Bitcoin-gruvdrift: En komplett guide

Bitcoin-gruvdrift är en process som validerar Bitcoin-transaktioner och utfärdar nya bitcoin (BTC) i cirkulation.

Bitcoin-gruvdrift hjälper till att:

• Incentivisera gruvdriftare som föreslår och verifierar nya transaktioner för Bitcoin-blockkedjan.

• Säkra Bitcoin-blockkedjan mot attacker.

• Hantera skapandet och flödet av nya enheter av kryptovalutan bitcoin som kommer in på marknaden för första gången.

Likt fysisk gruvdrift av ädelmetaller som guld, kräver gruvdrift av bitcoin specialiserad hårdvara, energi och lite tur.

Men istället för spadar och pannor tävlar Bitcoin-gruvdriftare mot varandra med hjälp av specialbyggd datorkommunikationsutrustning. 

Varje gruvdriftare har som mål att vinna en kryptografibaserad tävling. Vinnaren av varje omgång får en eftertraktad blockbelöning för sina insatser. De får också rätten att föreslå ett nytt block av väntande transaktionsdata att ansluta till blockkedjan.

Om detta är helt nytt för dig, fortsätt läsa vår kompletta guide till Bitcoin-gruvdrift nedan.

Men om du vill ha en djupare och mer teknisk förståelse kan du vara intresserad av att kolla in vår artikel, Hur använder kryptovalutor kryptografi?

Innan vi dyker ner i mekaniken bakom Bitcoin är det viktigt att förstå varför Bitcoin-gruvdrift sker från början.

Bitcoin-nätverket hanteras inte av en centralbank, mäktig miljardär eller mellanliggande finansiell institution. Det hanteras kollektivt av volontärer spridda över hela världen, och vem som helst kan gå med. 

Detta innebär att Bitcoin är beroende av samarbetet mellan sina användare för att fungera och fungera. Som belöning för att de ägnar sin datorkraft åt att validera transaktioner, belönar protokollet gruvdriftare med nya enheter av kryptovalutan bitcoin. 

Genom att incitamentera samarbete hjälper gruvdriftare kollektivt till att säkra nätverket genom att göra det prohibitvt dyrt för illvilliga aktörer att få majoritetskontroll över det.

För att bättre förstå Bitcoins decentralisering, låt oss titta på ett traditionellt, centralt kontrollerat företag som Uber. 

Tänk om Uber skulle förvaltas kollektivt av sina miljoner taxichaufförer och appanvändare, istället för en utvald grupp av toppchefer. I denna mer decentraliserade modell för Uber skulle alla involverade parter gemensamt komma överens om hur chaufförerna skulle betalas och hur appen för att kalla på taxi skulle fungera – istället för att dessa beslut fattas av ett exekutivteam.

Dessutom, istället för att företaget hanterar viktiga roller som administration och apputveckling, skulle vem som helst i världen kunna bidra till dessa roller hemifrån med sina egna enheter. Detta skulle kunna skapa ett mycket mer tillgängligt och transparent ekosystem för alla.  

Med det sagt kan denna nivå av decentralisering ställa några allvarliga frågor; om vem som helst kan delta i nätverket och det inte finns någon enskild myndighet som övervakar dess verksamhet, hur kan det avskräcka oärliga personer från att försöka korrumpera nätverket, och hur kan det säkerställa att alla samarbetar effektivt?

Detta är där blockchain-konsensusmekanismen kommer in.

Enkelt uttryckt, bitcoin-mining är ett lopp för att vinna ett spel av tur som upprepas ungefär var tionde minut.

Det involverar miners som använder specialiserade maskiner för att generera slumpmässiga värden. Den som genererar ett värde som slår målvärdet vinner. Den svåra delen är att miners har ingen kontroll över de värden de skapar. De måste bara fortsätta generera nya värden i hopp om att de så småningom snubblar över ett vinnande.

När någon gör det, sänder de sitt värde till alla andra miners i nätverket för att kontrollera dess giltighet.

