и скорость вычислений искусственно занижается.

Первые версии программ-майнеров со взломом LHR заставляли частоту GPU колебаться с большей амплитудой (поэтому пользователи были вынуждены поднимать лимит потребления, иначе обход LHR не работал), имитируя поведение игры. Обмануть драйвера Nvidia таким образом удавалось, но лишь на короткое время, потому что интеллектуальный драйвер выявлял новый алгоритм изменения частоты GPU и снова урезал хэшрейт. В итоге первые реализации обхода LHR приводили к постоянным и сильным скачкам хэшрейта, который едва успевал подняться до 70% от потенциального максимума, как его снова резали, а также повышенным энергопотреблением (и нагревом) карт, что мало способствовало распространению таких версий программ-майнеров. Однако энтузиасты не сдавались.

Видеокарты c LHR

Повторим еще раз сводку по GPU, только теперь в применении к защите LHR. GeForce RTX 3050/3070 Ti/3080 12 ГБ/3080 Ti имеют встроенную аппаратно-программную защиту LHR с самого выхода в свет. GeForce RTX 3060 Ti/3070/3080 начали выпускаться с LHR v2 примерно год назад, то есть на рынке еще могут встречаться «старые» версии этих карт без LHR, но преимущественно в продаже присутствуют уже только новые карты с LHR.

Для геймеров всё это не имеет никакого значения, все эти карты в играх работают одинаково, LHR режет производительность только при майнинге (причем только по алгоритму ethash). Но если вы майнер или одновременно майнер и геймер, то вам будет полезно понимать, как производители помечают свои видеокарты с и без LHR.

• Asus отмечает LHR-версии видеокарт индексом V2​
• Gigabyte маркирует LHR-видеокарты как «Rev. 2.0​»
• MSI, Inno3D, Zotac, KFA2 пишут просто и понятно: «LHR​»
• Palit, Gainward маркируют LHR-видеокарты суффиксом V1​
• У EVGA код моделей с LHR заканчивается буквами KL​

И коль скоро такая маркировка помогает быстро определить нужную версию, видеокарт без LHR в продаже уже очень мало.

Нужна ли защита LHR для бюджетных моделей типа GeForce RTX 3050? Думаем, да. Эти карты достаточно производительны, чтобы тянуть многие новые игры в разрешении 1080р, то есть потенциально интересны для игроков, но при этом способны выдавать 26–27 MH/s в майнинге (это уровень GeForce RTX 2060), что моментально сделало бы их желанными для майнеров. Поэтому все GeForce RTX 3050 оснащены защитой от майнинга.

Когда видеокарты с защитой от майнинга LHR только вышли, они стоили значительно дешевле, чем версии без LHR, что было логично: если хочешь поймать двух зайцев (майнить и играть), то будь готов выложить более внушительную сумму за продукт без LHR. Однако, если помните, выше мы прервали мысль на «энтузиастах, которые не сдавались»? Переходим к самому интересному.

Программы-майнеры с обходом LHR и нужны ли они сейчас

Мы уже сказали, что попытки взлома LHR велись с самого момента появления этой защиты. Кстати, напомним, что LHR противодействует исключительно алгоритму ethash, который используется при майнинге лишь нескольких криптовалют, остальные добываются (майнятся) видеокартами с LHR без проблем и без снижения хэшрейта. Так вот, до недавнего времени лучшим результатом взлома LHR было получение 70% от потенциала карты (а штатным результатом работы защиты было урезание хэшрейта до величин 40%—60% от максимума в зависимости от карты). При этом показатель хэшрейта не был стабилен, постоянно прыгал, пока длилась битва майнера с драйвером. Также следует помнить, что для работы тех версий программ-майнеров требовалось существенно поднимать PL (Power Limit — лимит потребления), что приводило и к повышенному «жору» видеокарт (а это небесплатное электричество), и к сильному нагреву, особенно памяти GDDR6X.

