Швидше за все, ви почуєте фразу "видобуток біткойна", і ваш розум починає бродити до західної фантазії про кирпичі, бруд і вражаючи його. Як виявляється, аналогія не за горами.
Набагато менш гламурний, але настільки ж невизначений, видобуток біткойна виконується на потужних комп'ютерах, які вирішують складні обчислювальні математичні задачі (тобто такі складні, що їх неможливо вирішити вручну, і справді досить складні для оподаткування навіть неймовірно потужних комп'ютерів). Удача та робота, необхідна комп’ютеру для вирішення однієї з цих проблем, є еквівалентом шахтаря, який ударяє золото в землю - під час копання в пісочниці. На момент написання, шанс комп’ютера вирішити одну з цих проблем становить приблизно 1 на 13 трлн, але про це пізніше.
Результат "видобутку біткойна" є подвійним. По-перше, коли комп’ютери вирішують ці складні математичні задачі в мережі Bitcoin, вони виробляють нові біткоіни (якщо посилаються на самі монети, "біткойн" зазвичай з'являється без капіталізації), не на відміну від того, коли гірнича операція видобуває золото з землі. По-друге, вирішуючи задачі з обчислювальної математики, шахтарі біткойна роблять платіжну мережу Bitcoin надійною та безпечною, перевіряючи її інформацію про транзакції.
Є хороший шанс, що все це мало стільки сенсу. Для того, щоб пояснити, як видобуток біткойна працює більш детально, почнемо з процесу, який трохи ближче до домашнього: регулювання друкованої валюти.
Основи Bitcoin: чим биткойн відрізняється від традиційних валют
Споживачі схильні довіряти друкованій валюті, принаймні, у Сполучених Штатах. Це тому, що долар США підтримується центральним банком під назвою Федеральна резервна система. Окрім ряду інших обов'язків, Федеральний резерв регулює виробництво нових грошей, а федеральний уряд притягує до відповідальності за використання підробленої валюти.
Навіть цифрові платежі за допомогою долара США підтримуються центральним органом влади. Наприклад, коли ви здійснюєте покупку в Інтернеті за допомогою своєї дебетової або кредитної картки, наприклад, цю транзакцію обробляє компанія, яка переробляє платежі, такі як Mastercard або Visa. На додаток до запису вашої історії трансакцій ці компанії підтверджують, що транзакції не є шахрайськими, що є однією з причин того, що ваша дебетова або кредитна картка може бути призупинена під час подорожі.
Біткойн, з іншого боку, не регулюється центральним органом влади. Натомість Bitcoin підтримується мільйонами комп'ютерів у всьому світі під назвою "вузли". Ця мережа комп'ютерів виконує ту саму функцію, що і Федеральний резерв, Visa та Mastercard, але з кількома ключовими відмінностями. Вузли зберігають інформацію про попередні транзакції та допомагають перевірити їх справжність. Однак, на відміну від центральних органів влади, вузли Bitcoin розповсюджуються по всьому світу і фіксують дані транзакцій у загальнодоступному списку, до якого може отримати доступ кожен, навіть ви.
Основи біткойна: Що таке майнінг криптовалют?
Коли хтось робить покупку чи продаж за допомогою біткойна, ми називаємо це «транзакцією». Операції, здійснені в магазині та в Інтернеті, документуються банками, системами продажу та фізичними квитанціями. Шахтарі біткойна досягають такого ж ефекту без цих установ, об'єднуючи транзакції разом у "блоки" та додаючи їх до загальнодоступної записи під назвою "блокчейн". Вузли потім підтримують записи цих блоків, щоб їх можна було перевірити в майбутньому.
Коли шахтарі bitcoin додають новий блок транзакцій до blockchain, частина їх роботи полягає в тому, щоб переконатися в правильності цих транзакцій. (Детальніше про магію того, як це відбувається за секунду.) Зокрема, шахтарі біткойна переконують, що біткойн не дублюється, унікальна вигадка цифрових валют під назвою "подвійне витрачання". З друкованими валютами копіювання грошей не є. питання. Після того, як ви витратите в магазині 20 доларів, цей рахунок перебуває в руках діловода. З цифровою валютою, однак, це вже інша історія.
Цифрову інформацію можна відтворити відносно легко, тому при біткойнах та інших цифрових валютах існує ризик, що користувач може зробити копію свого біткойна та надіслати його іншій стороні, зберігаючи при цьому оригінал. Повернімося на мить до друкованої валюти і скажемо, що хтось намагався дублювати свою банкноту в розмірі 20 доларів, щоб витратити і оригінал, і підробку в продуктовому магазині. Якби офіцер знав, що клієнти копіюють гроші, все, що потрібно було б, це подивитися на порядкові номери рахунків. Якби цифри були однаковими, канцелярський персонал знав би, що гроші були скопійовані. Ця аналогія схожа на те, що робить майнер біткойна, коли вони перевіряють нові транзакції.
