Скорее всего, вы слышите фразу «майнинг биткойнов», и ваш разум начинает блуждать по западной фантазии о кирках, грязи и ошеломляющих ее. Оказывается, эта аналогия не слишком далека.
Гораздо менее гламурный, но в то же время неуверенный майнинг биткойнов осуществляется мощными компьютерами, которые решают сложные вычислительные математические задачи (то есть настолько сложные, что их нельзя решить вручную, и даже достаточно сложные, чтобы обложить налогом даже невероятно мощные компьютеры). Удача и работа, необходимые компьютеру для решения одной из этих проблем, эквивалентны тому, как шахтер бьет золотом по земле - копаясь в песочнице. На момент написания статьи вероятность того, что компьютер решит одну из этих проблем, составляет примерно 1 к 13 триллионам, но об этом позже.
Результат «майнинга биткойнов» является двойным. Во-первых, когда компьютеры решают эти сложные математические задачи в сети Биткойн, они производят новый биткойн (при обращении к самим отдельным монетам «биткойн» обычно появляется без заглавных букв), что мало чем отличается от операции добычи, когда золото добывается из земли. И, во-вторых, решая математические задачи, майнеры биткойнов делают платежную сеть Биткойн надежной и безопасной, проверяя информацию о транзакциях.
Есть все шансы, что все это имело смысл. Чтобы более подробно объяснить, как работает биткойн-майнинг, давайте начнем с процесса, который немного ближе к дому: регулирование печатной валюты.
Основы биткойнов: чем биткойн отличается от традиционных валют
Потребители, как правило, доверяют печатным валютам, по крайней мере, в Соединенных Штатах. Это потому, что доллар США поддерживается центральным банком под названием Федеральный резерв. В дополнение к множеству других обязанностей, Федеральный резерв регулирует производство новых денег, а федеральное правительство преследует за использование поддельной валюты.
Даже цифровые платежи с использованием доллара США поддерживаются центральным органом. Например, когда вы совершаете онлайн-покупку с помощью своей дебетовой или кредитной карты, эта транзакция обрабатывается такой платежной компанией, как Mastercard или Visa. Помимо записи истории транзакций, эти компании проверяют, что транзакции не являются мошенническими, что является одной из причин, по которым ваша дебетовая или кредитная карта может быть приостановлена во время путешествия.
Биткойн, с другой стороны, не регулируется центральной властью. Вместо этого Биткойн поддерживается миллионами компьютеров по всему миру, которые называются «узлами». Эта сеть компьютеров выполняет те же функции, что и Федеральная резервная система, Visa и Mastercard, но с некоторыми ключевыми отличиями. Узлы хранят информацию о предыдущих транзакциях и помогают проверить их подлинность. Однако, в отличие от этих центральных органов, биткойн-узлы разбросаны по всему миру и записывают данные транзакций в общедоступный список, доступ к которому может получить кто угодно, даже вы.
Основы биткойнов: что такое майнинг криптовалюты?
Когда кто-то совершает покупку или продажу с использованием биткойнов, мы называем это «транзакцией». Транзакции, совершаемые в магазине и через Интернет, документируются банками, системами торговых точек и физическими квитанциями. Биткойн-майнеры достигают того же эффекта без этих учреждений, объединяя транзакции в «блоки» и добавляя их в общедоступную запись, называемую «блокчейн». Затем узлы поддерживают записи этих блоков, чтобы их можно было проверить в будущем.
Когда майнеры биткойнов добавляют новый блок транзакций в блокчейн, часть их работы заключается в обеспечении точности этих транзакций. (Подробнее о том, как это происходит за секунду.) В частности, майнеры биткойнов следят за тем, чтобы биткойны не дублировались, уникальная причуда цифровых валют, называемая «двойными расходами». В печатных валютах дублирование денег не является дублированием денег. вопрос. Как только вы потратите 20 долларов в магазине, этот счет будет в руках клерка. Однако с цифровой валютой дело обстоит иначе.
Цифровая информация может быть воспроизведена относительно легко, поэтому с биткойнами и другими цифровыми валютами существует риск того, что спонсор может сделать копию своего биткойна и отправить ее другой стороне, сохраняя при этом оригинал. Давайте на минутку вернемся к печатной валюте и скажем, что кто-то пытался продублировать свой счет на 20 долларов, чтобы потратить и оригинал, и поддельный в продуктовом магазине. Если бы клерк знал, что клиенты дублируют деньги, все, что им нужно было бы сделать, - это посмотреть серийные номера счетов. Если бы числа были идентичны, клерк знал бы, что деньги были продублированы. Эта аналогия аналогична действиям майнера биткойнов при проверке новых транзакций.
