Что такое майнинг биткойнов?

Процесс чеканки новых биткойнов в чем-то похож на процесс добычи драгоценных металлов из земли. По этой причине он стал известен как «добыча биткойнов».

Как указано в Белой книге биткойнов:

Постоянное добавление постоянного количества новых монет аналогично тому, как золотодобытчики тратят ресурсы на добавление золота в обращение. В нашем случае тратится процессорное время и электроэнергия.

Упрощенный обзор майнинга биткойнов выглядит следующим образом:

• Люди соревнуются за вознаграждение в биткойнах, применяя вычислительную мощность в процессе, известном как «Доказательство работы» (PoW). Процесс назван так потому, что только участники (майнеры), доказавшие, что они выделили достаточно ресурсов (работы), будут иметь шанс получить вознаграждение.
• Примерно каждые 10 минут вознаграждения распределяются между одним победившим «майнером».
• Вознаграждения двоякие: (1) «награда за блок», которая представляет собой только что отчеканенный биткойн. Вознаграждение за блок в настоящее время установлено на уровне 6,25 биткойнов (но будет сокращено вдвое с начала мая 2024 года, а затем еще раз вдвое через четыре года и так далее). (2) комиссии, связанные со всеми транзакциями в текущем блоке. Конечные пользователи, желающие совершить транзакцию, должны добавить комиссию к предложенной транзакции в качестве стимула для майнеров включить ее в следующий блок.

Зачем нужен майнинг биткойнов?

Майнинг биткойнов является важным компонентом системы сети для достижения консенсуса относительно текущего состояния реестра. Это важно для того, чтобы люди могли безопасно совершать биткойн-транзакции.

Сеть Биткойн — это глобально распределенная публичная книга, состоящая из гигантского списка транзакций с отметками времени. Например, одна запись в бухгалтерской книге может указывать на то, что лицо А отправило 1 биткойн лицу Б в 10:00 понедельника. Реестр обновляется примерно каждые 10 минут путем добавления «блоков», содержащих список новых транзакций. Существование реестра, который добровольно хранится тысячами участников, известных как «узлы», позволяет любому увидеть как текущее состояние, так и полную историю владения биткойнами.

По замыслу нет централизованного органа, решающего, какие транзакции следует добавлять в новые блоки. Вместо этого состояние реестра (то есть «истина») достигается коллективно и посредством координации узлов в соответствии с протоколом Биткойн. Именно эта децентрализация придает Биткойну некоторые из его самых интересных свойств, а именно устойчивость к цензуре и отсутствие разрешений.

Большинство узлов просто проверяют подлинность транзакций, хранят реестр и передают обновления другим узлам (опять же, обновления принимают форму новых блоков, добавляемых в цепочку). Однако меньшая группа узлов, называемых майнерами, конкурирует за создание новых блоков. Когда майнеры создают новые блоки, они эффективно обновляют состояние леджера или «правду» о том, кому что принадлежит.

Какова цель майнинга биткойнов?

Майнинг биткойнов выполняет несколько функций:

1. Это метод распространения новых монет.
2. Это часть более полной системы, обеспечивающей добавление в блокчейн только действительных транзакций.
3. Это метод определения приоритетов транзакций при ограниченной пропускной способности (он создает справедливый рынок для ограниченного пространства блока).
4. Он предоставляет участникам (майнерам) финансовый стимул для выделения ресурсов сети, а выделенные ресурсы помогают защитить сеть от злоумышленников. Обратите внимание, что под злоумышленниками здесь в первую очередь понимаются сами майнеры. Другими словами, делая майнинг дорогим, Биткойн гарантирует, что майнеры следуют правилу.

Как майнинг биткойнов защищает сеть?

Майнинг Proof-of-Work помогает защитить сеть Биткойн, требуя от потенциальных злоумышленников выделения большего количества ресурсов для атаки, чем они могли бы надеяться получить от самой атаки. Другими словами, это гарантирует, что атака на Биткойн будет убыточной (и очень дорогостоящей) перспективой, что делает ее крайне маловероятной.

Как работает майнинг биткойнов?

