Hoạt động đào Bitcoin: Hướng dẫn đầy đủ

Đào Bitcoin là một quá trình xác thực giao dịch Bitcoin và phát hành Bitcoin (BTC) mới được đưa vào lưu hành.

Đào Bitcoin giúp:

• Khuyến khích các thợ đào đề xuất và xác minh các giao dịch mới cho blockchain Bitcoin.

• Bảo mật blockchain Bitcoin khỏi các cuộc tấn công.

• Quản lý việc tạo ra và lưu hành các đơn vị tiền điện tử Bitcoin mới lần đầu tiên gia nhập thị trường.

Tương tự như việc đào các kim loại quý như vàng, việc đào Bitcoin đòi hỏi phần cứng chuyên dụng, năng lượng và chút may mắn.

Tuy nhiên, thay vì xẻng và máng nón, các thợ đào Bitcoin cạnh tranh với nhau bằng thiết bị máy tính chuyên dụng. 

Mục tiêu của mỗi thợ đào là giành chiến thắng trong cuộc cạnh tranh dựa trên mật mã. Người chiến thắng của mỗi vòng sẽ nhận được phần thưởng khối xứng đáng với nỗ lực mà họ đã bỏ ra. Họ cũng được cấp quyền đề xuất một khối mới chứa dữ liệu giao dịch đang chờ xử lý để đưa vào blockchain.

Nếu tất cả những điều này còn xa lạ với bạn, hãy tiếp tục đọc hướng dẫn đầy đủ về đào Bitcoin bên dưới.

Nhưng, nếu muốn đào sâu vào chuyên môn hơn, bạn có thể tham khảo bài viết của chúng tôi với tiêu đề Tiền điện tử sử dụng mật mã như thế nào?

Trước khi đi vào cơ chế của Bitcoin, bạn cần phải hiểu tại sao ngay từ đầu lại sinh ra việc đào Bitcoin.

Mạng Bitcoin không được quản lý bởi ngân hàng trung ương, tỷ phú quyền lực hay tổ chức tài chính trung gian, mà được quản lý tập thể bởi các tình nguyện viên trên khắp thế giới và bất cứ ai cũng có thể tham gia. 

Điều này có nghĩa là Bitcoin phụ thuộc vào sự hợp tác của người dùng để vận hành và hoạt động. Đổi lại, khi đóng góp sức mạnh máy tính vào quá trình xác thực giao dịch, thợ đào sẽ được giao thức thưởng các đơn vị tiền điện tử Bitcoin mới. 

Cơ chế khuyến khích hợp tác buộc các thợ đào phải đồng lòng bảo vệ mạng bằng cách khiến cái giá để thâu tóm quyền kiểm soát đa số trở nên đắt đỏ đến mức không một kẻ xấu nào muốn đánh đổi.

Để hiểu rõ hơn về tính phi tập trung của Bitcoin, hãy xét mô hình hoạt động tập trung của một công ty truyền thống như Uber. 

Giả Uber được đồng quản lý bởi hàng triệu tài xế taxi và người dùng ứng dụng, chứ không phải nằm trọn trong tay của một nhóm lãnh đạo cấp cao. Ở mô hình phi tập trung hơn như vậy, tất cả các bên liên quan sẽ cùng nhau thống nhất về chế độ thù lao cho tài xế và cách thức vận hành ứng dụng, thay vì phải tuân theo các quyết định áp đặt từ ban lãnh đạo.

Hơn nữa, vai trò quan trọng như quản lý và phát triển ứng dụng không còn gói gọn trong nội bộ công ty, mà bất cứ ai cũng có thể góp phần xây dựng và duy trì vai trò này từ xa thông qua các thiết bị sẵn có. Mô hình này có thể tạo ra một hệ sinh thái dễ tiếp cận và minh bạch hơn cho mọi người.  

Tuy nhiên, mức độ phi tập trung hóa cao như vậy lại đặt ra một số câu hỏi hóc búa như: Nếu bất kỳ ai cũng có thể tham gia mạng và không có một cơ quan quyền lực trung tâm nào giám sát thì làm sao ngăn được những kẻ gian lận cố phá hoại mạng và làm sao để đảm bảo mọi thành viên đều hợp tác hiệu quả với nhau?

