Kopalnia bitcoinów
Co to jest wydobywanie bitcoinów?
Jest szansa, że usłyszysz zwrot „wydobywanie bitcoinów”, a Twój umysł zacznie wędrować ku zachodnim fantazjom o kilofach, brudzie i uderzaniu bogatym. Jak się okazuje, ta analogia nie jest zbyt odległa.
Wydobywanie bitcoinów jest wykonywane przez komputery o dużej mocy, które rozwiązują złożone obliczeniowe problemy matematyczne; problemy te są tak złożone, że nie można ich rozwiązać ręcznie i są na tyle skomplikowane, że obciążają nawet niezwykle wydajne komputery.
Kluczowe wnioski
- Wydobywanie bitcoinów to proces tworzenia nowych bitcoinów poprzez rozwiązanie zagadki obliczeniowej.
- Wydobywanie bitcoinów jest niezbędne do prowadzenia księgi transakcji, na której opiera się bitcoin.
- W ciągu ostatnich kilku lat górnicy stali się bardzo wyrafinowani, używając skomplikowanych maszyn w celu przyspieszenia operacji wydobywczych.
Wynik wydobywania bitcoinów jest dwojaki. Po pierwsze, kiedy komputery rozwiązują te złożone problemy matematyczne w sieci bitcoin, wytwarzają nowe bitcoiny (podobnie jak w przypadku operacji wydobywczej wydobywającej złoto z ziemi). Po drugie, rozwiązując obliczeniowe problemy matematyczne, kopacze bitcoinów sprawiają, że sieć płatności bitcoin jest godna zaufania i bezpieczna, weryfikując informacje o transakcjach.
Kiedy ktoś wysyła bitcoiny w dowolne miejsce, nazywa się to transakcją. Transakcje dokonywane w sklepie lub online są dokumentowane przez banki, systemy punktów sprzedaży i fizyczne pokwitowania. Górnicy bitcoinów osiągają to samo, łącząc transakcje w „bloki” i dodając je do publicznego rejestru zwanego „ blockchain ”. Węzły następnie przechowują zapisy tych bloków, aby można je było zweryfikować w przyszłości.
Kiedy górnicy bitcoinów dodają nowy blok transakcji do łańcucha bloków, częścią ich pracy jest upewnienie się, że te transakcje są dokładne. W szczególności górnicy bitcoinów upewniają się, że bitcoin nie jest duplikowany, co jest unikalnym dziwactwem walut cyfrowych zwanym „ podwójnym wydatkiem”. „W przypadku walut drukowanych podrabianie jest zawsze problemem. Ale ogólnie rzecz biorąc, gdy wydasz 20 dolarów w sklepie, rachunek jest w rękach sprzedawcy. Jednak w przypadku waluty cyfrowej to inna historia.
Informacje cyfrowe można odtworzyć stosunkowo łatwo, więc w przypadku Bitcoin i innych walut cyfrowych istnieje ryzyko, że wydający może wykonać kopię swojego bitcoina i wysłać go innej osobie, wciąż trzymając oryginał.
Uwagi specjalne
Nagradzanie górników bitcoinów
Przy aż 300 000 zakupów i sprzedaży w ciągu jednego dnia weryfikacja każdej z tych transakcji może być dla górników dużym nakładem pracy. W ramach rekompensaty za swoje wysiłki górnicy otrzymują bitcoiny za każdym razem, gdy dodają nowy blok transakcji do łańcucha blokowego.
Ilość nowych bitcoinów wydanych z każdym wydobytym blokiem nazywana jest „nagrodą za blok”. Nagroda blokowa jest zmniejszana o połowę co 210 000 bloków (lub mniej więcej co 4 lata). W 2009 roku było to 50. W 2013 roku było to 25, w 2018 było to 12,5, aw maju 2020 spadło o połowę do 6,25.
Bitcoin z powodzeniem zmniejszył o połowę swoją nagrodę za wydobycie – z 12,5 do 6,25 – po raz trzeci 11 maja 2020 r.
