Kopanie Bitcoina: Kompletny przewodnik

Kopanie Bitcoina to proces, który weryfikuje transakcje Bitcoin i wprowadza nowe bitcoiny (BTC) do obiegu.

Kopanie Bitcoina pomaga w:

• Zachęcaniu górników, którzy proponują i weryfikują nowe transakcje dla blockchaina Bitcoin.

• Zabezpieczaniu blockchaina Bitcoin przed atakami.

• Zarządzaniu tworzeniem i przepływem nowych jednostek kryptowaluty bitcoin wchodzących na rynek po raz pierwszy.

Podobnie jak w przypadku fizycznego wydobywania metali szlachetnych, takich jak złoto, kopanie bitcoina wymaga specjalistycznego sprzętu, energii i odrobiny szczęścia.

Jednak zamiast łopat i patelni, górnicy Bitcoina konkurują ze sobą, używając specjalnie zaprojektowanego sprzętu komputerowego. 

Celem każdego górnika jest wygranie opartego na kryptografii konkursu. Zwycięzca każdej rundy otrzymuje bardzo pożądaną nagrodę blokową za swoje wysiłki. Otrzymuje również prawo do zaproponowania nowego bloku danych transakcji oczekujących do dołączenia do blockchaina.

Jeśli to wszystko jest dla Ciebie nowe, kontynuuj czytanie naszego pełnego przewodnika po kopaniu Bitcoina poniżej.

Ale jeśli chcesz głębszego i bardziej technicznego zrozumienia, możesz być zainteresowany sprawdzeniem naszego artykułu, Jak kryptowaluty wykorzystują kryptografię?

Zanim zanurzymy się w mechanikę Bitcoina, ważne jest, aby zrozumieć, dlaczego kopanie Bitcoina odbywa się w pierwszej kolejności.

Sieć Bitcoin nie jest zarządzana przez bank centralny, potężnego miliardera ani instytucję finansową pośredniczącą. Jest wspólnie zarządzana przez wolontariuszy rozproszonych po całym świecie, a każdy może dołączyć. 

Oznacza to, że Bitcoin polega na współpracy swoich użytkowników, aby działać i funkcjonować. W zamian za poświęcenie mocy obliczeniowej na weryfikację transakcji, protokół nagradza górników nowymi jednostkami kryptowaluty bitcoin. 

Zachęcając do współpracy, górnicy wspólnie pomagają zabezpieczyć sieć, czyniąc ją zbyt kosztowną dla złośliwych aktorów, aby zdobyli nad nią większościową kontrolę.

Aby lepiej zrozumieć decentralizację Bitcoina, przyjrzyjmy się tradycyjnej, centralnie kontrolowanej firmie, takiej jak Uber. 

Wyobraź sobie, że Uber byłby zarządzany zbiorowo przez swoich miliony kierowców taksówek i użytkowników aplikacji, zamiast przez wybraną grupę najwyższych menedżerów. W tym bardziej zdecentralizowanym modelu Ubera, wszystkie zaangażowane strony wspólnie zgodziłyby się, jak płaceni są kierowcy i jak działałaby aplikacja do zamawiania przejazdów — zamiast tych decyzji podejmowanych za nich przez zespół kierowniczy.

Ponadto, zamiast aby firma zarządzała ważnymi rolami, takimi jak administracja i rozwój aplikacji, każdy na świecie mógłby pomóc w tych rolach z domu, używając własnych urządzeń. To mogłoby stworzyć znacznie bardziej dostępną i przejrzystą ekosystem dla wszystkich.  

Mówiąc to, ten poziom decentralizacji może rodzić poważne pytania; jeśli każdy może uczestniczyć w sieci i nie ma jednego organu nadzorującego jej operacje, jak może to zniechęcić nieuczciwych ludzi do próby zepsucia sieci, i jak może zapewnić, że wszyscy współpracują skutecznie?

Tutaj wchodzi w grę mechanizm konsensusu blockchain.

Mówiąc prosto, wydobywanie bitcoinów to wyścig, aby wygrać grę szczęścia, która powtarza się mniej więcej co dziesięć minut.

Polega to na tym, że górnicy używają wyspecjalizowanych maszyn do generowania losowych wartości. Kto wygeneruje wartość, która przewyższa wartość docelową, wygrywa. Trudna część polega na tym, że górnicy nie mają kontroli nad wartościami, które tworzą. Muszą po prostu nadal generować nowe wartości w nadziei, że w końcu natrafią na zwycięską.

Gdy ktoś to zrobi, ogłasza swoją wartość wszystkim innym górnikom w sieci, aby sprawdzili jej ważność.