Награждение шахтеров
Однако, учитывая, что в течение одного дня совершается до 500 000 покупок и продаж, проверка каждой из этих транзакций может быть большой работой для майнеров, которые получают еще одно ключевое отличие между майнерами биткойнов и Федеральным резервом, Mastercard или Visa. В качестве компенсации за свои усилия майнеры награждаются биткойнами всякий раз, когда они добавляют новый блок транзакций в блокчейн. Количество новых биткойнов, выпущенных с каждым добываемым блоком, называется «вознаграждение за блок». Награда за блок уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков или примерно каждые 4 года. В 2009 году было 50. В 2013 году было 25, в 2018 году - 12, 5, а в середине 2020 года оно сократится вдвое до 6, 25.
При таких темпах вдвое общее количество биткойнов в обращении приблизится к пределу в 21 миллион, что сделает валюту более дефицитной и ценной с течением времени, а также более дорогостоящей для майнеров.
Как работает биткойн майнинг?
Вот подвох. Для того, чтобы майнеры биткойнов могли на самом деле заработать биткойны на проверке транзакций, должны произойти две вещи. Во-первых, они должны проверять транзакции стоимостью 1 мегабайт (МБ), которые теоретически могут составлять всего 1 транзакцию, но чаще всего несколько тысяч, в зависимости от того, сколько данных хранит каждая транзакция. Это легкая часть.
Во-вторых, чтобы добавить блок транзакций в блокчейн, майнеры должны решить сложную вычислительную математическую задачу, также называемую «доказательством работы». На самом деле они пытаются найти 64-значное шестнадцатеричное число, называемое «хеш», которое меньше или равно целевому хешу. В основном, компьютер майнера выплевывает хэши со скоростью мегахашей в секунду (МГ / с), гигахашей в секунду (ГХ / с) или даже терахашей в секунду (ТГ / с) в зависимости от единицы, угадывая все возможные 64- цифры до тех пор, пока они не достигнут решения. Другими словами, это азартная игра.
Уровень сложности самого последнего блока на момент написания статьи составляет более 13 трлн. То есть вероятность того, что компьютер произведет хэш ниже целевого значения, составляет 1 к 13 триллионам Для сравнения: вероятность выиграть джекпот Powerball с одним лотерейным билетом примерно в 44 500 раз выше, чем при выборе правильного хэша за одну попытку. К счастью, майнинговые компьютерные системы предоставляют намного больше возможностей хеширования, чем это. Тем не менее, майнинг для биткойнов требует огромного количества энергии и сложных компьютерных установок, но об этом позже.
Уровень сложности корректируется каждые 2016 блоков, или примерно каждые 2 недели, с целью поддержания постоянной скорости майнинга. То есть, чем больше майнеров будут бороться за решение, тем сложнее станет проблема. Обратное тоже верно. Если вычислительная мощность отбирается из сети, сложность корректируется вниз, чтобы облегчить майнинг.
Объясни это, как будто мне пять лет (ELI5)
Вот полезная аналогия для рассмотрения:
«Скажем, я говорю трем друзьям, что думаю о числе от 1 до 100, и пишу это число на листе бумаги и запечатываю его в конверт. Моим друзьям не нужно угадывать точное число, они просто должен быть первым, кто угадает любое число, которое меньше или равно числу, о котором я думаю. И нет предела тому, сколько предположений они получают.
«Допустим, я думаю о числе 19. Если Друг А угадывает 21, он проигрывает, потому что 21> 19. Если Друг Б угадывает 16, а Друг С угадывает 12, то они оба теоретически достигли жизнеспособных ответов, потому что 16 < 19 и 12 <19. Для Друга Б нет никакого «дополнительного кредита», хотя ответ Б был ближе к целевому ответу 19.
«Теперь представьте, что я задаю вопрос« угадай, какое число я имею в виду », но я не задаю только трех друзей и не думаю о числе от 1 до 100. Скорее, я спрашиваю миллионы». потенциальных шахтеров, и я думаю о шестнадцатеричном 64-значном числе. Теперь вы видите, что будет очень трудно угадать правильный ответ ».
Как вы можете конкурировать с миллионами шахтеров?
Если 1 из 13 триллионов не звучит достаточно сложно, как есть, вот улов для улова. Не только майнеры биткойнов должны придумать правильный хеш, но они также должны быть первыми, кто это сделает.