Нагородження шахтарів
Однак за 500 000 покупок і продажів, що відбулися за один день, проте перевірка кожної з цих транзакцій може бути великою роботою для шахтарів, що отримує ще одну ключову різницю між шахтарями біткойна та Федеральним резервом, Mastercard або Visa. Як компенсацію за свої зусилля, шахтарі отримують біткойн щоразу, коли вони додають новий блок транзакцій у блокчейн. Кількість нового біткойна, що вивільняється за кожен видобутий блок, називається "винагородою за блок". Нагорода за блок вдвічі зменшується кожні 210 000 блоків або приблизно кожні 4 роки. У 2009 році було 50. У 2013 році було 25, у 2018 році - 12, 5, а десь в середині 2020 року вдвічі зменшиться до 6, 25.
При такому скороченні вдвічі загальна кількість біткоінів в обігу наблизиться до ліміту в 21 мільйон, що зробить валюту дефіцитнішою та ціннішою з часом, але також дорожче виробляє шахтарів.
Як працює майнінг біткойна?
Ось улов. Для того, щоб шахтарі біткойна фактично заробляли біткойн від перевірки транзакцій, мають відбутися дві речі. По-перше, вони повинні перевірити трансакцій вартістю 1 мегабайт (Мбайт), який теоретично може бути не меншим, ніж 1 транзакція, але частіше декількох тисяч, залежно від того, скільки даних зберігає кожна транзакція. Це легка частина.
По-друге, для того, щоб додати блок транзакцій до блокчейну, шахтарі повинні вирішити складну обчислювальну математичну задачу, яку також називають "доказом роботи". Насправді вони намагаються придумати 64-значне шістнадцяткове число, яке називається "хеш", яке менше або дорівнює цільовому хешу. В основному, комп’ютер шахтера випилює хеші зі швидкістю мега-хеш за секунду (МГц / с), гігагаш за секунду (ГГ / с) або навіть терахаши в секунду (ТГ / с) залежно від пристрою, здогадуючись про всі можливі 64- розрядні числа, поки вони не знайдуть рішення. Іншими словами, це азартна гра.
Рівень складності самого останнього блоку на момент написання становить понад 13 трлн. Тобто шанс комп’ютера, який виробляє хеш нижче цілі, становить 1 на 13 трлн. Якщо зробити це в перспективі, ви приблизно в 44 500 разів більше шансів виграти джекпот Powerball за допомогою одного лотерейного квитка, ніж для того, щоб вибрати правильний хеш за один раз. На щастя, гірничі комп'ютерні системи виплювали багато, набагато більше хеш-можливостей. Тим не менш, для видобутку біткойна потрібні величезні обсяги енергії та складні обчислювальні пристрої, але про це також пізніше.
Рівень складності коригується кожні 2016 блоки або приблизно кожні 2 тижні з метою збереження ставок видобутку постійними. Тобто, чим більше шахтарів змагається за рішення, тим складнішою буде проблема. Справедливе і протилежне. Якщо обчислювальна потужність знята з мережі, складність регулюється вниз, щоб полегшити видобуток.
Поясніть, як мені п'ять (ELI5)
Ось корисна аналогія для розгляду:
"Скажіть, я кажу трьом друзям, що я думаю про число від 1 до 100, і я записую це число на аркуші паперу і запечатую його в конверті. Мої друзі не повинні вгадувати точну кількість, вони просто повинні бути першою людиною, яка здогадається будь-яке число, яке менше або дорівнює числу, про яке я думаю. І немає обмежень у тому, скільки здогадок вони отримують.
"Скажімо, я думаю про число 19. Якщо Друг A здогадається 21, він програє, тому що 21> 19. Якщо Друг В здогадається 16, а Друг С здогадається 12, то вони обоє теоретично дійшли до життєздатних відповідей, тому що 16 < 19 та 12 <19. Немає додаткового кредиту для Друга B, навіть якщо відповідь B була ближче до цільової відповіді 19.
"Тепер уявіть, що я ставлю питання" здогадайтесь, про яке число я думаю ", але я не прошу лише трьох друзів, і я не думаю про число від 1 до 100. Швидше, я прошу мільйони майбутніх шахтарів, і я думаю про 64-значне шістнадцяткове число. Тепер ви бачите, що вгадати правильну відповідь буде надзвичайно важко ".
Як можна змагатися з мільйонами шахтарів?
Якщо 1 з 13 трильйонів не здається досить складним, як це, ось привід для вилову. Не тільки шахтарі біткойна повинні придумати правильний хеш, але вони також повинні бути першими.