Łatwiejszym sposobem na zrozumienie tego procesu jest pomyślenie o tysiącach ludzi próbujących rozwiązać kostkę Rubika z zawiązanymi oczami, wszyscy jednocześnie. 

Na początku każda osoba ma swoją identycznie pomieszaną kostkę. Gdy zaczyna się rywalizacja, wszyscy zaczynają losowo obracać swoje kostki, aż sędzia ogłosi zwycięzcę. Reszta konkurentów zdejmuje opaski z oczu i sprawdza kostkę zwycięzcy, aby zweryfikować jej ukończenie. Następnie rywalizacja zaczyna się od nowa.

Czy wszystko ma sens do tej pory? Zanurzmy się nieco głębiej. 

Mówiąc bardziej konkretnie, górnicy konkurują ze sobą, używając komputerów zaprojektowanych specjalnie do generowania kryptograficznych skrótów — zazwyczaj wielu milionów z nich na sekundę — w nadziei, że będą pierwszymi, którzy odgadną właściwy skrót.

Możesz myśleć o każdym nowym skrócie jako o pojedynczym ruchu w kostce Rubika. 

Górnik, który jako pierwszy odgadnie poprawny skrót, zyskuje prawo do dodania tego bloku do łańcucha bloków. W zamian za swoją pracę górnik otrzymuje nagrodę za blok.

Mechanizm konsensusu w łańcuchu bloków to system oparty na komputerach, który zapewnia, że uczestnicy w zdecentralizowanej sieci mogą osiągnąć konsensus w sprawie nowych danych wchodzących do łańcucha bloków.

Ponieważ bloki Bitcoin i dane transakcyjne w nich stają się trwałe po dodaniu do łańcucha bloków, kluczowe jest, aby te informacje były ważne. 

Na przykład sieć musi upewnić się, że ludzie nie próbują przenosić funduszy, których faktycznie nie mają, ani „podwójnie wydawać” tej samej kwoty, wysyłając ją do dwóch różnych osób w tym samym czasie.

Mechanizmy konsensusu pomagają sieci wspólnie zgodzić się na te pytania, aby zapewnić, że nowe transakcje przestrzegają zasad protokołu, zanim zostaną trwale dodane do łańcucha bloków.

Istnieje wiele różnych mechanizmów konsensusu, które można zastosować w sieci opartej na łańcuchu bloków, z których każdy ma swoją własną specyficzną metodę filtrowania nieuczciwych użytkowników. 

Bitcoin używa mechanizmu konsensusu proof-of-work (PoW) — systemu, który wymaga mocy obliczeniowej i energii, aby zapewnić, że uczestnicy działają w najlepszym interesie sieci. 

Ta metoda wykorzystuje zasady teorii gier, matematycznej analizy tego, jak ludzie ze sobą współdziałają. Wymagając od uczestników, aby mieli coś do stracenia — kupując sprzęt i pokrywając koszty eksploatacji — system proof-of-work pomaga zniechęcić złych aktorów do próby zepsucia sieci.

Możesz dowiedzieć się więcej o proof-of-work i innych typach mechanizmów konsensusu w naszym artykule w Centrum Wiedzy Kraken Co to jest mechanizm konsensusu w łańcuchu bloków?

Skróty to kody o stałej długości tworzone, gdy ktoś przetwarza jakiekolwiek dane przez kryptograficzną funkcję skrótu.

Możesz myśleć o kryptograficznych funkcjach skrótu jak o magicznych maszynach kodujących, które mogą przekształcić wszystko, od pojedynczej litery po encyklopedię, w całkowicie unikalny i losowy kod o stałej długości.

Na przestrzeni lat pojawiły się różne rodzaje algorytmów skrótu. Każda z nich używa innej metodologii do przyjmowania danych wejściowych i przekształcania ich w losowe kody.

Sieć Bitcoin używa algorytmu Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256), który został pierwotnie opracowany przez amerykańską Agencję Bezpieczeństwa Narodowego (NSA).

Hashe SHA-256 to 28-znakowe, stałej długości kody szesnastkowe, które zawierają mieszankę cyfr od 0-9 i liter od A-F. 

Nie ma znaczenia, jak małe lub duże jest dane wejściowe, zawsze wygeneruje kod o dokładnie tej samej długości. Na przykład, uruchomienie pojedynczego słowa „Cześć” lub całej książki Władca Pierścieni przez algorytm SHA-256 wygeneruje dwa unikalne kody haszy o długości 28 znaków.

Hashe są niezwykle ważne w procesie wydobywania, ponieważ posiadają szereg unikalnych cech.

