Има вероятност да чуете фразата „добив на биткойни“ и умът ви започва да се скита на западната фантазия за кирки, мръсотия и да я удря богата. Както се оказва, тази аналогия не е твърде далеч.
Далеч по-малко бляскав, но също толкова несигурен, добивът на биткойни се осъществява от мощни компютри, които решават сложни изчислителни математически проблеми (тоест толкова сложни, че не могат да бъдат решени на ръка и наистина достатъчно сложни за облагане с данъци дори на невероятно мощни компютри). Късметът и работата, изисквани от компютър за решаване на един от тези проблеми, е еквивалент на миньор, който удря злато в земята - докато копае в пясъчна кутия. По време на писането шансът компютърът да реши един от тези проблеми е около 1 на 13 трилиона, но повече за това по-късно.
Резултатът от "добив на биткойни" е двоен. Първо, когато компютрите решават тези сложни математически проблеми в биткойн мрежата, те произвеждат нов биткойн (когато се отнасят до самите отделни монети, „биткойн“ обикновено се появява без капитализация), не за разлика от това, когато минна операция извлича злато от земята. И второ, решавайки изчислителни задачи по математика, миньорите на биткойн правят мрежата за плащане на биткойн надеждна и сигурна, като проверяват информацията за транзакциите.
Има голям шанс всичко това да има толкова много смисъл. За да обясним по-подробно как работи добивът на биткойн, нека започнем с процес, който е малко по-близо до дома: регулирането на печатна валута.
Основи на биткойн: как биткойн се различава от традиционните валути
Потребителите са склонни да се доверяват на печатни валути, поне в Съединените щати. Това е така, защото щатският долар е подкрепен от централна банка, наречена Федерален резерв. В допълнение към редица други отговорности, Федералният резерв регулира производството на нови пари, а федералното правителство преследва използването на фалшива валута.
Дори цифровите плащания с помощта на щатския долар са подкрепени от централен орган. Когато направите онлайн покупка, използвайки вашата дебитна или кредитна карта, например, тази транзакция се обработва от компания за обработка на плащания като Mastercard или Visa. Освен че записват историята на транзакциите ви, тези компании потвърждават, че транзакциите не са измамни, което е една от причините вашата дебитна или кредитна карта да бъде спряна по време на пътуване.
От друга страна, биткойнът не се регулира от централен орган. Вместо това биткойн се поддържа от милиони компютри по целия свят, наречени „възли“. Тази мрежа от компютри изпълнява същата функция като Федералния резерв, Visa и Mastercard, но с няколко ключови разлики. Възлите съхраняват информация за предишни транзакции и помагат да се провери тяхната автентичност. За разлика от тези централни органи обаче, биткойн възлите са разпространени по целия свят и записват данни за транзакциите в публичен списък, до който могат да бъдат достъпни всеки, дори и вие.
Основи на биткойн: Какво представлява майнингът на криптовалути?
Когато някой прави покупка или продажба с помощта на биткойни, ние наричаме това „транзакция“. Транзакциите, извършвани в магазина и онлайн, се документират от банки, системи за продажба и физически разписки. Миньорите на биткойн постигат същия ефект без тези институции, като обединяват транзакциите заедно в „блокове“ и ги добавят към публичен запис, наречен „блокчейн“. Възлите след това поддържат записи на тези блокове, така че да могат да бъдат проверени в бъдеще.
Когато миньорите на bitcoin добавят нов блок транзакции към blockchain, част от тяхната задача е да се уверят, че тези транзакции са точни. (Повече за магията как се случва това за секунда.) По-специално, миньорите на биткойн се уверяват, че биткойнът не се дублира, уникална измислица от цифрови валути, наречена „двойно разходване“. С печатни валути дублирането на парите не е проблем. След като харчите 20 долара в магазина, тази сметка е в ръцете на чиновника. С цифровата валута обаче това е различна история.
Цифровата информация може да бъде възпроизведена сравнително лесно, така че при биткойн и други цифрови валути съществува риск даден транслятор да направи копие на своя биткойн и да го изпрати на друга страна, докато все още държи на оригинала. Да се върнем за момент на печатната валута и да кажем, че някой се опита да дублира сметката си от 20 долара, за да изразходва както оригинала, така и фалшификата в магазин за хранителни стоки. Ако чиновник знаеше, че клиентите дублират пари, единственото, което трябваше да направи, е да погледне серийните номера на сметките. Ако числата бяха идентични, чиновникът щеше да знае, че парите са дублирани. Тази аналогия е подобна на това, което прави миньор за биткойни, когато проверяват нови транзакции.