Ett enklare sätt att förstå denna process är att tänka på tusentals människor som försöker lösa en Rubiks kub med ögonbindel, alla samtidigt. 

I början har varje person sin egen identiskt blandade kub. När tävlingen börjar, börjar alla slumpmässigt vrida sina kuber tills en övervakare tillkännager en vinnare. De andra tävlande tar av sig sina ögonbindlar och inspekterar vinnaren kub för att verifiera dess fullständighet. Sedan börjar tävlingen om igen.

Förstår du hittills? Låt oss dyka lite djupare. 

För att vara mer specifik tävlar gruvarbetare mot varandra genom att använda specialbyggda datorer för att generera kryptografiska hash — vanligtvis många miljoner av dem per second — i hopp om att vara den första att gissa rätt hash.

Du kan tänka på varje ny hash som ett enda drag av en Rubiks kub. 

Den gruvarbetare som först gissar den korrekta hashen får rätt att lägga till den blocket i blockkedjan. I utbyte mot sitt arbete får gruvarbetaren blockbelöningen.

En blockkedje-konsensusmekanism är ett datorstyrt system som säkerställer att deltagarna i ett decentraliserat nätverk kan nå enighet om ny data som går in i blockkedjan.

Eftersom Bitcoin-block och transaktionsdata inuti dem blir permanenta när de läggs till blockkedjan, är det avgörande att denna information är giltig. 

Till exempel måste nätverket se till att människor inte försöker överföra medel som de faktiskt inte har, eller "dubbelspendera" samma saldo genom att skicka det till två olika personer samtidigt.

Konsensusmekanismer hjälper nätverket att gemensamt enas om dessa frågor för att säkerställa att nya transaktioner följer protokollets regler innan de permanent läggs till blockkedjan.

Det finns en mängd olika konsensusmekanismer som kan användas på ett blockkedjebaserat nätverk, var och en med sin egen specifika metod för att filtrera bort oärliga användare. 

Bitcoin använder proof-of-work (PoW) konsensusmekanismen — ett system som involverar datorkraft och energi för att säkerställa att deltagarna agerar i nätverkets bästa intresse. 

Denna metod utnyttjar principer från spelteori, en matematisk studie av hur människor interagerar med varandra. Genom att kräva att deltagarna har insatser i spelet — köpa utrustning och täcka driftskostnader — hjälper proof-of-work-systemet att avskräcka dåliga aktörer från att försöka korrumpera nätverket.

Du kan läsa mer om proof-of-work och andra typer av konsensusmekanismer i vår artikel i Kraken Learn Center Vad är en blockkedje-konsensusmekanism?.

Hashar är fasta längdkoder som skapas när någon kör indata genom en kryptografisk hash-funktion.

Du kan tänka på kryptografiska hash-funktioner som magiska kodmaskiner som kan ta allt från en enda bokstav till en encyklopedi och omvandla det till en helt unik och slumpmässig fast längdkod.

Under åren har olika typer av hash-algoritmer dykt upp. Varje metod använder en annan metodik för att ta in data och omvandla dem till slumpmässiga koder.

Bitcoin-nätverket använder Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256), som ursprungligen utvecklades av USA:s nationella säkerhetsmyndighet (NSA).

SHA-256-hashar är 28 tecken långa, fasta hexadecimala koder som innehåller en blandning av siffror mellan 0-9 och bokstäver mellan A-F. 

Det spelar ingen roll hur liten eller stor en indata är, den kommer alltid att generera en kod av exakt samma längd. Till exempel, att köra antingen det enskilda ordet "Hej" eller en hel bok av Sagan om ringen genom SHA-256-algoritmen kommer att producera två unika 28 tecken långa hashkoder.

Hashar är avgörande i gruvprocessen eftersom de har ett antal unika egenskaper.

Hashar är:

• Deterministisk - Samma indata kommer alltid att producera exakt samma hashkod.

• Enkelriktad - Även om det är enkelt att omvandla en indata till en hash, är det omöjligt att veta vad indata var från utdata.