Процесс кратко изложен в Белой книге биткойнов:

1. Новые транзакции рассылаются всем узлам.
2. Каждый узел собирает новые транзакции в блок.
3. Каждый узел работает над поиском сложного доказательства работы для своего блока.
4. Когда узел находит доказательство работы, он рассылает блок всем узлам.
5. Узлы принимают блок только в том случае, если все транзакции в нем действительны и еще не потрачены.
6. Узлы выражают свое принятие блока, работая над созданием следующего блока в цепочке, используя хэш принятого блока в качестве предыдущего хэша.

Давайте разберем это немного подробнее.

Для начала, майнеры — это те, кто предлагает обновления в леджере, и только майнеры, успешно завершившие Proof-of-Work, могут добавлять новый блок. Это закодировано в протоколе Биткойн.

Майнеры могут свободно выбирать действительные транзакции из пула потенциальных транзакций, которые транслируются в сеть узлами. Такие транзакции собираются в «мемпул». Рациональные и честные майнеры выбирают транзакции из мемпула на основе связанных с ними комиссий, оптимизируя более высокие комиссии. Это порождает рынок комиссий, который помогает обеспечить справедливое и эффективное использование ограниченного пространства блока.

Первый майнер, завершивший Proof of Work, транслирует предложенный им новый блок в более широкую сеть узлов, которые затем проверяют, соответствует ли блок правилам протокола. Ключевые правила здесь таковы: (1) все транзакции в блоке действительны (т. е. нет двойных расходов) и (2) новый блок надлежащим образом ссылается на предыдущий блок и нумеруется как следующий в цепочке (т. е. новый блок представляет собой последний блок в самой длинной цепочке). Если это так, узлы отправляют его другим узлам, которые завершают тот же процесс. Таким образом, новый блок распространяется по сети до тех пор, пока не будет широко принят как «правда».

Однако может случиться (и это часто случается), что несколько майнеров завершают Proof-of-Work практически одновременно и одновременно транслируют свой новый блок в сеть. Более того, из-за сетевых задержек и географического разделения узлы могут получать новые предложенные блоки в несколько разное время.

Обратите внимание, что недавно предложенный блок одного майнера может немного отличаться от блока другого. Это связано с тем, что, как уже упоминалось, именно майнеры выбирают, какие транзакции включать в блок, и даже несмотря на то, что они склонны оптимизировать прибыльность, местоположение и другие факторы вносят изменения. Когда два майнера отправляют разные новые блоки, по сети начинают распространяться конкурирующие версии «правды». Сеть в конечном итоге сходится к «правильной» версии истины, выбирая цепочку, которая становится длиннее и быстрее.

Давайте разберем эту последнюю часть. Представьте, что есть две конкурирующие сети. Допустим, 75% майнеров выбирают версию A (потому что это была первая версия, которую они увидели) и начинают Proof-of-Work для следующего блока, опираясь на версию A. Остальные 25% майнеров выбирают версию B (опять же, потому что это версия, с которой они столкнулись первой) и инициировать создание того же процесса поверх этой версии. По статистике, один из майнеров, работающих над версией A, скорее всего, первым завершит Proof of Work, транслируя новую версию в сеть. Поскольку узлы всегда выбирают самую длинную цепочку, версия А быстро станет доминировать в сети. На самом деле вероятность того, что версия B будет расти быстрее, экспоненциально исчезает с каждым дополнительным блоком, так что к тому времени, когда будут добавлены шесть блоков, как статистическая невозможность. По этой причине транзакция, которая была подтверждена в шести блоках, для большинства участников считается твердой. Обратите внимание, что блок, который не становится частью самой длинной цепочки (версия B в нашем примере выше), называется блоком-сиротой. Подсчитано, что такие блоки создаются от 1 до 3 раз в день. Транзакции, включенные в блок-сироту, не теряются. Это потому, что если они еще не были включены в версию, которая в конечном итоге станет самой длинной цепочкой, они в конечном итоге будут добавлены в следующий блок самой длинной цепочки. t становится частью самой длинной цепочки (версия B в нашем примере выше), называется блоком-сиротой. Подсчитано, что такие блоки создаются от 1 до 3 раз в день. Транзакции, включенные в блок-сироту, не теряются. Это потому, что если они еще не были включены в версию, которая в конечном итоге станет самой длинной цепочкой, они в конечном итоге будут добавлены в следующий блок самой длинной цепочки. t становится частью самой длинной цепочки (версия B в нашем примере выше), называется блоком-сиротой. Подсчитано, что такие блоки создаются от 1 до 3 раз в день. Транзакции, включенные в блок-сироту, не теряются. Это потому, что если они еще не были включены в версию, которая в конечном итоге станет самой длинной цепочкой, они в конечном итоге будут добавлены в следующий блок самой длинной цепочки.