Противостояние щита и меча так и продолжалось: защиту ломали, а Nvidia в следующих версиях драйверов что-то правила, чтобы закрывать новые лазейки. Но затем случился коренной поворот. Есть предположение, что ключевую роль сыграло появление исходников драйверов в Сети. Дело в том, что несколько месяцев назад известная команда хакеров взломала базу данных Nvidia и похитила очень много разной информации, включая и исходные коды драйверов. Скорее всего, стали известны и алгоритмы работы LHR. А в результате последние версии майнеров (NBMiner 41.5, T-Rex 0.26.3 и другие) уже способны на 100% обходить LHR. К слову, предпоследние версии (NBMiner 41.4 и T-Rex 0.26.2) еще не способны на 100% обходить защиту LHR v3, которая реализована у GeForce RTX 3050 и GeForce RTX 3080 12 ГБ, и как раз падение последнего бастиона стало побудительным мотивом для создания нашего материала.

На момент подготовки обзора курс ETH, как и почти всех ведущих криптовалют, очень сильно упал, майнинг потерял былую привлекательность, поэтому вопрос обхода LHR сейчас, возможно, не так интересен, как еще пару недель или месяц назад. Однако падает и курс доллара (официальный), и цены видеокарт (по крайней мере, на AliExpress или иных иностранных торговых площадках, тогда как наша торговля пытается изо всех сил затормозить падение цен, чтобы и дальше жировать на потребителях, а у перекупщиков цены еще выше). Все это может способствовать росту спроса на видеокарты в том числе и со стороны майнеров: майнинг ETH пока еще остается прибыльным делом, доход в 3–4 раза превышает стоимость потребленной электроэнергии, да и иные криптовалюты есть. Поэтому мы ожидаем, что ценники карт с LHR и без оной постепенно сравняются.

Кстати, удивительный факт: ряд партнеров Nvidia наряду с картами с LHR до сих пор выпускают GeForce RTX 3070/3080 без защиты LHR, просто продавая их дороже. Это косвенно подтверждает слухи о том, что у Nvidia с производством новых GPU давно все в порядке, просто компания создала у себя большой запас чипов, ограничивая партнеров, поддерживая дефицит и высокие цены. А теперь уже нет смысла складировать их, до выхода нового поколения остались считанные месяцы. Поэтому и по сей день выпускаются видеокарты без защиты от майнинга, просто они отмечены повышенными ценниками.

Ну, а мы от слов перейдем к делу, исследовав 4 современные LHR-видеокарты со старыми версиями майнеров и с новыми, где защита полностью взломана.

Конфигурация тестового стенда

• Компьютер на базе процессора AMD Ryzen 9 5950X (Socket AM4):

  • Платформа:
    • процессор AMD Ryzen 9 5950X (разгон до 4,6 ГГц по всем ядрам);
    • ЖСО Cougar Helor 240;
    • системная плата Asus ROG Crosshair Dark Hero на чипсете AMD X570;
    • оперативная память TeamGroup T-Force Xtreem ARGB (TF10D48G4000HC18JBK) 32 ГБ (4×8) DDR4 (4000 МГц);
    • SSD Intel 760p NVMe 1 ТБ PCI-E;
    • SSD Intel 660p NVMe 2 ТБ PCI-E;
    • блок питания Seasonic Prime 1300 W Platinum (1300 Вт);
    • корпус Thermaltake Level20 XT;
    • Видеокарта MSI GeForce RTX 3080 Suprim X 12 ГБ;
    • Видеокарта Gigabyte GeForce RTX 3060 Gaming 12 ГБ (LHR v1);
    • Видеокарта Palit GeForce RTX 3060Ti Dual 8 ГБ V1 (LHR v2);
    • Видеокарта Palit GeForce RTX 3050 Dual 8 ГБ (LHR v3);
  • операционная система Windows 11 Pro 64-битная;
  • телевизор LG 55Nano956 (55″ 8K HDR, HDMI 2.1);
  • драйверы Nvidia версии 512.15;
  • майнер T-Rex 0.21.4 (без обхода LHR);
  • майнер NBMiner 41.5 (100-процентный обход LHR)

Результаты тестов

Пояснение по режимам тестирования:

• без оптимизации — частоты и потребление карты оставлены на значениях по умолчанию
• с оптимизацией — частота памяти повышена до максимума (при котором не превышаются пределы безопасной эксплуатации чипов), лимит потребления максимально понижен (пока это не начинает снижать хэшрейт), скорость вращения вентиляторов выставлена так, чтобы обеспечивать терпимый уровень шума (у разных карт по-разному)

Тестирование карт происходило попарно: по 2 штуки одновременно в тестовом ПК.