• Slumptal - Hashkoder liknar inte sina ingångar.

• Unik - Inga två hashar är någonsin desamma.

Det som är speciellt med dessa funktioner är att om en person ändrar bara en liten del av indata, skapar det en helt annan utdata.

Till exempel, om du ändrade en enda bokstav i en Sagan om ringen-bok, skulle det producera en helt ny hashkod, oigenkännlig från den första.

Vem som helst kan skapa hashar genom att köra vilken indata som helst genom en kryptografisk hashfunktion. Du kan till och med prova själv med en gratis online hashningskalkylator.

För att vinna Bitcoin-gruvtävlingen och tjäna blockbelöningar måste gruvarbetare skapa en hash med ett värde som är lika med eller lägre än ett mål som automatiskt sätts av Bitcoin-protokollet självt. Detta värde kallas målhash.

Varje målhash kommer att ha ett visst antal nollor i början. Beroende på den aktuella gruvsvårighetsgraden, som också sätts automatiskt av protokollet, kan det finnas bara några nollor i början eller många.

Ju fler nollor i början av en målhash, desto svårare är det för gruvarbetarna att slå den, och vice versa.

Till exempel kan en typisk bitcoin-målhash se ut så här.

00000000000a28ba41fe240e0b37

En enklare målhash att slå kan se ut så här.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

La du märke till att den har betydligt färre nollor i början?

Även om detta kan verka trivialt, gör det att lägga till bara en extra nolla i början tävlingen hundratals gånger svårare att vinna. 

Du kan tänka på det som skillnaden mellan att slå en mynt och att det landar på krona tre gånger i rad jämfört med tjugo gånger i rad.

Målhashen för varje nytt block av transaktioner sänds först ut till nätverket som en del av det föregående blocket. Denna information lagras i blockhuvudet, som är en del av bitcoin-blocket som lagrar flera viktiga identifieringsuppgifter.

Även inne i blockhuvudet finns ett värde som kallas en nonce, förkortning för "nummer som används en gång." 

När man skapar en hash för att slå målhashen, tar alla gruvarbetare blockhuvudet från det föregående blocket, ändrar noncen till ett nytt nummer och kör det genom SHA-256 hash-algoritmen. Varje gång nonce-värdet ändras, producerar det en helt ny hash.

Eftersom det är omöjligt för gruvarbetarna att veta vilka indata som kommer att producera vilka hashes, är det helt enkelt en fråga om försök och misstag att slå målet. 

Processen att gissa och kontrollera fortsätter tills en gruvarbetare framgångsrikt skapar en hash som har samma eller fler nollor i början som den aktuella målhashen.

Den vinnande gruvarbetaren föreslår sedan ett nytt block av transaktionsdata till alla andra gruvarbetare på blockkedjan för att de ska kunna verifiera det oberoende. Dessa andra gruvarbetare, som inte vann gruvtävlingen, verifierar oberoende det föreslagna blocket för att säkerställa att det är giltigt.

När gruvdrift svårighetsgraden ökar, så gör också kostnaderna som är förknippade med gruvdrift.

I vissa fall kan det göra det otroligt svårt för ensamma gruvarbetare att operera över break-even-nivåer.

I dessa scenarier bestämmer sig många oberoende gruvarbetare för att samla sina resurser i så kallade gruvpooler.

Gruvpooler delar sin bearbetningskraft och proportionellt delar eventuella blockbelöningar de tjänar bland alla medlemmar i poolen. 

Idag utförs majoriteten av bitcoin-gruvdrift av dessa grupper, även om det är möjligt att utvinna kryptovaluta hemifrån.

Lättheten eller svårigheten att vinna gruvdriftstävlingen och tjäna blockbelöningen beror på tre nyckelfaktorer:

1. Hashrate.

2. Gruvsvårighet.

3. Utrustning.

Hashrate är en metrisk enhet som används för att spåra den totala beräkningskraften hos alla gruvarbetare i ett blockchain-nätverk. Kort sagt, det kombinerar antalet hash per sekund som varje gruvarbetare producerar med sina maskiner. 

