Bitcoin-utvinning: En komplett guide

Bitcoin-utvinning er en prosess som validerer Bitcoin-transaksjoner og utsteder nye bitcoin (BTC) i omløp.

Bitcoin-utvinning bidrar til å:

• Insentivere utvinnere som foreslår og verifiserer nye transaksjoner for Bitcoin-blokkjeden.

• Sikre Bitcoin-blokkjeden mot angrep.

• Håndtere opprettelsen og flyten av nye enheter av bitcoin-kryptovaluta som kommer inn på markedet for første gang.

I likhet med fysisk utvinning av edle metaller som gull, krever utvinning av bitcoin spesialisert maskinvare energi og litt flaks.

Men i stedet for spader og panner, konkurrerer Bitcoin-utvinnere mot hverandre ved å bruke spesialbygd datautstyr. 

Hver utvinners mål er å vinne en konkurranse basert på kryptografi. Vinneren av hver runde mottar en høyt ettertraktet blokkbelønning for sin innsats. Hen får også rett til å foreslå en ny blokk med ventende transaksjonsdata som skal bli med i blokkjeden.

Hvis dette er helt nytt for deg, kan du fortsette å lese vår komplette guide til Bitcoin-utvinning nedenfor.

Men hvis du ønsker en mer detaljert og teknisk forståelse, kan det være interessant å sjekke vår artikkel Hvordan bruker kryptovalutaer kryptografi?

Før vi ser nærmere på mekanikken bak Bitcoin, er det viktig å forstå hvorfor Bitcoin-utvinning skjer i utgangspunktet.

Bitcoin-nettverket styres ikke av en sentralbank, mektig milliardær eller mellomliggende finansinstitusjon. Det styres kollektivt av frivillige spredt over hele verden, og alle kan bli med. 

Dette betyr at Bitcoin er avhengig av samarbeidet mellom brukerne for å fungere og operere. Som belønning for å dedikere datakraften sin til å validere transaksjoner, belønner protokollen utvinnere med nye enheter av bitcoin-kryptovaluta. 

Ved å insentivere samarbeid, hjelper utvinnere kollektivt til med å sikre nettverket ved å gjøre det uoverkommelig kostbart for ondsinnede aktører å få flertallskontroll over det.

For bedre å forstå Bitcoins desentralisering, kan vi se på et tradisjonelt og sentralt kontrollert selskap som Uber. 

Tenk deg at Uber ble kollektivt styrt av sine millioner av taxisjåfører og appbrukere i stedet for en utvalgt gruppe toppledere. I denne mer desentraliserte modellen for Uber, ville alle involverte kollektivt bli enige om hvordan sjåførene ble betalt og hvordan appen for å bestille drosje ville fungere, i stedet for at disse beslutningene ble tatt for dem av et lederteam.

I stedet for at selskapet styrte viktige roller som administrasjon og apputvikling, kunne hvem som helst i tillegg bidra til disse rollene hjemmefra ved å bruke egne enheter. Dette kunne skape et mye mer tilgjengelig og åpent økosystem for alle.  

Når det er sagt, kan dette nivået av desentralisering reise alvorlige spørsmål? Hvis hvem som helst kan delta i nettverket og det ikke er en enkeltstående myndighet som overvåker driften, hvordan kan det avskrekke uærlige aktører fra å forsøke å korrumpere nettverket, og hvordan kan det sørge for at alle samarbeider effektivt?

Det er her mekanismen med blokkjedekonsensus kommer inn.

Enkelt sagt er bitcoin-utvinning et kappløp for å vinne et sjansespill som gjentar seg omtrent hvert tiende minutt.

Det involverer utvinnere som bruker spesialmaskiner til å generere tilfeldige verdier. Den som genererer en verdi som slår målverdien, vinner. Den vanskelige delen er at utvinnere ikke har kontroll over verdiene de lager. De må bare fortsette å generere nye verdier i håp om at de til slutt snubler over en vinner.

Når noen gjør det, sender de verdien sin til alle andre utvinnere i nettverket for å sjekke gyldigheten.

