Těžba Bitcoinu: Kompletní průvodce

Těžba bitcoinů je proces, který ověřuje bitcoinové transakce a vydává nové bitcoiny (BTC) do oběhu.

Těžba Bitcoinu pomáhá:

• Motivovat těžaře, kteří navrhují a ověřují nové transakce pro blockchain bitcoinu.

• Zabezpečit blockchain bitcoinu proti útokům.

• Spravovat vytváření a tok nových jednotek kryptoměny bitcoin, které vstupují na trh poprvé.

Podobně jako při fyzické těžbě drahých kovů, jako je zlato, vyžaduje těžba bitcoinů specializovaný hardware, energii a trochu štěstí.

Místo lopat a pánví však těžaři bitcoinů mezi sebou soutěží pomocí speciálně vyvinutého výpočetního zařízení. 

Cílem každého těžaře je vyhrát soutěž založenou na kryptografii. Vítěz každého kola obdrží za své úsilí velmi žádanou odměnu v podobě bloku. Mají také právo navrhnout nový blok čekajících transakčních dat, které se připojí k blockchainu.

Pokud je to pro vás novinka, pokračujte ve čtení našeho kompletního průvodce těžbou bitcoinů níže.

Pokud však chcete získat hlubší a technicky zaměřené znalosti, možná vás bude zajímat náš článek Jak kryptoměny využívají kryptografii?

Než se pustíme do mechanismů fungování bitcoinu, je důležité pochopit, proč se vůbec těží bitcoiny.

Síť Bitcoin není spravována centrální bankou, mocným miliardářem ani zprostředkovatelskou finanční institucí. Je spravován kolektivně dobrovolníky z celého světa a připojit se může kdokoli. 

To znamená, že aby mohl Bitcoin fungovat, závisí na spolupráci svých uživatelů. Za to, že věnují výkon svých počítačů ověřování transakcí, protokol odměňuje těžaře novými jednotkami kryptoměny bitcoin. 

Motivováním ke spolupráci těžaři kolektivně pomáhají zabezpečit síť tím, že útočníkům znemožňují získat nad ní většinovou kontrolu, protože by to bylo příliš nákladné.

Abychom lépe porozuměli decentralizaci bitcoinu, podívejme se na tradiční, centrálně řízenou společnost, jako je Uber. 

Představte si, že by Uber byl spravován kolektivně miliony taxikářů a uživatelů aplikace, namísto vybranou skupinou vrcholových manažerů. V tomto decentralizovanějším modelu Uberu by se všechny zúčastněné strany společně dohodly na tom, jak budou řidiči placeni a jak bude fungovat aplikace pro objednávání vozů – namísto toho, aby tyto rozhodnutí za ně činil výkonný tým.

Kromě toho namísto toho, aby společnost spravovala důležité funkce, jako je administrativa a vývoj aplikací, mohl by k těmto funkcím přispívat kdokoli na světě z domova pomocí vlastních zařízení. To by mohlo vytvořit mnohem přístupnější a transparentnější ekosystém pro všechny.  

Všechno to však může vyvolat některé závažné otázky: pokud se do sítě může zapojit kdokoli a neexistuje žádná jediná autorita, která by dohlížela na její fungování, jak lze odradit nepoctivé osoby od pokusů o narušení sítě a jak lze zajistit, aby všichni efektivně spolupracovali?

Zde přichází na řadu konsensuální mechanismus blockchainu.

Zjednodušeně řečeno, těžba bitcoinů je závod o výhru v loterii, která se opakuje přibližně jednou za deset minut.

To zahrnuje, že těžaři používají specializované stroje ke generování náhodných hodnot. Kdo dosáhne hodnoty vyšší než cílová hodnota, vyhrává. Problémem je, že těžaři nemají žádnou kontrolu nad hodnotami, které vytvářejí. Musí prostě pokračovat v generování nových hodnot v naději, že nakonec narazí na tu vítěznou.

Jakmile to někdo udělá, vysílá svou hodnotu všem ostatním těžařům v síti, aby ověřili její platnost.