System ten będzie obowiązywał do około 2140 r. W tym momencie górnicy zostaną nagrodzeni opłatami za przetwarzanie transakcji, które zapłacą użytkownicy sieci. Opłaty te zapewniają, że górnicy nadal mają motywację do wydobywania i utrzymywania sieci. Chodzi o to, że rywalizacja o te opłaty spowoduje, że pozostaną one na niskim poziomie po zakończeniu o połowę.
Te połowy zmniejszają tempo tworzenia nowych monet, a tym samym zmniejszają dostępną podaż. Może to mieć pewne konsekwencje dla inwestorów, ponieważ inne aktywa o niskiej podaży – takie jak złoto – mogą mieć wysoki popyt i powodować wzrost cen. Przy tym tempie zmniejszania się o połowę, całkowita liczba bitcoinów w obiegu osiągnie limit 21 milionów, co sprawi, że waluta będzie całkowicie ograniczona i potencjalnie bardziej wartościowa z upływem czasu.
Weryfikacja transakcji Bitcoin
Aby kopacze bitcoinów faktycznie zarabiali bitcoiny na weryfikowaniu transakcji, muszą wystąpić dwie rzeczy. Najpierw muszą zweryfikować transakcje o wartości jednego megabajta (MB), które teoretycznie mogą być tak małe jak jedna transakcja, ale częściej kilka tysięcy, w zależności od tego, ile danych przechowuje każda transakcja.
Po drugie, aby dodać blok transakcji do łańcucha bloków, górnicy muszą rozwiązać złożony obliczeniowy problem matematyczny, zwany także „dowodem pracy”. W rzeczywistości próbują wymyślić 64-cyfrową liczbę szesnastkową, zwaną „hashem”, która jest mniejsza lub równa docelowej wartości hash. Zasadniczo komputer górnika wypluwa skróty w różnym tempie – w megahashach na sekundę (MH / s), gigahashach na sekundę (GH / s) lub terahashach na sekundę (TH / s) – w zależności od jednostki, odgadując wszystkie możliwe 64- cyfry, aż dojdą do rozwiązania. Innymi słowy, to hazard.
Poziom trudności ostatniego bloku z sierpnia 2020 roku to ponad 16 bilionów. Oznacza to, że prawdopodobieństwo, że komputer wygeneruje wartość skrótu poniżej celu, wynosi 1 do 16 bilionów. Ujmując to z perspektywy, prawdopodobieństwo wygrania kumulacji Powerball za pomocą jednego kuponu na loterię jest około 44,500 razy większe niż wybranie prawidłowego hasha za jednym razem. Na szczęście kopalne systemy komputerowe wypluwają wiele możliwości mieszania. Niemniej jednak wydobywanie bitcoinów wymaga ogromnych ilości energii i wyrafinowanych operacji obliczeniowych.
Poziom trudności jest dostosowywany co 2016 bloków lub mniej więcej co 2 tygodnie w celu utrzymania stałego tempa wydobywania. Oznacza to, że im więcej górników istnieją konkurencyjne rozwiązania, tym trudniej będzie problem. Jest też odwrotnie. Jeśli moc obliczeniowa zostanie odłączona od sieci, trudność dostosowuje się w dół, aby ułatwić wydobycie.
Bitcoin Mining Analogia
Powiedzmy, że powiem trzem przyjaciołom, że myślę o liczbie od 1 do 100, i piszę ją na kartce papieru i zaklejam w kopercie. Moi przyjaciele nie muszą zgadywać dokładnej liczby, po prostu muszą być pierwszą osobą, która odgadnie dowolną liczbę, która jest mniejsza lub równa liczbie, o której myślę. I nie ma ograniczeń co do liczby możliwych przypuszczeń.
Powiedzmy, że myślę o liczbie 19. Jeśli Przyjaciel A zgadnie 21, przegrywa, ponieważ 21> 19. Jeśli Przyjaciel B zgadnie, że 16, a Przyjaciel C – 12, to obaj teoretycznie doszli do realnych odpowiedzi, ponieważ 16 <19 i 12 <19. Nie ma „ dodatkowego uznania ” dla znajomego B, mimo że odpowiedź B była bliższa docelowej odpowiedzi 19.