En enklere måte å forstå denne prosessen på, er å tenke på tusenvis av mennesker som prøver å løse en Rubiks-kube med bind for øynene samtidig. 

I starten har hver person sin egen identisk blandede kube. Når konkurransen begynner, begynner alle å vri tilfeldig på kuben sin til en kontroller kunngjør en vinner. Resten av deltakerne tar av seg bindene og inspiserer vinnerens kube for å verifisere at den er fullført. Så begynner konkurransen på nytt.

Gir dette mening så langt? La oss gå litt mer i detalj. 

For å være mer spesifikk, konkurrerer utvinnere mot hverandre ved å bruke spesialbygde datamaskiner for å generere kryptografiske hasher – vanligvis mange millioner av dem per sekund – i håp om å være den første til å gjette den riktige hashen.

Du kan tenke på hver ny hash som ett trekk i en Rubiks-kube. 

Den utvinneren som først gjetter den riktige hashen, får rett til å legge til den blokken i blokkjeden. Som påskjønnelse for innsatsen mottar utvinneren blokkbelønningen.

En mekanisme for blokkjedekonsensus er et datadrevet system som sikrer at deltakerne i et desentralisert nettverk kan komme til enighet om nye data som kommer inn i blokkjeden.

Ettersom Bitcoin-blokker og transaksjonsdataene i dem blir permanente når de legges til i blokkjeden, er det avgjørende at denne informasjonen er gyldig. 

Nettverket må for eksempel sørge for at folk ikke prøver å overføre midler de faktisk ikke har, eller «dobbelbruker» den samme saldoen ved å sende den til to forskjellige personer samtidig.

Konsensusmekanismer hjelper nettverket med å bli enige om disse spørsmålene for å sikre at nye transaksjoner følger reglene i protokollen før de blir permanent lagt til blokkjeden.

Det finnes en rekke forskjellige konsensusmekanismer som kan brukes på et blokkjedebasert nettverk, hver med sin egen spesifikke metode for å filtrere ut uærlige brukere. 

Bitcoin bruker konsensusmekanismen PoW (Proof-of-Work), som er et system som involverer datakraft og energi for å sikre at deltakerne handler i nettverkets beste interesse. 

Denne metoden bruker prinsipper fra spillteori samt en matematisk studie av hvordan mennesker samhandler med hverandre. Ved å kreve at deltakerne har «skins» i spillet– at de kjøper utstyr og dekker driftskostnader – bidrar PoW-systemet til å avskrekke dårlige aktører fra å forsøke å korrumpere nettverket.

Du kan finne ut mer om PoW og andre typer konsensusmekanismer i vår artikkel Hva er en mekanisme for blokkjedekonsensus? i Kraken Læringssenter.

Hasher er koder med fast lengde som opprettes når noen kjører en type inndata gjennom en kryptografisk hash-funksjon.

Du kan tenke på kryptografiske hash-funksjoner som magiske kodemaskiner som kan ta alt fra en enkelt bokstav til et oppslagsverk og gjøre det om til en helt unik og tilfeldig kode med fast lengde.

I løpet av årene har forskjellige typer hashing-algoritmer dukket opp. Hver type bruker en egen metode for å implementere inndata og omdanne dem til tilfeldige koder.

Bitcoin-nettverket bruker Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256), som opprinnelig ble utviklet av NSA (den amerikanske nasjonale sikkerhetsmyndigheten).

SHA-256-hashene består av 28 tegn og har faste heksadesimale koder som inneholder en blanding av tall mellom 0–9 og bokstaver mellom A–F. 

Mengden inndata spiller ingen rolle. Den vil alltid generere en kode med nøyaktig samme lengde. Kjøring av det enkeltstående ordet «Hei» eller hele Ringenes Herre-boken gjennom SHA-256-algoritmen vil produsere to unike hashkoder på 28 tegn.

Hasher er avgjørende i utvinningsprosessen fordi de har en rekke unike egenskaper.

Hasher er:

• Deterministiske – de samme inndataene vil alltid produsere den nøyaktig samme hashkoden.

• Enveis – det er enkelt å konvertere inndata til en hash, men det er umulig å vite hva inndataene var basert på utdataene.