Поскольку добыча биткойнов - это, по сути, догадки, получение правильного ответа до того, как другой майнер имеет почти все, что связано с тем, насколько быстро ваш компьютер может производить хэши. Всего десять лет назад майнинг биткойнов можно было проводить на обычных настольных компьютерах. Однако со временем майнеры поняли, что видеокарты, обычно используемые для видеоигр, были более эффективными при майнинге, чем настольные компьютеры и графические процессоры (GPU), которые стали доминировать в игре. В 2013 году майнеры биткойнов начали использовать компьютеры, разработанные специально для майнинга криптовалюты с максимально возможной эффективностью, называемые специализированными интегральными схемами (ASIC). Они могут стоить от нескольких сотен долларов до десятков тысяч. С другой стороны, учитывая, что текущая цена биткойна на момент написания этой статьи составляет примерно 9 330 долларов, а вознаграждение за завершение блока составляет 12, 5 монет или около 117 000 долларов, авансовые инвестиции в дорогостоящий ASIC могут в конечном итоге стоить.
Сегодня майнинг биткойнов настолько конкурентен, что его можно выгодно делать только с самыми современными интегральными схемами. При использовании настольных компьютеров, графических процессоров или более старых моделей ASIC стоимость энергопотребления фактически превышает получаемый доход. Даже если в вашем распоряжении новейшее устройство, одного компьютера редко бывает достаточно, чтобы конкурировать с тем, что майнеры называют «майнинг-пулами».
Майнинг-пул - это группа майнеров, которые объединяют свои вычислительные мощности и делят добытый биткойн между участниками. Непропорционально большое количество блоков добывают пулы, а не отдельные майнеры. В некоторые моменты истории биткойнов пулы майнинга и компании составляли примерно от 80% до 90% вычислительной мощности биткойнов.
Является ли майнинг Биткойн устойчивым?
Между 1 к 13 триллионам шансов, масштабируемыми уровнями сложности и огромной сетью пользователей, проверяющих транзакции, один блок транзакций проверяется примерно каждые 10 минут. Но важно помнить, что 10 минут - это цель, а не правило.
Сеть биткойнов может обрабатывать около семи транзакций в секунду, причем транзакции регистрируются в блокчейне каждые 10 минут. Для сравнения, Visa может обрабатывать где-то около 24 000 транзакций в секунду. Однако, поскольку сеть пользователей биткойнов продолжает расти, количество транзакций, совершенных за 10 минут, в конечном итоге превысит количество транзакций, которые можно обработать за 10 минут. В этот момент время ожидания для транзакций начнется и продолжит увеличиваться, если в протокол биткойн не будут внесены изменения.
Эта проблема, лежащая в основе протокола биткойнов, известна как «масштабирование». Несмотря на то, что майнеры биткойнов в целом согласны с тем, что необходимо что-то предпринять, чтобы решить проблему масштабирования, нет единого мнения о том, как это сделать. Для решения проблемы масштабирования было предложено два основных решения. Разработчики предложили либо (1) уменьшить объем данных, необходимых для проверки каждого блока, либо (2) увеличить количество транзакций, которые может хранить каждый блок. При меньшем количестве данных для проверки на блок Решение 1 сделает транзакции быстрее и дешевле для майнеров. Решение 2 будет иметь дело с масштабированием, позволяя обрабатывать больше информации каждые 10 минут, увеличивая размер блока.
В июле 2017 года майнеры биткойнов и горнодобывающие компании, на долю которых приходится примерно 80-90% вычислительной мощности сети, проголосовали за включение программы, которая уменьшит объем данных, необходимых для проверки каждого блока. То есть они пошли с решением 1.
Программа, которую майнеры проголосовали за добавление в протокол биткойнов, называется отдельным свидетелем, или SegWit. Этот термин представляет собой объединение Segregated, что означает «отделять», и Witness, что означает «подписи в транзакции биткойн». Таким образом, Segregated Witness означает отделение сигнатур транзакций от блока и присоединение их в виде расширенного блока. Хотя добавление одной программы к протоколу биткойнов может показаться не слишком удачным решением, по оценкам, данные подписи составляют до 65% данных, обрабатываемых в каждом блоке транзакций.
Менее чем через месяц, в августе 2017 года, группа майнеров и разработчиков инициировала хард-форк, оставив сеть биткойнов для создания новой валюты, используя ту же кодовую базу, что и биткойн. Хотя эта группа согласилась с необходимостью решения проблемы масштабирования, они обеспокоены тем, что внедрение технологии раздельных свидетелей не полностью решит проблему масштабирования.
Вместо этого они применили решение 2. Полученная валюта, называемая «биткойн-наличными», увеличила размер блока до 8 МБ, чтобы ускорить процесс проверки и обеспечить выполнение около 2 миллионов транзакций в день. 6 ноября 2019 года Bitcoin Cash был оценен примерно в 302 доллара США, а примерно в 9, 330 долларов США.