Майнер без обхода LHR

Для тестирования мы использовали майнер T-Rex (забирает 1% дохода на свое развитие).

Видеокарты с защитой урезают скорость добычи «эфира» до 60%-70% от максимума, при этом энергопотребление остается максимальным, что делает майнинг нерентабельным (специально демонстрируем этот вариант для новичков в майнинге, которые просто устанавливают видеокарты и запускают майнинг, не настраивая работу карт). После оптимизации, то есть при оптимальных частотах работы и с малым потреблением, те же видеокарты выглядят существенно интереснее.

Защита LHR хорошо справляется со своей задачей, и хэшрейт сильно уступает тому, что можно было бы иметь в случае отсутствия LHR.

	Хэшрейт, MH/s	Температура*, °С	Потребление, Вт	Эффективность, kH/Вт	Доход, рублей в сутки
Без оптимизации
GeForce RTX 3080 12 ГБ	57,4	66/90	288	199	99
GeForce RTX 3060 Ti LHR	27,2	70	171	159	47
GeForce RTX 3060	22,1	65	116	190	38
GeForce RTX 3050	12,8	62	77	166	22
С оптимизацией
GeForce RTX 3080 12 ГБ	63,6	49/78	252	253	109
GeForce RTX 3060 Ti LHR	32,6	64	161	203	56
GeForce RTX 3060	25,2	74	118	214	43
GeForce RTX 3050	14,0	62	83	171	24

* Приведена температура графического процессора, а через дробь — температура памяти (если она измеряется)

Сразу оговоримся, что доходность в рублях приведена без учета затрат на электроэнергию (сами понимаете, что стоимость электричества в разных регионах отличается). Видно, что оптимизация увеличивает доходность на 10% даже у видеокарт, оснащенных защитой.

Майнер с обходом LHR

NBMiner — майнер, разрабатываемый китайскими программистами и ранее ориентированный прежде всего на китайский рынок. Теперь, после официального запрета майнинга в Китае, программа стала международной (и забирает 2% дохода на свое развитие). Программа поддерживает карты Nvidia и AMD и часто выдает максимальный хэшрейт в сравнении с другими майнерами на различных алгоритмах, таких как ETH, ETC, RVN, BEAM, ETP, ZIL.

В данном случае наблюдаются скачки температуры, а частота ядра меняется от 1770 до 2040 МГц, но новый NBMiner даже без оптимизации видеокарты выдает хэшрейт в 1,5 раза выше, чем майнер, не умеющий полноценно обходить LHR, на карте с оптимизацией. Правда, потребление GeForce RTX 3080 при этом повысилось на 15%, а у GeForce RTX 3060 Ti — на 23%.

При майнинге с помощью NBMiner (с обходом LHR) доходность GeForce RTX 3060 в равных условиях (с оптимизацией карты) увеличивается на 86% по сравнению с майнингом без обхода LHR, при этом потребление вообще не изменилось.

	Хэшрейт, MH/s	Температура*, °С	Потребление, Вт	Эффективность, kH/Вт	Доход, рублей в сутки
Без оптимизации
GeForce RTX 3080 12 ГБ	94,9	62/100	290	327	163
GeForce RTX 3060 Ti LHR	51,1	73	198	258	88
GeForce RTX 3060	41,7	82	164	254	72
GeForce RTX 3050	23,2	70	104	224	40
С оптимизацией
GeForce RTX 3080 12 ГБ	103,5	50/92	264	392	178
GeForce RTX 3060 Ti LHR	61,3	64	161	381	105
GeForce RTX 3060	46,9	76	118	397	80
GeForce RTX 3050	27,1	65	99	274	47

Повторим, что приведена доходность без учета затрат на электроэнергию.