Teraz wyobraź sobie, że zadaję pytanie „zgadnij, o jakiej liczbie myślę”, ale nie pytam tylko trzech znajomych i nie myślę o liczbie od 1 do 100. Raczej pytam miliony przyszłych górników i myślę o 64-cyfrowej liczbie szesnastkowej. Teraz widzisz, że odgadnięcie właściwej odpowiedzi będzie niezwykle trudne.
Górnicy bitcoinów nie tylko muszą wymyślić odpowiedni hash, ale także muszą być pierwszymi, którzy to zrobią.
Ponieważ wydobywanie bitcoinów jest zasadniczo zgadywaniem, znalezienie właściwej odpowiedzi, zanim inny górnik będzie miał prawie wszystko związane z tym, jak szybko Twój komputer może generować hashe. Jeszcze dziesięć lat temu wydobywanie bitcoinów można było przeprowadzić w sposób konkurencyjny na zwykłych komputerach stacjonarnych. Z czasem jednak górnicy zdali sobie sprawę, że karty graficzne powszechnie używane w grach wideo są bardziej efektywne i zaczęli dominować w grze. W 2013 roku górnicy bitcoinów zaczęli używać komputerów zaprojektowanych specjalnie do wydobywania kryptowaluty tak wydajnie, jak to tylko możliwe, zwanych układami scalonymi specyficznymi dla aplikacji (ASIC). Mogą one wynosić od kilkuset dolarów do kilkudziesięciu tysięcy, ale ich efektywność w wydobywaniu bitcoinów jest lepsza.
Obecnie wydobywanie bitcoinów jest tak konkurencyjne, że można to zrobić z zyskiem tylko z najbardziej aktualnymi ASIC. Podczas korzystania z komputerów stacjonarnych, procesorów graficznych lub starszych modeli układów ASIC koszt zużycia energii w rzeczywistości przekracza generowane przychody. Nawet mając do dyspozycji najnowszą jednostkę, jeden komputer rzadko jest wystarczający, aby konkurować z tym, co górnicy nazywają „basenami wydobywczymi”.
Basen górniczy jest grupa górników, którzy łączą swoją moc obliczeniową i podzielić wydobywany Bitcoin pomiędzy uczestnikami. Nieproporcjonalnie duża liczba bloków jest wydobywana przez pule, a nie przez pojedynczych górników. Pule wydobywcze i firmy reprezentują duży procent mocy obliczeniowej bitcoina.
Bitcoin a tradycyjne waluty
Konsumenci zwykle ufają drukowanym walutom. Dzieje się tak, ponieważ dolar amerykański jest wspierany przez bank centralny USA, zwany Rezerwą Federalną. Oprócz wielu innych obowiązków Rezerwa Federalna reguluje produkcję nowych pieniędzy, a rząd federalny ściga użycie fałszywej waluty.5
Nawet płatności cyfrowe przy użyciu dolara amerykańskiego są obsługiwane przez centralny organ. Na przykład, gdy dokonujesz zakupu online przy użyciu karty debetowej lub kredytowej, transakcja ta jest przetwarzana przez firmę przetwarzającą płatności (taką jak Mastercard lub Visa). Oprócz rejestrowania historii transakcji firmy te sprawdzają, czy transakcje nie są fałszywe, co jest jednym z powodów, dla których Twoja karta debetowa lub kredytowa może zostać zawieszona podczas podróży.
Z drugiej strony Bitcoin nie jest regulowany przez centralny organ. Zamiast tego bitcoin jest obsługiwany przez miliony komputerów na całym świecie zwanych „węzłami”. Ta sieć komputerów pełni tę samą funkcję co Rezerwa Federalna, Visa i Mastercard, ale z kilkoma kluczowymi różnicami. Węzły przechowują informacje o wcześniejszych transakcjach i pomagają zweryfikować ich autentyczność. Jednak w przeciwieństwie do tych organów centralnych, węzły bitcoin są rozproszone po całym świecie i rejestrują dane transakcji na publicznej liście, do której każdy może uzyskać dostęp.