Hashe to:

• Deterministyczne - To samo dane wejściowe zawsze wygeneruje dokładnie ten sam kod hasza.

• Jednokierunkowe - Chociaż łatwo jest przekształcić dane wejściowe w hash, niemożliwe jest ustalenie, jakie były dane wejściowe na podstawie wyjścia.

• Losowe - Kody haszy nie mają żadnego podobieństwa do swoich danych wejściowych.

• Unikalne - Nie ma dwóch takich samych hashy.

Co jest szczególnego w tych cechach, to fakt, że jeśli osoba zmodyfikuje tylko małą część danych wejściowych, tworzy to całkowicie inne wyjście.

Na przykład, jeśli zmienisz jedną literę w książce Władca Pierścieni, wygeneruje to całkowicie nowy kod hasza, nie do rozpoznania od pierwszego.

Każdy może tworzyć hashe, uruchamiając dowolne dane wejściowe przez funkcję haszującą. Możesz nawet spróbować samodzielnie, korzystając z darmowego kalkulatora hashing online.

Aby wygrać w konkursie wydobywania Bitcoinów i zdobyć nagrody blokowe, górnicy muszą stworzyć hash o wartości równej lub niższej niż cel ustalony automatycznie przez sam protokół Bitcoin. Ta wartość znana jest jako docelowy hash.

Każdy docelowy hash będzie miał określoną liczbę zer na początku. W zależności od aktualnej trudności wydobycia, która również jest ustalana automatycznie przez protokół, na początku może być tylko kilka zer lub wiele.

Im więcej zer na początku docelowego hasha, tym trudniej jest górnikom go przebić i odwrotnie.

Na przykład, typowy docelowy hash bitcoina może wyglądać mniej więcej tak.

00000000000a28ba41fe240e0b37

Łatwiejszy docelowy hash do przbicia może wyglądać tak.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

Czy zauważyłeś, że ma znacznie mniej zer na początku?

Chociaż może się to wydawać trywialne, dodanie tylko jednego dodatkowego zera na początku sprawia, że konkurencja staje się wiele setek razy trudniejsza do wygrania. 

Możesz to porównać do różnicy między rzucaniem monetą i lądowaniem na orzełku trzy razy z rzędu a dwadzieścia razy z rzędu.

Docelowy hash dla każdego nowego bloku transakcji jest najpierw nadawany do sieci jako część poprzedniego bloku. Te informacje są przechowywane w nagłówku bloku, który jest częścią bloku bitcoina, który przechowuje kilka ważnych informacji identyfikacyjnych.

Również w nagłówku bloku znajduje się wartość zwana nonce, skrót od „liczba używana raz.” 

Podczas tworzenia hasha, aby przebić docelowy hash, wszyscy górnicy biorą nagłówek bloku poprzedniego bloku, zmieniają nonce na nową liczbę i przetwarzają go przez algorytm haszujący SHA-256. Za każdym razem, gdy wartość nonce jest zmieniana, produkuje całkowicie nowy hash.

Ponieważ górnicy nie mogą wiedzieć, jakie dane wejściowe wygenerują jakie hashe, przbicie celu jest po prostu kwestią prób i błędów. 

Proces zgadywania i sprawdzania trwa, aż jeden górnik skutecznie stworzy hash, który ma tyle samo lub więcej zer na początku, co aktualny docelowy hash.

Zwycięski górnik następnie proponuje nowy blok danych transakcyjnych wszystkim innym górnikom w blockchainie, aby mogli go niezależnie zweryfikować. Ci inni górnicy, którzy nie wygrali w konkursie górniczym, niezależnie weryfikują proponowany blok, aby upewnić się, że jest ważny.

Kiedy trudność wydobycia wzrasta, rosną również koszty związane z wydobyciem.

W niektórych przypadkach może to sprawić, że dla samotnych górników będzie niezwykle trudno działać powyżej poziomów rentowności.

W tych scenariuszach wielu niezależnych górników decyduje się połączyć swoje zasoby w tzw. pulach wydobywczych.

Pule wydobywcze dzielą swoją moc obliczeniową i proporcjonalnie dzielą wszelkie nagrody za bloki, które zdobywają wśród wszystkich członków puli. 

Obecnie większość wydobycia bitcoinów odbywa się w tych grupach, chociaż możliwe jest wydobywanie kryptowalut z domu.