Каков алгоритм хеширования биткойнов?

Биткойн использует алгоритм шифрования военного уровня под названием Secure Hash Algorithm 2 (SHA2). Биткойн-майнеры награждаются BTC, когда они находят случайное число, которое может быть сгенерировано только повторным запуском алгоритма хеширования. Этот процесс аналогичен лотерее (когда покупка большего количества билетов увеличивает ваши шансы на выигрыш). Выделяя больше вычислительной мощности алгоритму хеширования, майнеры фактически покупают больше лотерейных билетов.

Что такое настройка сложности в майнинге биткойнов?

Уровень сложности алгоритма Proof of Work автоматически корректируется каждые 2016 блоков или примерно каждые 2 недели. Корректировки внесены с целью сохранения постоянной добычи новых блоков на уровне 10 минут на блок.

Факторы корректировки сложности в общем объеме вычислительной мощности или «мощности хеширования», применяемой к алгоритму хэширования. По мере увеличения вычислительной мощности сложность увеличивается, что делает майнинг более трудным для всех. Если вычислительная мощность удалена, сложность снижается, что упрощает майнинг.

Обратите внимание, что сложная система настройки отличает добычу биткойнов от добычи драгоценных металлов. Если, например, цена на золото растет, к рынку присоединяется больше майнеров. Добавление большего количества золотодобытчиков неизбежно приведет к увеличению производства золота. Благодаря силе спроса и предложения это в конечном итоге снизит рыночную цену на золото. В случае Биткойна, однако, объем произведенных (отчеканенных) биткойнов предопределен протоколом Биткойн (т. е. не зависит от количества и мощности майнеров), поэтому, независимо от того, сколько мощности майнинга направлено на алгоритм, объем Произведенный биткойн не будет затронут.

Законен ли майнинг биткойнов?

Майнинг биткойнов является законным в большинстве регионов, включая США и Европу. В Китае правовой статус майнинга биткойнов в настоящее время находится в серой зоне.

Выгоден ли майнинг биткойнов?

Майнинг биткойнов — это высококонкурентная отрасль с небольшой нормой прибыли. Основным входом является электричество, хотя также требуются значительные первоначальные инвестиции в оборудование и помещения для размещения оборудования. Ключевое задействованное аппаратное обеспечение известно как специализированная интегральная схема (ASIC), которая представляет собой вычислительное устройство, предназначенное исключительно для запуска алгоритма хеширования биткойнов. Прибыльность зависит в основном от постоянного доступа к дешевой электроэнергии, применяемой к наиболее эффективному оборудованию ASIC.

Биткойн-майнинг — это естественно уравновешивающая система. По мере роста цены биткойна маржа майнеров увеличивается. Это побуждает больше майнеров присоединиться к рынку. Однако новые участники увеличивают сложность чеканки новых блоков. Это требует, чтобы все участники тратили больше ресурсов, тем самым снижая прибыльность по всем направлениям. Устойчивые спады цен на биткойн исторически приводили к тому, что часть майнеров увольнялась из-за того, что расходы превышали доходы.

Как добыча биткойнов влияет на цену биткойнов?

В большинстве случаев майнеры продают свои заработанные биткойны, чтобы покрыть расходы, связанные с майнингом. Эти затраты, таким образом, способствуют чистому давлению со стороны продавцов. Попытки майнера максимизировать прибыльность путем хранения или продажи биткойнов в зависимости от динамики рынка могут повлиять на волатильность цены биткойна. Здесь аргумент заключается в том, что, когда цена биткойна растет, майнеры могут пытаться удерживать его дольше в надежде получить больше прибыли. Это приведет к меньшему чистому давлению со стороны продавцов, что приведет к более быстрому росту цены. Однако, когда цена биткойна падает, майнеры, скорее всего, продадут не только свои резервы, но и недавно приобретенный биткойн. Это, в свою очередь, будет способствовать снижению волатильности.