Denna mätning ger insikter i den totala storleken på ett blockchains gruvnätverk och hur säkert det är mot majoritetsattacker.

När ett nätverks hashrate ökar leder det ofta till ökad gruvsvårighet, och vice versa.

Återigen till Rubik's kub-exemplet, ju fler människor som tävlar om att lösa kuben, desto lägre är chansen att vinna.

Bitcoin-protokollet har en inbyggd funktion som automatiskt justerar svårighetsgraden i gruvdriftstävlingen för att säkerställa att gruvarbetare fortsätter att upptäcka nya block så nära 10-minuters blocktidsmålet som möjligt.

Som nämnts ovan går nyutvunnen bitcoin in i cirkulation via blockbelöningar varje gång en gruvarbetare framgångsrikt slår det målhash och får rätten att lägga till ett nytt block i blockchain.

För att säkerställa att nya mynt inte översvämmer marknaden när nätverket sväller med ett ständigt ökande antal nya gruvarbetare, kodades ett algoritmiskt svårighetsjusteringssystem in i Bitcoins protokoll av dess skapare, Satoshi Nakamoto, före lanseringen för att hantera detta problem.

Bitcoin-gruvsvårighetsalgoritmen är sådan att efter varje 2 016 block (ungefär varannan vecka) kontrollerar protokollet hur lång tid det tog för gruvarbetarna att upptäcka det vinnande hash för varje block och jämför den tiden med de 20 160 minuter det borde ta (10 x 2 016). 

Om det plötsligt sker en ökning av antalet personer som gräver bitcoin och nya block upptäckts för snabbt, kommer algoritmen att öka målhashsvårigheten (öka antalet nollor i början) för att sakta ner gruvarbetarna. 

Omvänt, om antalet gruvarbetare minskar eller det börjar ta för lång tid för dem att upptäcka nya block, kommer algoritmen att göra efterföljande målhashar lättare (genom att minska antalet nollor i början).

Tänk på det som att justera svårighetsgraden för att slutföra en Rubik's kub genom att öka eller minska antalet rader som kuben har.

En 3x3 kub, till exempel, skulle vara mycket lättare att lösa än en 5x5 kub, och så vidare.

För att få en konkurrensfördel över andra i nätverket använder många gruvdriftare applikationsspecifika integrerade kretsar (ASIC) gruvriggar. Dessa maskiner kan generera hundratals miljoner hash per sekund och kan köras parallellt för att ge ägarna en större chans att vinna blockbelöningar.

Flera stora offentliga företag, inklusive Riot Platforms, Marathon Digital och CleanSpark Inc., driver för närvarande stora kryptovaluta-gruvanläggningar som innehåller tusentals ASIC-gruvmaskiner.

Deltagandet av dessa större företag har dramatiskt ökat Bitcoins totala hash-rate, vilket gör det allt svårare att upptäcka nya block.

Det är möjligt för vem som helst att se vad den aktuella Bitcoin-hashraten är vid vilken tidpunkt som helst, med hjälp av flera gratis online hash-rate-diagram.

När gruvdrift svårighetsgraden ökar, så gör också kostnaderna som är förknippade med gruvdrift.

I vissa fall kan det göra det otroligt svårt för ensamma gruvarbetare att operera över break-even-nivåer.

I dessa scenarier bestämmer sig många oberoende gruvarbetare för att samla sina resurser i så kallade gruvpooler.

Gruvpooler delar sin bearbetningskraft och proportionellt delar eventuella blockbelöningar de tjänar bland alla medlemmar i poolen. 

Idag utförs majoriteten av bitcoin-gruvdrift av dessa grupper, även om det är möjligt att utvinna kryptovaluta hemifrån.

Nu när du har lärt dig allt om bitcoin-gruvdrift, är du redo att ta nästa steg i din kryptoresa?

Klicka på knappen nedan för att köpa bitcoin på Kraken idag!