Đây là lúc cơ chế đồng thuận blockchain phát huy vai trò.

Nói đơn giản, đào Bitcoin là cuộc đua để giành chiến thắng trong trò chơi may rủi cứ mười phút lặp lại một lần.

Quá trình này đòi hỏi các thợ đào phải sử dụng máy móc chuyên dụng để tạo ra giá trị ngẫu nhiên. Ai tạo ra giá trị đánh bại giá trị mục tiêu thì người đó thắng. Cái khó ở chỗ là thợ đào không thể kiểm soát hay can thiệp vào giá trị mà họ tạo ra. Họ chỉ có thể tiếp tục tạo ra giá trị mới với hy vọng rằng mình sẽ tình cờ va phải con số chiến thắng.

Khi một thợ đào tìm ra con số đó, họ sẽ công bố giá trị lên mạng để các thành viên khác cùng xác minh.

Để dễ hình dung hơn, hãy coi quá trình này như việc hàng ngàn người cùng nhau giải một khối Rubik trong khi đang bị bịt mắt. 

Ban đầu, mỗi người đều có một khối Rubik xáo trộn giống hệt nhau. Khi cuộc thi bắt đầu, mọi người sẽ xoay khối Rubik một cách ngẫu nhiên cho đến khi giám thị công bố người chiến thắng. Những người còn lại tháo khăn bịt mắt và kiểm tra khối Rubik của người thắng để xác nhận đã giải xong. Sau đó, cuộc thi lại bắt đầu từ đầu.

Bạn đã nắm rõ phần này rồi chứ? Giờ hãy cùng đào sâu hơn một chút. 

Cụ thể hơn, các thợ đào cạnh tranh với nhau bằng cách sử dụng máy tính chuyên dụng để tạo ra hàm băm mật mã, thường là hàng triệu mã băm mỗi giây với hy vọng trở thành người đoán trúng mã băm sớm nhất.

Bạn có thể coi mỗi mã băm mới là một lần xoay khối Rubik. 

Thợ đào nào đoán đúng mã băm trước sẽ có quyền thêm khối đó vào blockchain. Công sức của các thợ đào sẽ được đền đáp bằng phần thưởng khối.

Cơ chế đồng thuận blockchain là hệ thống vận hành bởi máy tính có nhiệm vụ đảm bảo thành viên trong mạng phi tập trung có thể thống nhất về dữ liệu mới sẽ nạp vào blockchain.

Một khi đã nạp vào blockchain, khối Bitcoin và dữ liệu giao dịch vĩnh viễn không thể thay đổi, nên việc đảm bảo tính xác thực của các thông tin này rất quan trọng. 

Ví dụ, mạng phải đảm bảo người dùng không thể chuyển số tiền mà họ không thực sự sở hữu, hoặc thực hiện hành vi “chi tiêu kép” bằng cách gửi cùng một số dư cho hai người khác nhau cùng một lúc

Cơ chế đồng thuận giúp mạng thống nhất về các vấn đề này, từ đó đảm bảo các giao dịch mới tuân theo quy tắc của giao thức trước khi vĩnh viễn được thêm vào blockchain.

Nhiều loại cơ chế đồng thuận khác nhau có thể được áp dụng trên một mạng blockchain và mỗi loại đều có phương thức riêng để loại bỏ người dùng không trung thực. 

Bitcoin sử dụng cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc (PoW), hệ thống sử dụng sức mạnh máy tính và năng lượng để đảm bảo các thành viên hoạt động vì lợi ích chung của mạng. 

Phương pháp này tận dụng các nguyên tắc từ lý thuyết trò chơi, một lĩnh vực toán học nghiên cứu cách con người tương tác với nhau. Dựa trên nguyên tắc quyền lợi đi liền với trách nhiệm, thành viên phải tự mua sắm thiết bị và chi trả chi phí vận hành, còn hệ thống bằng chứng công việc sẽ giúp ngăn chặn kẻ xấu có ý định phá hoại mạng.