• Tilfeldige – hashkoder har ingen likhet med sine inndata.

• Unike – Ingen hasher er like.

Det som er spesielt med disse funksjonene, er at hvis en person endrer bare en liten del av inndataene, skaper det helt andre utdata.

Hvis du for eksempel endret én bokstav i en Ringenes Herre-bok, ville det generere en helt ny hashkode som er helt forskjellig fra den første.

Alle kan lage hasher ved å kjøre inndata gjennom en kryptografisk hashfunksjon. Du kan til og med prøve det selv ved å bruke en kostnasdfri, nettbasert hashingkalkulator.

For å vinne Bitcoin-utvinningskonkurransen og tjene blokkbelønninger, må utvinnere lage en hash med en lik eller lavere verdi enn et mål som settes automatisk av Bitcoin-protokollen selv. Denne verdien er kjent som målhash.

Hver målhash har et visst antall nuller først. Avhengig av den nåværende utvinningsvanskeligheten, som også defineres automatisk av protokollen, kan det være bare noen få nuller først eller mange.

Jo flere nuller først i en målhash, jo vanskeligere er det for utvinnere å slå den og omvendt.

En typisk typisk bitcoin-målhash kan for eksempel se slik ut.

00000000000a28ba41fe240e0b37

En enklere målhash å slå kan se slik ut.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

La du merke til at den har betydelig færre nuller først?

Selv om dette kan virke trivielt, gjør det å legge til bare én ekstra null først at det bli mange hundre ganger vanskeligere å vinne konkurransen. 

Du kan tenke på det som forskjellen mellom å kaste kron og mynt og få den til å lande på kron tre ganger på rad versus tjue ganger på rad.

Målhashen for hver nye blokk med transaksjoner sendes først ut til nettverket som en del av den forrige blokken. Denne informasjonen lagres i blokkhodet, som er en del av bitcoin-blokken som lagrer flere viktige identifiserende opplysninger.

Inne i blokkhodet er det i tillegg en verdi kalt en nonce, forkortelse for «number used once» 

Når man lager en hash for å slå målhashen, tar alle utvinnere blokkhodet fra den forrige blokken, endrer nonce til et nytt nummer og kjører det gjennom SHA-256 hashing-algoritmen. Hver gang nonce-verdien endres, genererer den en helt ny hash.

Ettersom det er umulig for utvinnere å vite hvilke innganger som vil produsere hvilke hasher, er det å slå målet rett og slett et spørsmål om prøving og feiling. 

Prosessen med å gjette og sjekke fortsetter til en utvinner lykkes med å lage en hash som har samme eller flere nuller først som den nåværende målhashen.

Den seirende utvinneren foreslår deretter en ny blokk med transaksjonsdata til alle de andre utvinnerne på blokkjeden for at de skal verifisere den uavhengig. Disse andre utvinnerne, som ikke vant utvinningskonkurransen, verifiserer uavhengig den foreslåtte blokken for å sikre at den er gyldig.

Når utvinningsvanskeligheten øker, øker også kostnadene knyttet til utvinning.

I noen tilfeller kan det gjøre det utrolig vanskelig for enkeltstående utvinnere å operere over dekningspunktnivåer («break even-nivåer»).

I disse scenarioene bestemmer mange uavhengige utvinnere seg for å samle ressursene sine i såkalte utvinningspooler.

Utvinningspooler deler sin behandlingskraft og deler proporsjonalt eventuelle blokkbelønninger de tjener blant alle medlemmene i poolen. 

I dag blir flertallet av bitcoin-utvinning gjort av disse gruppene, selv om det er mulig å utvinne kryptovaluta fra hjemmet.

Hvor enkelt eller vanskelig det er å vinne utvinningskonkurransen og tjene blokkbelønningen, avhenger av tre nøkkelfaktorer:

1. Hashfrekvens.

2. Utvinningsvanskelighet.

3. Utstyr.

Hashfrekvens er en metrikk som brukes til å spore den totale datakraften til alle utvinnere i et blokkjedenettverk. Kort sagt kombinerer det antall hasher per sekund som hver utvinner produserer med maskinene sine. 