Подытожим сравнение более наглядно:

	Увеличение доходности от взлома LHR	Рост энергопотребления
Без оптимизации
GeForce RTX 3080 12 ГБ	65%	1%
GeForce RTX 3060 Ti LHR	88%	16%
GeForce RTX 3060	92%	41%
GeForce RTX 3050	81%	35%
С оптимизацией
GeForce RTX 3080 12 ГБ	63%	5%
GeForce RTX 3060 Ti LHR	88%	0%
GeForce RTX 3060	86%	0%
GeForce RTX 3050	94%	19%

Раздел «без оптимизации» учитывать не будем — лучше посмотрим, что получает умный майнер, умеющий грамотно настроить карту, но ранее вынужденный майнить с сопротивлением LHR, а теперь имеющий возможность обойти эту защиту.

Видеоускоритель GeForce RTX 3080 12 ГБ (LHR v3) стал обеспечивать доход на ⅔ выше, при этом потреблять стал всего на 5% больше — результат великолепный! У GeForce RTX 3060 Ti (LHR v2) и GeForce RTX 3060 прирост дохода под 90% вообще без прироста потребления! Лишь у GeForce RTX 3050 потребление выросло заметно, на 20%, но он и приносить стал почти в 2 раза больше, так что это вполне можно пережить (тем более, что очень многие видеокарты GeForce RTX 3050 выпускаются с усиленной системой охлаждения, так что ни нагрев, ни шум существенно не вырастут).

Выводы

Результаты тестирования показали, что майнер NBMiner 41.5 (как и остальные майнеры последних версий) умеет полностью обходить защиту LHR у видеокарт Nvidia, позволяя майнить «эфир» (Ethereum/ETH/ETC) с максимально возможным для этих карт хэшрейтом. Версия майнера с обходом LHR создает для драйвера симуляцию запущенной игрушки с существенными скачками частоты GPU и хаотическим ее изменением во времени (на скриншотах это видно) — как и ожидает драйвер. Когда-то видеокарты с защитой LHR стоили значительно дешевле, чем без защиты, потому что были не так интересны майнерам — только геймерам. С выходом обновленных программ для майнинга цены видеокарт с LHR могут начать расти, ведь теперь такой ускоритель можно полноценно использовать не только в игровых целях.

С переходом ETH на алгоритм PoS майнинг этой криптовалюты на видеокартах закончится, и тогда цены видеокарт, вероятнее всего, снизятся еще процентов на 25, так как на них упадет спрос. Впрочем, возможно, майнеры перейдут на добычу на видеокартах какой-то другой криптовалюты, если она сможет приблизиться по доходности к ETH. Кроме того, о переходе на PoS говорят уже третий год, но до сих пор это событие регулярно откладывалось. С другой стороны, даже без перехода на PoS сложность сети ETH уже зашкаливает и продолжает расти, а курс монет падает и падает. Так что доходность майнинга на видеокартах сейчас в любом случае не особо велика (раза в 3 ниже, чем была на пиках курса этой криптовалюты).

Стоит ли сейчас приобретать видеокарты для майнинга? Это вопрос к аналитикам рынка. Но точно можно сказать, что даже в лучшем случае окупаться видеокарты будут долго. А с учетом этого уже не играет особой роли, имеет конкретная карта защиту LHR или нет. Наше исследование показало, что карты с LHR сейчас могут легко выдавать полноценный хэшрейт без существенного роста потребления.

Мало-помалу дефицит видеокарт идет на спад, их доступность увеличивается. Вскоре можно будет вздохнуть с облегчением, ибо выбор для геймеров становится шире, мы возвращаемся в годы, когда видеокарты были не эквивалентом слитка драгметалла, а простым инструментом, чтобы поиграть на ПК в современные игры. Разумеется, майнинг тоже никуда не денется, просто его доходность снизится настолько, что геймеры и майнеры смогут спокойно сосуществовать. А вы как считаете?

Полный текст статьи читайте на iXBT