Награждаване на миньори
С толкова 500 000 покупки и продажби, които се извършват за един ден, обаче, проверката на всяка от тези транзакции може да бъде много работа за миньорите, което се получава при една друга ключова разлика между миньорите на биткойни и Федералния резерв, Mastercard или Visa. Като компенсация за техните усилия миньорите получават биткойни винаги, когато добавят нов блок транзакции към блокчейна. Количеството нов биткойн, освободен с всеки миниран блок, се нарича „награда за блок“. Наградата за блок се намалява наполовина на всеки 210 000 блока или приблизително на всеки 4 години. През 2009 г. беше 50. През 2013 г. беше 25, през 2018 г. беше 12, 5, а някъде в средата на 2020 г. ще намалее наполовина до 6, 25.
При тази скорост на наполовина, общият брой на биткойн в обращение ще се приближи до лимит от 21 милиона, което прави валутата по-оскъдна и ценна във времето, но и по-скъпа за производството на миньори.
Как работи майнинг на биткойн?
Ето уловката. За да могат миньорите на биткойн реално да спечелят биткойн от проверка на транзакции, трябва да се случат две неща. Първо, те трябва да проверят транзакциите на стойност 1 мегабайт (MB), които теоретично могат да бъдат толкова малки, колкото 1 транзакция, но по-често са няколко хиляди, в зависимост от това колко данни съхранява всяка транзакция. Това е лесната част.
Второ, за да добавят блок транзакции към blockchain, миньорите трябва да решат сложен изчислителен математически проблем, наричан още „доказателство за работа“. Това, което всъщност правят, се опитва да излезе с 64-цифрено шестнадесетично число, наречено „хеш“, което е по-малко или равно на целевия хеш. По принцип компютърът на миньор разпръсква хешове със скорост мегахаши в секунда (MH / s), гигахаши в секунда (GH / s) или дори терахаши в секунда (TH / s) в зависимост от единицата, отгатвайки всички възможни 64- цифрови числа, докато стигнат до решение. С други думи, това е хазарт.
Нивото на трудност на най-новия блок към момента на писане е повече от 13 трилиона. Тоест шансът компютър да произведе хеш под целта е 1 на 13 трилиона. Казано в перспектива, има около 44 500 пъти по-голяма вероятност да спечелите джакпота Powerball с един лотарен билет, отколкото да изберете правилния хеш при един опит. За щастие, минните компютърни системи изплюват много, много повече възможности за хеш от това. Независимо от това, добивът на биткойни изисква огромни количества енергия и сложни компютърни устройства, но повече за това по-късно.
Нивото на трудност се коригира на всеки 2016 блок или приблизително на всеки 2 седмици, с цел поддържане на темповете на минното дело постоянно. Тоест, колкото повече миньори се състезават за решение, толкова по-труден ще стане проблемът. Вярно е и обратното. Ако изчислителната мощност се отнеме от мрежата, трудността се настройва надолу, за да се улесни добивът.
Обяснете, като че съм пет (ELI5)
Ето една полезна аналогия за обмисляне:
"Кажете, че казвам на трима приятели, че мисля за число между 1 и 100, и пиша това число на лист хартия и го запечатвам в плик. Моите приятели не трябва да гадаят точния номер, те просто трябва да бъде първият човек, който познае всяко число, което е по-малко или равно на числото, за което се сещам. И няма ограничение в броя на предположенията, които получават.
„Да речем, че мисля за числото 19. Ако Friend A познае 21, те губят, защото 21> 19. Ако Friend B познае 16, а Friend C предположи 12, двамата теоретично са стигнали до надеждни отговори, защото 16 < 19 и 12 <19. Няма „допълнителен кредит“ за приятел Б, въпреки че отговорът на Б е по-близо до целевия отговор от 19.
„А сега си представете, че поставям въпроса„ познайте какво число мисля “, но не питам само трима приятели и не мисля за число между 1 и 100. По-скоро питам милиони от евентуални миньори и мисля за 64-цифрено шестнадесетично число. Сега виждате, че ще бъде изключително трудно да отгатнете правилния отговор."
Как можете да се състезавате с милиони миньори?
Ако 1 на 13 трилиона не звучи достатъчно трудно, както е, тук е уловката на улова. Не само миньорите на биткойни трябва да измислят правилния хеш, но и трябва да бъдат първите, които го правят.