Bạn có thể tìm hiểu thêm về bằng chứng công việc và các loại cơ chế đồng thuận khác trong bài viết Cơ chế đồng thuận blockchain là gì? tại Trung tâm học tập Kraken.

Mã băm là mã có độ dài cố định được tạo ra từ kết quả của việc đưa dữ liệu đầu vào thông qua hàm băm mật mã.

Bạn có thể coi hàm băm mật mã như cỗ máy mã hóa kỳ diệu có thể biến bất kỳ thứ gì từ một chữ cái đơn lẻ đến một cuốn bách khoa toàn thư thành một mã có độ dài cố định, độc nhất và ngẫu nhiên.

Qua nhiều năm, nhiều loại thuật toán băm khác nhau đã xuất hiện. Mỗi loại sử dụng một phương pháp khác nhau để ghi nhận rồi chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành các đoạn mã ngẫu nhiên.

Mạng Bitcoin sử dụng Thuật toán Băm Bảo mật 256 (SHA-256), ban đầu vốn được phát triển bởi Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ (NSA).

Các mã băm SHA-256 là chuỗi mã thập lục phân có độ dài cố định 28 ký tự, bao gồm cả số từ 0 đến 9 và chữ cái từ A đến F. 

Dữ liệu đầu vào dù lớn hay nhỏ đều cho ra kết quả trả về là một đoạn mã có độ dài chính xác như nhau. Chẳng hạn, khi bạn chạy một từ “Hello” đơn giản hoặc cả cuốn Chúa tể của những chiếc nhẫn bằng thuật toán SHA-256, kết quả thu được sẽ là hai mã băm độc nhất dài 28 ký tự.

Do một số đặc tính riêng biệt, mã băm đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình đào.

Các đặc tính đó là:

• Bất biến - Cùng một dữ liệu đầu vào sẽ luôn cho ra một mã băm giống hệt nhau.

• Một chiều - Biến dữ liệu thành mã băm thì dễ, nhưng giải mã ngược lại để xác định dữ liệu gốc thì bất khả thi.

• Ngẫu nhiên - Mã băm không hề giống dữ liệu đầu vào.

• Độc nhất - Không có chuyện trùng mã băm.

Điều đặc biệt về những đặc tính này là chỉ một thay đổi nhỏ trong dữ liệu đầu vào cũng tạo ra dữ liệu đầu ra hoàn toàn khác.

Ví dụ: nếu bạn thay đổi một chữ cái trong cuốn sách Chúa tể của những chiếc nhẫn, thuật toán sẽ tạo ra mã băm hoàn toàn mới, không còn dấu vết của mã đầu tiên.

Bất kỳ ai cũng có thể tạo ra các mã băm này bằng cách chạy bất kỳ đầu vào nào qua hàm băm mật mã. Bạn thậm chí có thể tự trải nghiệm bằng công cụ tính mã băm trực tuyến miễn phí.

Để thắng cuộc cạnh tranh đào Bitcoin và kiếm phần thưởng khối, các thợ đào phải tạo ra băm có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng mục tiêu mà giao thức Bitcoin tự động thiết lập. Giá trị này được gọi là mã băm mục tiêu.

Mỗi mã băm mục tiêu sẽ luôn bắt đầu bằng một chuỗi các số 0. Tùy thuộc vào độ khó đào hiện tại, vốn cũng do giao thức tự động thiết lập, chuỗi các số 0 ở đầu mã băm có thể ít hoặc nhiều.

Đầu mã băm mục tiêu càng bắt đầu bằng nhiều số 0, thợ đào càng khó đánh bại và ngược lại.

Chẳng hạn, mã băm mục tiêu của Bitcoin sẽ có định dạng như sau.

00000000000a28ba41fe240e0b37

Còn mã băm mục tiêu dễ đánh bại hơn sẽ có định dạng như sau.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

Có thể thấy, mã băm này bắt đầu bằng ít số 0 hơn hẳn.