Оскільки майнінг біткойна - це загадкові здогадки, то, щоб дійти правильної відповіді перед іншим шахтарем, майже все стосується того, наскільки швидко ваш комп'ютер може робити хеши. Лише десять років тому видобуток біткойна можна було проводити конкурентоспроможно на звичайних настільних комп’ютерах. Однак з часом шахтарі зрозуміли, що графічні картки, які зазвичай використовуються для відеоігор, ефективніше в майнінгу, ніж настільні комп'ютери та графічні процесори (GPU), які домінують у грі. У 2013 році шахтарі біткойна почали максимально ефективно використовувати комп’ютери, розроблені спеціально для видобутку криптовалюти, які називаються прикладними інтегральними схемами (ASIC). Вони можуть коштувати від кількох сотень доларів до десятків тисяч. З іншого боку, враховуючи, що поточна ціна біткойна на момент написання цього документа становить приблизно 9, 330 доларів, і що винагорода за заповнення блоку становить 12, 5 монет, або близько 117 000 доларів, передова інвестиція в дорогий ASIC, в кінцевому рахунку, може бути корисною.
Сьогодні видобуток біткойна настільки конкурентоспроможний, що його можна вигідно здійснити лише за допомогою найсучасніших ASIC. Під час використання настільних комп’ютерів, графічних процесорів чи старих моделей ASIC вартість споживання енергії фактично перевищує отриманий дохід. Навіть з найновішим підрозділом у вашому розпорядженні, одного комп’ютера рідко вистачає, щоб конкурувати з тим, що шахтарі називають "майнінг-пулами".
Гірничий пул - це група шахтарів, які поєднують свої обчислювальні потужності і розділяють видобутий біткойн між учасниками. Непропорційно велика кількість блоків видобувається басейнами, а не окремими шахтарями. У деякі моменти історії біткойна видобувні пули та компанії представляли приблизно 80% до 90% обчислювальної здатності біткойна.
Чи стійкий майнінг Bitcoin?
Від 1 до 13 трильйонів шансів, масштабування рівня складності та масивної мережі користувачів, що перевіряють транзакції, один блок транзакцій перевіряється приблизно кожні 10 хвилин. Але важливо пам’ятати, що 10 хвилин - це мета, а не правило.
Мережа біткойн може обробляти близько семи транзакцій в секунду, при цьому транзакції реєструються в блокчейні кожні 10 хвилин. Для порівняння, Visa може обробляти десь близько 24 000 транзакцій в секунду. Оскільки мережа користувачів біткойна продовжує зростати, однак кількість транзакцій, здійснених за 10 хвилин, з часом перевищить кількість транзакцій, які можна обробити за 10 хвилин. З цього моменту час очікування транзакцій розпочнеться і продовжить збільшуватись, якщо не буде внесено змін до протоколу bitcoin.
Ця проблема в основі протоколу Bitcoin відома як "масштабування". Хоча шахтарі біткойна зазвичай погоджуються, що щось потрібно зробити для вирішення масштабування, є менше консенсусу щодо того, як це зробити. Для вирішення проблеми масштабування запропоновано два основні рішення. Розробники запропонували або (1) зменшити кількість даних, необхідних для перевірки кожного блоку, або (2) збільшити кількість транзакцій, які кожен блок може зберігати. Маючи менше даних для перевірки на блок, Рішення 1 зробить операції швидшими та дешевшими для шахтарів. Рішення 2 стосується масштабування, дозволяючи обробляти більше інформації кожні 10 хвилин, збільшуючи розмір блоку.
У липні 2017 року шахтарі біткойна та гірничі компанії, що представляють приблизно 80% до 90% обчислювальної потужності мережі, проголосували за включення програми, яка зменшила б кількість даних, необхідних для перевірки кожного блоку. Тобто вони пішли з Рішенням 1.
Програма, яку шахтарі проголосували за додавання до протоколу Bitcoin, називається відокремленим свідком, або SegWit. Цей термін являє собою об'єднання відокремлених, що означає «відокремити», і «Свідок», що означає «підписи на біткойн-транзакції». Тоді відокремлений свідок означає відокремити підписи транзакцій від блоку - і прикріпити їх як розширений блок. Хоча додавання однієї програми до протоколу біткойн може не виглядати сильно на шляху рішення, дані підписів, за оцінками, становлять до 65% даних, що обробляються в кожному блоці транзакцій.
Менш ніж через місяць у серпні 2017 року група шахтарів та розробників ініціювала жорсткий форк, залишивши мережу біткойн для створення нової валюти, використовуючи ту саму кодову базу, що і біткойн. Незважаючи на те, що ця група погодилася з необхідністю рішення щодо масштабування, вони побоювалися, що використання технології відокремлених свідків не зможе повністю вирішити проблему масштабування.
Натомість вони вийшли з рішенням 2. Отримана валюта, що називається "готівкою з біткойна", збільшила кількість блоків до 8 Мб, щоб прискорити процес перевірки, щоб забезпечити виконання близько 2 мільйонів транзакцій на день. 6 листопада 2019 року Bitcoin Cash оцінили приблизно в $ 302 до приблизно $ 33030.