Snadnější způsob, jak tento proces pochopit, je představit si tisíce lidí, kteří se současně snaží vyřešit Rubikovu kostku se zavázanýma očima. 

Na začátku má každý hráč svou vlastní kostku, která je stejně pomíchaná. Jakmile soutěž začne, všichni začnou náhodně otáčet kostkami, dokud rozhodčí nevyhlásí vítěze. Ostatní soutěžící si sundají pásky z očí a zkontrolují kostku vítěze, aby ověřili její správnost. Pak soutěž začíná znovu.

Dává to zatím smysl? Pojďme se ponořit trochu hlouběji. 

Konkrétněji řečeno, těžaři mezi sebou soutěží pomocí speciálně navržených počítačů, které generují kryptografické hashové hodnoty – obvykle mnoho milionů za sekundu – v naději, že jako první uhodnou tu správnou.

Každý nový hash si můžete představit jako jedno otočení Rubikovy kostky. 

Těžař, který jako první uhodne správný hash, získá právo přidat tento blok do blockchainu. Za svou práci dostává těžař odměnu za blok.

Konsensuální mechanismus blockchainu je počítačový systém, který zajišťuje, že účastníci decentralizované sítě mohou dosáhnout konsensu ohledně nových dat vstupujících do blockchainu.

Vzhledem k tomu, že bloky bitcoinu a transakční data v nich obsažená se po přidání do blockchainu stávají trvalými, je zásadní, aby tyto informace byly platné. 

Síť musí například zajistit, aby se lidé nepokoušeli převádět prostředky, které ve skutečnosti nemají, nebo „dvakrát utratit“ stejný zůstatek tím, že jej pošlou současně dvěma různým osobám

Konsensuální mechanismy pomáhají síti kolektivně se dohodnout na těchto otázkách, aby bylo zajištěno, že nové transakce budou dodržovat pravidla protokolu, než budou trvale přidány do blockchainu.

V síti založené na blockchainu lze použít celou řadu různých konsensuálních mechanismů, z nichž každý má svou vlastní specifickou metodu pro odfiltrování nepoctivých uživatelů. 

Bitcoin využívá konsensuální mechanismus proof-of-work (PoW) – systém, který zahrnuje výpočetní výkon a energii, aby zajistil, že účastníci jednají v nejlepším zájmu sítě. 

Tato metoda využívá principy teorie her, matematiky, toho, jak lidé vzájemně interagují. Tím, že od účastníků vyžaduje, aby se zapojili do hry – zakoupením vybavení a pokrytím provozních nákladů –, systém proof-of-work pomáhá odradit nekalé aktéry od pokusů o poškození sítě.

Více informací o proof-of-work a dalších typech konsensuálních mechanismů najdete v článku našeho Centra znalostí Kraken Co je konsensuální mechanismus blockchainu?

Hashy jsou kódy pevné délky, které vznikají, když někdo zadá jakýkoli vstup do kryptografické hashovací funkce.

Kryptografické hashovací funkce si můžete představit jako magické kódovací stroje, které dokážou vzít cokoli od jediného písmene až po encyklopedii a přeměnit to na zcela jedinečný a náhodný kód pevné délky.

V průběhu let se objevily různé typy hashových algoritmů. Každý z nich používá jinou metodiku pro přijímání vstupů a jejich přeměnu na náhodné kódy.

Síť Bitcoin používá algoritmus Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256), který byl původně vyvinut Národní bezpečnostní agenturou Spojených států (NSA).

Hashy SHA-256 jsou 28znakové hexadecimální kódy pevné délky, které obsahují kombinaci čísel 0–9 a písmen A–F. 

Nezáleží na tom, jak malý nebo velký je vstup, vždy vygeneruje kód přesně stejné délky. Například při zpracování jediného slova „Hello“ nebo celé knihy Pán prstenů algoritmem SHA-256 vzniknou dva jedinečné 28místné hashové kódy.

Hashy jsou v procesu těžby velmi důležité, protože mají řadu jedinečných vlastností.