Тъй като извличането на биткойни по същество е догадки, достигането до правилния отговор преди друг миньор има почти всичко общо с това колко бързо вашият компютър може да произвежда хеши. Само преди десетилетие извличането на биткойн може да се извършва конкурентно на нормални настолни компютри. С течение на времето обаче миньорите разбрали, че графичните карти, които обикновено се използват за видеоигри, са по-ефективни при минно дело, отколкото настолните компютри и графичните процесорни единици (GPU) доминират в играта. През 2013 г. миньорите на биткойн започнаха да използват компютри, създадени специално за извличане на криптовалута, възможно най-ефективно, наречени интегрални схеми, специфични за приложението (ASIC). Те могат да варират от няколкостотин долара до десетки хиляди. От друга страна, като се има предвид, че текущата цена на биткойн към момента на писане е приблизително 9 330 долара и че наградата за завършване на блок е 12, 5 монети или близо 117 000 долара, предварително инвестиция в скъп ASIC може в крайна сметка да си струва.
Днес извличането на биткойни е толкова конкурентноспособно, че може да бъде изгодно само с най-съвременните ASIC. Когато използвате настолни компютри, графични процесори или по-стари модели на ASIC, цената на потреблението на енергия всъщност надвишава генерираните приходи. Дори и с най-новото устройство, което е на ваше разположение, един компютър рядко е достатъчен, за да се конкурира с това, което миньорите наричат „минни басейни“.
Миньорският пул е група от миньори, които комбинират изчислителната си мощност и разделят минирания биткойн между участниците. Непропорционално голям брой блокове се добиват от басейни, а не от отделни миньори. В някои моменти от историята на биткойн, минните пулове и компаниите представляват приблизително 80% до 90% от изчислителната мощност на биткойн.
Устойчив ли е Bitcoin Mining?
Между 1 на 13 трилиона коефициенти, мащабиране на нивата на трудност и масивната мрежа от потребители, проверяващи транзакции, един блок транзакции се проверява приблизително на всеки 10 минути. Но е важно да запомните, че 10 минути са цел, а не правило.
Мрежата на биткойни може да обработва около седем транзакции в секунда, като транзакциите се регистрират в блокчейн на всеки 10 минути. За сравнение Visa може да обработва някъде около 24 000 транзакции в секунда. Тъй като мрежата на потребителите на биткойн продължава да расте, броят на транзакциите, направени за 10 минути, в крайна сметка ще надвиши броя на транзакциите, които могат да бъдат обработени за 10 минути. В този момент времето за чакане на транзакциите ще започне и ще продължава да става по-дълго, освен ако не бъде направена промяна в биткойн протокола.
Този проблем в основата на биткойн протокола е известен като "мащабиране". Докато миньорите на биткойни като цяло са съгласни, че трябва да се направи нещо за справяне с мащабирането, има по-малко консенсус как да го направим. Предложени са две основни решения за справяне с проблема с мащабирането. Разработчиците предложиха или (1) да намалят количеството данни, необходими за проверка на всеки блок, или (2) да увеличат броя транзакции, които всеки блок може да съхранява. С по-малко данни за проверка на блок, Решение 1 би направило транзакциите по-бързи и по-евтини за миньорите. Решение 2 ще се справи с мащабирането, като позволява повече информация да се обработва на всеки 10 минути чрез увеличаване на размера на блока.
През юли 2017 г. миньорите на биткойн и минните компании, представляващи приблизително 80% до 90% от компютърната мощност на мрежата, гласуваха за включване на програма, която ще намали количеството данни, необходими за проверка на всеки блок. Тоест, те отидоха с Решение 1.
Програмата, която миньорите гласуват за добавяне към биткойн протокола, се нарича сегрегиран свидетел или SegWit. Този термин е обединение на Сегрегирано, което означава „да се разделят“ и „Свидетел“, което се отнася до „подписи върху биткойн транзакция“. Тогава отделеният свидетел означава да отдели подписите на транзакциите от блок - и да ги прикачи като разширен блок. Въпреки че добавянето на една програма към биткойн протокола може да не изглежда много по пътя на решението, данните за подписите се изчисляват, за да представляват до 65% от данните, обработени във всеки блок транзакции.
По-малко от месец по-късно през август 2017 г. група миньори и разработчици инициираха твърд вилък, оставяйки биткойн мрежата да създаде нова валута, използвайки същата кодова база като биткойн. Въпреки че тази група се съгласи с необходимостта от решение за мащабиране, те се притесниха, че възприемането на сегрегирана технология за свидетели няма да реши напълно проблема с мащабирането.
Вместо това те преминаха с решение 2. Получената валута, наречена „биткойн пари“, увеличи размера на блока до 8 MB, за да ускори процеса на проверка, за да позволи извършването на около 2 милиона транзакции на ден. На 6 ноември 2019 г. Bitcoin Cash беше оценен на около 302 долара до приблизително 9 330 долара.