Historia wydobycia bitcoinów
Od 1 do 16 bilionów kursów, skalowanie poziomów trudności i ogromna sieć użytkowników weryfikujących transakcje, jeden blok transakcji jest weryfikowany mniej więcej co 10 minut.4 Należy jednak pamiętać, że 10 minut to cel, a nie reguła.
Sieć bitcoin przetwarza obecnie prawie cztery transakcje na sekundę od sierpnia 2020 r., A transakcje są rejestrowane w łańcuchu bloków co 10 minut. Dla porównania Visa może przetwarzać około 65 000 transakcji na sekundę. Ponieważ jednak sieć użytkowników bitcoinów stale się rozwija, liczba transakcji dokonywanych w ciągu 10 minut ostatecznie przekroczy liczbę transakcji, które można przetworzyć w ciągu 10 minut. W tym momencie czas oczekiwania na transakcje zacznie się i będzie się wydłużał, chyba że nastąpi zmiana w protokole bitcoin.
Ten problem w sercu protokołu bitcoin jest znany jako „skalowanie”. Podczas gdy górnicy bitcoinów generalnie zgadzają się, że należy coś zrobić, aby rozwiązać problem skalowania, jest mniej zgody co do tego, jak to zrobić. Zaproponowano dwa główne rozwiązania problemu skalowania. Programiści zasugerowali albo (1) utworzenie dodatkowej warstwy „poza łańcuchem” dla Bitcoin, która umożliwiłaby szybsze transakcje, które mogą być później zweryfikowane przez łańcuch bloków, albo (2) zwiększenie liczby transakcji, które każdy blok może przechowywać. Mając mniej danych do zweryfikowania na blok, Rozwiązanie 1 sprawiłoby, że transakcje byłyby szybsze i tańsze dla górników. Rozwiązanie 2 radziłoby sobie ze skalowaniem, umożliwiając przetwarzanie większej ilości informacji co 10 minut poprzez zwiększenie rozmiaru bloku.
W Górnicy bitcoinów i firmy wydobywcze reprezentujące około 80% do 90% mocy obliczeniowej sieci głosowali za wprowadzeniem programu, który zmniejszyłby ilość danych potrzebnych do weryfikacji każdego bloku.
Program, który górnicy głosowali za dodaniem do protokołu bitcoin, nazywa się segregowanym świadkiem lub SegWit. Termin ten jest połączeniem terminów Segregated, co oznacza „oddzielić” i Witness, co oznacza „podpisy transakcji bitcoin”. Oddzielny świadek oznacza zatem oddzielenie podpisów transakcji od bloku – i dołączenie ich jako rozszerzonego bloku. Chociaż dodanie pojedynczego programu do protokołu bitcoin może nie wydawać się zbyt dużym rozwiązaniem, oszacowano, że dane podpisu stanowią do 65% danych przetwarzanych w każdym bloku transakcji.
Niecały miesiąc później, w sierpniu 2017 r., Grupa górników i programistów zainicjowała hard fork, opuszczając sieć bitcoin, aby stworzyć nową walutę przy użyciu tego samego kodu co bitcoin. Chociaż ta grupa zgodziła się z potrzebą rozwiązania problemu skalowania, obawiała się, że przyjęcie technologii oddzielnego świadka nie rozwiąże w pełni problemu skalowania.
Zamiast tego zdecydowali się na rozwiązanie 2. Powstała waluta, zwana „bitcoin cash”, zwiększyła rozmiar bloku do 8 MB, aby przyspieszyć proces weryfikacji i umożliwić wykonanie około 2 milionów transakcji dziennie.16 sierpnia 2020 r. Bitcoin Cash został wyceniony na około 302 USD do około 11800 USD za Bitcoin.2