Hashe jsou:

• Deterministický – Stejný vstup vždy vygeneruje přesně stejný hash kód.

• Jednosměrný – Zatímco je snadné převést vstup na hash, z výstupu není možné zjistit, jaký byl vstup.

• Náhodné – Hash kódy nemají žádnou podobnost se svými vstupy.

• Jedinečné – žádné dva hashové kódy nejsou nikdy stejné.

Zvláštností těchto funkcí je, že pokud osoba změní jen malou část vstupu, vytvoří se zcela odlišný výstup.

Například pokud byste změnili jediné písmeno v knize Pán prstenů, vznikl by zcela nový hashový kód, který by byl od původního kódu k nerozeznání.

Hashe může vytvořit kdokoli, kdo zadá libovolný vstup do kryptografické hashovací funkce. Můžete to dokonce vyzkoušet sami pomocí bezplatné online hashovací kalkulačky.

Aby vyhráli soutěž v těžbě bitcoinů a získali odměny za bloky, musí těžaři vytvořit hash s hodnotou rovnou nebo nižší než cíl automaticky stanovený samotným protokolem bitcoinu. Tato hodnota je známa jako cílový hash.

Každý cílový hash bude mít určité množství nul na začátku. V závislosti na aktuální obtížnosti těžby, která je také nastavena automaticky protokolem, může být na začátku jen několik nul nebo jich může být mnoho.

Čím více nul je na začátku cílového hashe, tím těžší je pro těžaře ho překonat, a naopak.

Například typický cílový hash bitcoinu může vypadat nějak takto.

00000000000a28ba41fe240e0b37

Snadnější cílový hash by mohla vypadat takto.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

Všimli jste si, že má výrazně méně nul na začátku?

I když se to může zdát jako maličkost, přidání jedné nuly na začátek čísla ztěžuje vítězství v soutěži mnohonásobně. 

Můžete si to představit jako rozdíl mezi hodem mincí, při kterém padne třikrát za sebou hlava, a hodem, při kterém padne dvacetkrát za sebou hlava.

Cílový hash pro každý nový blok transakcí je nejprve vysílán do sítě jako součást předchozího bloku. Tyto informace jsou uloženy v hlavičce bloku, která je součástí bitcoinového bloku a obsahuje několik důležitých identifikačních údajů.

V hlavičce bloku se také nachází hodnota zvaná nonce, což je zkratka pro „number used once“ (číslo použité jednou). 

Při vytváření hashe k překonání cílového hashe všichni těžaři vezmou hlavičku předchozího bloku, změní nonce na nové číslo a provedou jej algoritmem SHA-256. Při každé změně hodnoty nonce se vytvoří zcela nový hash.

Jelikož je pro těžaře nemožné vědět, jaké vstupy vyprodukují jaké hashové hodnoty, překonání cíle je prostě otázkou pokusů a omylů. 

Proces hádání a ověřování pokračuje, dokud jeden těžař úspěšně nevytvoří hash, který má na začátku stejný nebo větší počet nul jako aktuální cílový hash.

Vítězný těžař poté navrhne nový blok transakčních dat všem ostatním těžařům v blockchainu, aby jej nezávisle ověřili. Ostatní těžaři, kteří v těžební soutěži neuspěli, nezávisle ověřují navrhovaný blok, aby se ujistili, že je platný.

S rostoucí obtížností těžby rostou také náklady spojené s těžbou.

V některých případech to může sólovým těžařům velmi ztížit provoz nad hranicí bodu zvratu.

V těchto scénářích se mnoho nezávislých těžařů rozhodne spojit své zdroje v takzvaných těžebních poolech.

Těžební pooly sdílejí svůj výpočetní výkon a proporcionálně rozdělují odměny za bloky, které získají, mezi všechny členy poolu. 

V současné době většinu těžby bitcoinů provádějí tyto skupiny, i když je možné těžit kryptoměnu i z domova.