Nghe thì có vẻ đơn giản, nhưng chỉ cần thêm đúng một số 0 ở phía trước thôi, cuộc cạnh tranh tìm ra mã băm hợp lệ sẽ trở nên khó hơn gấp hàng trăm lần. 

Bạn có thể hình dung điều này giống như sự khác biệt giữa việc tung đồng xu ra mặt ngửa ba lần liên tiếp so với hai mươi lần liên tiếp.

Mã băm mục tiêu cho khối mới được đính kèm vào khối trước đó và công bố cho toàn mạng. Thông tin này được lưu trữ trong tiêu đề khối, thành phần chứa dữ liệu nhận dạng quan trọng của khối Bitcoin.

Bên trong tiêu đề khối còn có một giá trị gọi là nonce, viết tắt của cụm từ “số chỉ dùng một lần”. 

Để tạo ra mã băm đánh bại được mã băm mục tiêu, thợ đào sẽ lấy tiêu đề khối của khối trước đó, thay đổi giá trị nonce sang một số mới rồi chạy qua thuật toán SHA-256. Mỗi lần thay đổi giá trị nonce, một mã băm hoàn toàn mới sẽ được tạo ra.

Vì thợ đào không thể biết trước đầu vào nào sẽ tạo ra mã băm nào, nên việc đánh bại mã băm mục tiêu thực chất là một quá trình thử sai liên tục. 

Quy trình dự đoán và kiểm tra này diễn ra lặp đi lặp lại cho đến khi một thợ đào may mắn tạo ra được mã băm bắt đầu với số lượng số 0 lớn hơn hoặc bằng mã băm mục tiêu hiện tại.

Sau đó, thợ đào chiến thắng sẽ đề xuất khối dữ liệu giao dịch mới cho tất cả các thợ đào khác trong blockchain để họ tự xác minh. Những thợ đào còn lại dù không thắng cuộc cạnh tranh nhưng sẽ đóng vai trò xác minh khối được đề xuất để đảm bảo mọi dữ liệu bên trong đều hợp lệ.

Khi độ khó đào tăng lên, chi phí liên quan đến đào cũng tăng theo.

Trong nhiều trường hợp, điều này khiến các thợ đào đơn lẻ cực kỳ khó duy trì hoạt động trên mức hòa vốn.

Trước tình hình đó, các thợ đào đơn lẻ thường chọn cách góp chung nguồn lực vào mô hình gọi là hội thợ đào.

Các hội sẽ chia sẻ sức mạnh xử lý và phân chia phần thưởng khối mà họ kiếm được theo tỷ lệ cho tất cả thành viên trong hội. 

Ngày nay, phần lớn hoạt động đào Bitcoin đều do các hội này thực hiện, tuy nhiên cá nhân vẫn có thể đào tiền điện tử tại gia.

Mức độ dễ hay khó để giành chiến thắng cuộc cạnh tranh đào và nhận phần thưởng khối phụ thuộc vào ba yếu tố chính:

1. Tốc độ băm.

2. Độ khó đào.

3. Thiết bị.

Tốc độ băm là chỉ số dùng để đo lường tổng sức mạnh tính toán của tất cả các thợ đào trong một mạng blockchain. Nói ngắn gọn, chỉ số này kết hợp số lượng mã băm được tạo ra mỗi giây từ tất cả các máy đào của các thợ đào. 

Thông qua phép đo này, ta có thể hình dung được độ lớn của mạng lưới đào cũng như khả năng chống lại các cuộc tấn công tấn công chiếm quyền kiểm soát đa số.

Khi tốc độ băm của một mạng tăng lên, độ khó đào thường cũng tăng theo, và ngược lại.

Quay lại ví dụ về khối Rubik, càng nhiều người cùng tham gia giải khối Rubik thì cơ hội chiến thắng của mỗi cá nhân càng thấp.

Giao thức Bitcoin tích hợp sẵn tính năng tự động điều chỉnh độ khó của cuộc cạnh tranh đào, nhằm đảm bảo các thợ đào tìm ra khối mới trong khoảng thời gian mục tiêu xấp xỉ 10 phút.