Łatwość lub trudność wygrania rywalizacji wydobywczej i zdobycia nagrody za blok sprowadza się do trzech kluczowych czynników:

1. Moc haszowania.

2. Trudność wydobycia.

3. Sprzęt.

Moc haszowania to metryka używana do śledzenia całkowitej mocy obliczeniowej wszystkich górników w sieci blockchain. Krótko mówiąc, łączy liczbę haszy na sekundę, które każdy górnik produkuje za pomocą swoich maszyn. 

Ten pomiar dostarcza informacji na temat całkowitej wielkości sieci wydobywczej blockchaina i tego, jak bezpieczna jest przed atakami większościowymi.

W miarę wzrostu mocy haszowania sieci często prowadzi to do zwiększenia trudności wydobycia, i odwrotnie.

Wracając do przykładu kostki Rubika, im więcej osób rywalizuje o rozwiązanie kostki, tym mniejsze są szanse na wygraną.

Protokół Bitcoin ma wbudowaną funkcję, która automatycznie dostosowuje trudność rywalizacji wydobywczej, aby zapewnić, że górnicy nadal odkrywają nowe bloki tak blisko celu czasu bloku 10 minut, jak to możliwe.

Jak wspomniano powyżej, nowo wybite bitcoiny wchodzą do obiegu poprzez nagrody za bloki za każdym razem, gdy górnik pomyślnie pokona docelowy hasz i otrzyma prawo do dodania nowego bloku do blockchaina.

Aby zapewnić, że nowe monety nie zalewają rynku, gdy sieć powiększa się o coraz większą liczbę nowych górników, system algorytmicznego dostosowania trudności został zakodowany w protokole Bitcoina przez jego twórcę, Satoshiego Nakamoto, przed jego uruchomieniem, aby zarządzać tym problemem.

Algorytm trudności wydobycia bitcoinów jest taki, że po każdych 2,016 blokach (około co dwa tygodnie) protokół sprawdza, jak długo zajęło górnikom odkrycie zwycięskiego hasza dla każdego bloku i porównuje ten czas z 20,160 minutami, które powinno zająć (10 x 2,016). 

Jeśli nagle nastąpi wzrost liczby osób wydobywających bitcoiny i nowe bloki są odkrywane zbyt szybko, algorytm zwiększy trudność docelowego hasza (zwiększy liczbę zer na początku), aby spowolnić górników. 

Z drugiej strony, jeśli liczba górników spadnie lub zacznie zbyt długo zajmować im odkrycie nowych bloków, algorytm ułatwi kolejne docelowe hasze (poprzez zmniejszenie liczby zer na początku).

Pomyśl o tym jak o dostosowywaniu trudności rozwiązania kostki Rubika poprzez zwiększanie lub zmniejszanie liczby rzędów, które ma kostka.

Kostka 3x3, na przykład, byłaby znacznie łatwiejsza do rozwiązania niż kostka 5x5, i tak dalej.

Aby uzyskać przewagę konkurencyjną nad innymi w sieci, wielu górników korzysta z układów scalonych ASIC do wydobycia. Te maszyny są w stanie generować setki milionów hashy na sekundę i mogą być uruchamiane równolegle, co daje właścicielom większą szansę na zdobycie nagród za bloki.

Kilka dużych publicznych firm, w tym Riot Platforms, Marathon Digital i CleanSpark Inc., obecnie prowadzi ogromne zakłady wydobywcze kryptowalut, które zawierają tysiące maszyn do wydobycia ASIC.

Udział tych większych firm dramatycznie zwiększył ogólną moc obliczeniową Bitcoina, co sprawia, że coraz trudniej jest odkrywać nowe bloki.

Każdy może zobaczyć, jaka jest aktualna moc obliczeniowa Bitcoina w danym momencie, korzystając z wielu bezpłatnych wykresów mocy obliczeniowej.

Kiedy trudność wydobycia wzrasta, rosną również koszty związane z wydobyciem.

W niektórych przypadkach może to sprawić, że dla samotnych górników będzie niezwykle trudno działać powyżej poziomów rentowności.

W tych scenariuszach wielu niezależnych górników decyduje się połączyć swoje zasoby w tzw. pulach wydobywczych.

Pule wydobywcze dzielą swoją moc obliczeniową i proporcjonalnie dzielą wszelkie nagrody za bloki, które zdobywają wśród wszystkich członków puli. 

Obecnie większość wydobycia bitcoinów odbywa się w tych grupach, chociaż możliwe jest wydobywanie kryptowalut z domu.

Gdy teraz wiesz już wszystko o wydobyciu bitcoina, czy chcesz wykonać kolejny krok w swojej kryptowalutowej podróży?

Kliknij przycisk poniżej, aby kupić bitcoina na Krakenie już dziś!