Denne målingen gir innsikt i den totale størrelsen på en blokkjedes utvinningsnettverk og hvor beskyttet det er mot flertallsangrep.

Når et nettverks hashfrekvens øker, fører det ofte til økt utvinningsvanskelighet, og omvendt.

Hvis vi går tilbake til eksemplet med Rubiks-kuben, kan vi si at jo flere som konkurrerer om å løse kuben, jo lavere er sjansene for å vinne.

Bitcoin-protokollen har en innebygd funksjon som automatisk justerer vanskelighetsgraden i utvinningskonkurransen for å sikre at utvinnere fortsetter å oppdage nye blokker så nært blokktidsmålet på 10 minutter som mulig.

Som nevnt ovenfor, kommer nyutvunnet bitcoin i omløp via blokkbelønninger hver gang en utvinner vellykket slår målhashen og får rett til å legge til en ny blokk i blokkjeden.

For å sikre at nye mynter ikke flommer over markedet etter hvert som nettverket vokser med et stadig økende antall nye utvinnere, ble et algoritmisk vanskelighetsjusteringssystem kodet inn i Bitcoins protokoll av skaperen, Satoshi Nakamoto, før lanseringen for å håndtere dette problemet.

Vanskelighetsalgoritmen for Bitcoin-utvinning er slik at etter hver 2 016. blokk (omtrent annenhver uke), sjekker protokollen hvor lang tid det tok for utvinnere å oppdage den seirende hashen for hver blokk og sammenligner den tiden med de 20 160 minuttene det burde ta (10 x 2 016). 

Hvis det plutselig skjer en økning i antall mennesker som utvinner bitcoin og nye blokker oppdages for raskt, vil algoritmen øke målhashvanskeligheten (øke antall nuller først) for å bremse utvinnerne. 

På den annen side, hvis antallet utvinnere faller eller det begynner å ta for lang tid for dem å oppdage nye blokker, vil algoritmen gjøre påfølgende målhasher enklere (ved å redusere antall nuller først).

Tenk på det som å justere vanskelighetsgraden for å fullføre en Rubiks-kube ved å øke eller redusere antall rader kuben har.

En 3x3-kube ville for eksempel være mye enklere å løse enn en 5x5-kube og så videre.

For å oppnå en konkurransefordel over andre i nettverket, bruker mange utvinnere ASIC-utvinningsanlegg (Application-Specific Integrated Circuits – applikasjonsspesifikke integrerte kretser). Disse maskinene er i stand til å generere hundrevis av millioner av hasher per sekund, og kan kjøres parallelt for å gi eierne større sjanse til å vinne blokkbelønninger.

Flere store offentlige selskaper, inkludert Riot Platforms, Marathon Digital og CleanSpark Inc., driver for tiden enorme kryptoutvinning som inneholder tusenvis av ASIC-utvinningsmaskiner.

Deltakelsen til disse større aktørene har dramatisk økt Bitcoins totale hashfrekvens, noe som gjør det stadig vanskeligere å oppdage nye blokker.

Det er mulig for alle å se hva den nåværende Bitcoin-hashfrekvensen er til enhver tid, ved å bruke flere kostnadsfrie, nettbaserte diagrammer for hashfrekvens.

Når utvinningsvanskeligheten øker, øker også kostnadene knyttet til utvinning.

I noen tilfeller kan det gjøre det utrolig vanskelig for enkeltstående utvinnere å operere over dekningspunktnivåer («break even-nivåer»).

I disse scenarioene bestemmer mange uavhengige utvinnere seg for å samle ressursene sine i såkalte utvinningspooler.

Utvinningspooler deler sin behandlingskraft og deler proporsjonalt eventuelle blokkbelønninger de tjener blant alle medlemmene i poolen. 

I dag blir flertallet av bitcoin-utvinning gjort av disse gruppene, selv om det er mulig å utvinne kryptovaluta fra hjemmet.

Nå som du har lært alt om bitcoin-utvinning, er du klar for neste etappe av kryptoreisen?

Klikk på knappen nedenfor for å kjøpe bitcoin på Kraken i dag!