Như đã đề cập ở trên, những đồng Bitcoin mới đúc sẽ được đưa vào lưu hành qua phần thưởng khối mỗi khi một thợ đào đánh bại được mã băm mục tiêu và giành quyền thêm khối mới vào blockchain.

Để ngăn chặn tình trạng đồng tiền điện tử mới tràn ngập thị trường khi số lượng thợ đào gia tăng nhanh chóng, Satoshi Nakamoto đã lập trình sẵn một hệ thống điều chỉnh độ khó bằng thuật toán trong giao thức Bitcoin ngay từ trước khi ra mắt.

Thuật toán điều chỉnh độ khó đào quy định rằng cứ sau mỗi 2.016 khối (tương đương khoảng hai tuần), giao thức sẽ kiểm tra tổng thời gian các thợ đào cần để tìm ra mã băm chiến thắng và so sánh con số đó với mốc tiêu chuẩn là 20.160 phút (10 phút x 2.016 khối). 

Nếu số lượng thợ đào Bitcoin đột ngột tăng vọt đẩy nhanh tốc độ tìm mới, thuật toán sẽ tự động tăng độ khó của mã băm mục tiêu (bằng cách tăng số lượng số 0 ở đầu) để kìm hãm tốc độ của các thợ đào. 

Ngược lại, nếu số lượng thợ đào giảm hoặc mất quá nhiều thời gian để tìm ra khối mới, thuật toán sẽ làm cho mã băm mục tiêu tiếp theo dễ hơn (giảm số lượng số 0 ở đầu).

Bạn có thể hình dung điều này giống như việc điều chỉnh độ khó của khối Rubik bằng cách tăng hoặc giảm số hàng.

Chẳng hạn, một khối Rubik 3x3 sẽ dễ giải hơn nhiều so với 5x5, và các cấp độ khác cũng tương tự như vậy.

Để giành lợi thế cạnh tranh so với các đối thủ trong mạng lưới, nhiều thợ đào đã sử dụng các dàn máy đào Mạch Tích Hợp Chuyên Dụng (ASIC). Những máy này có khả năng tạo ra hàng trăm triệu mã băm mỗi giây và có thể chạy song song để tăng cơ hội giành phần thưởng khối cho chủ sở hữu.

Hiện nay, một số công ty lớn như Riot Platforms, Marathon Digital và CleanSpark Inc. đang vận hành các cơ sở khai thác tiền điện tử khổng lồ với hàng nghìn máy đào ASIC.

Sự tham gia của các tổ chức quy mô lớn này đã làm tốc độ băm tổng thể của Bitcoin tăng vọt, khiến việc tìm kiếm các khối mới ngày càng trở nên khó khăn hơn.

Bất kỳ ai cũng có thể theo dõi tỷ lệ băm hiện tại của Bitcoin thông qua nhiều biểu đồ tỷ lệ băm trực tuyến miễn phí.

Khi độ khó đào tăng lên, chi phí liên quan đến đào cũng tăng theo.

Trong nhiều trường hợp, điều này khiến các thợ đào đơn lẻ cực kỳ khó duy trì hoạt động trên mức hòa vốn.

Trước tình hình đó, các thợ đào đơn lẻ thường chọn cách góp chung nguồn lực vào mô hình gọi là hội thợ đào.

Các hội sẽ chia sẻ sức mạnh xử lý và phân chia phần thưởng khối mà họ kiếm được theo tỷ lệ cho tất cả thành viên trong hội. 

Ngày nay, phần lớn hoạt động đào Bitcoin đều do các hội này thực hiện, tuy nhiên cá nhân vẫn có thể đào tiền điện tử tại gia.

Sau khi tìm hiểu tất tần tật về Bitcoin, bạn đã sẵn sàng cho bước tiếp theo trong hành trình tiền điện tử của mình chưa?

Nhấn vào nút bên dưới để mua Bitcoin trên Kraken ngay hôm nay!