Snadnost nebo obtížnost vítězství v těžební soutěži a získání odměny za blok se odvíjí od tří klíčových faktorů:

1. Hashrate.

2. Obtížnost těžby.

3. Zařízení.

Hashrate je metrika používaná ke sledování celkového výpočetního výkonu všech těžařů v blockchainové síti. Zjednodušeně řečeno, kombinuje počet hashů za sekundu, které každý těžař produkuje se svými stroji. 

Toto měření poskytuje informace o celkové velikosti těžební sítě blockchainu a o tom, jak je zabezpečená proti většinovým útokům.

S rostoucí hashrate sítě často dochází ke zvýšení obtížnosti těžby a naopak.

Vrátíme-li se k příkladu Rubikovy kostky, čím více lidí soutěží o její vyřešení, tím menší je šance na výhru.

Protokol Bitcoin má zabudovanou funkci, která automaticky upravuje obtížnost těžební soutěže, aby těžaři pokračovali v objevování nových bloků co nejblíže cílovému času bloku 10 minut.

Jak již bylo zmíněno výše, nově vytěžené bitcoiny vstupují do oběhu prostřednictvím blokových odměn pokaždé, když těžař úspěšně překoná cílový hash a získá právo přidat nový blok do blockchainu.

Aby se zajistilo, že nové mince nezaplaví trh v důsledku neustálého nárůstu počtu nových těžařů v síti, zakódoval tvůrce bitcoinu Satoshi Nakamoto před jeho spuštěním do protokolu bitcoinu algoritmický systém úpravy obtížnosti, který tento problém řeší.

Algoritmus obtížnosti těžby bitcoinů je takový, že po každých 2 016 blocích (přibližně každé dva týdny) protokol zkontroluje, jak dlouho trvalo těžařům objevit vítězný hash pro každý blok, a porovná tento čas s 20 160 minutami, které by to mělo trvat (10 x 2 016) 

Pokud dojde k náhlému nárůstu počtu lidí těžících bitcoiny a nové bloky jsou objevovány příliš rychle, algoritmus zvýší cílovou obtížnost hash (zvýší počet nul na začátku), aby těžaře zpomalil. 

Naopak, pokud počet těžařů poklesne nebo jim začne trvat příliš dlouho, než objeví nové bloky, algoritmus následující cílové hashové hodnoty zjednoduší (snížením počtu nul na začátku).

Představte si to jako úpravu obtížnosti složení Rubikovy kostky zvýšením nebo snížením počtu řad, které kostka má.

Například kostka 3x3 by se dala vyřešit mnohem snáze než kostka 5x5 a tak dále.

Aby získali konkurenční výhodu nad ostatními v síti, mnoho těžařů používá těžební zařízení s integrovanými obvody pro specifické aplikace (ASIC). Tyto stroje jsou schopné generovat stovky milionů hashů za sekundu a mohou být provozovány paralelně, což majitelům dává větší šanci na získání odměn za bloky.

Několik velkých veřejných společností, včetně Riot Platforms, Marathon Digital a CleanSpark Inc., v současné době provozuje obrovská zařízení na těžbu kryptoměn, která obsahují tisíce těžebních strojů ASIC.

Účast těchto větších subjektů dramaticky zvýšila celkový hashrate bitcoinu, což stále více ztěžuje objevování nových bloků.

Kdokoli může kdykoli zjistit aktuální hashrate bitcoinu pomocí několika bezplatných online grafů hashrate.

S rostoucí obtížností těžby rostou také náklady spojené s těžbou.

V některých případech to může sólovým těžařům velmi ztížit provoz nad hranicí bodu zvratu.

V těchto scénářích se mnoho nezávislých těžařů rozhodne spojit své zdroje v takzvaných těžebních poolech.

Těžební pooly sdílejí svůj výpočetní výkon a proporcionálně rozdělují odměny za bloky, které získají, mezi všechny členy poolu. 

V současné době většinu těžby bitcoinů provádějí tyto skupiny, i když je možné těžit kryptoměnu i z domova.

Nyní, když jste se dozvěděli vše o těžbě bitcoinů, jste připraveni udělat další krok na své cestě za kryptoměnami?

Klikněte na tlačítko níže a nakupte bitcoiny na Krakenu ještě dnes!