Riepilogo
Il mining di criptovaluta verifica le transazioni blockchain ed è il processo di creazione di nuove unità di criptovaluta.
I minatori richiedono una grande quantità di risorse informatiche, che garantiscono anche la sicurezza della rete blockchain.
Cos’è il mining di criptovalute?
Il mining di criptovalute si basa sul meccanismo di consenso Proof of Work (PoW), garantendo la sicurezza e la decentralizzazione delle criptovalute come Bitcoin. Il mining è il processo di convalida delle transazioni degli utenti e di aggiunta al registro pubblico della blockchain. Pertanto, il mining è un elemento chiave affinché Bitcoin possa funzionare normalmente senza un’autorità centrale.
Le operazioni di mining sono anche responsabili dell’introduzione di nuove monete nell’offerta circolante esistente. Tuttavia, il mining di criptovalute segue una serie di regole codificate che governano il processo di mining e impediscono a qualcuno di creare nuove monete in modo casuale. Queste regole sono integrate nel protocollo di criptovaluta sottostante e vengono applicate da un’intera rete di migliaia di nodi.
Per creare nuove unità di criptovaluta, i minatori utilizzano la loro potenza di calcolo per risolvere complessi enigmi crittografici. Il primo minatore che risolve con successo il puzzle ha il diritto di aggiungere un nuovo blocco di transazioni alla blockchain e pubblicarlo sulla rete.
Come funziona il mining di Ethereum?
Dopo che una nuova transazione blockchain è stata completata, verrà inviata a un pool minerario chiamato "pool di memoria". Il compito del minatore è verificare la validità di queste transazioni in sospeso e integrarle nei blocchi.
Un blocco può essere pensato come una pagina nel registro della blockchain, che registra diverse transazioni e altri dati. Nello specifico, i nodi di mining sono responsabili della raccolta delle transazioni non confermate dal mempool e della loro integrazione nei blocchi candidati.
I minatori tentano quindi di convertire questo blocco candidato in un blocco confermato valido. Per effettuare questa transizione, i minatori devono risolvere problemi matematici complessi, un processo che richiede notevoli risorse di calcolo. Tuttavia, per ogni blocco estratto con successo, il minatore riceverà una ricompensa per il blocco, che include la criptovaluta appena creata e le commissioni di transazione. Il funzionamento del mining viene spiegato più avanti.
Passaggio 1: transazione hash
Il primo passo del block mining è estrarre le transazioni in sospeso dal mempool e inviarle una per una tramite la funzione hash. Ogni volta che un dato viene eseguito tramite una funzione hash, viene prodotto un output di dimensione fissa chiamato "valore hash".
Durante il processo di mining, l'hash di ogni transazione è costituito da una stringa di numeri e lettere, che viene utilizzata come identificatore. L'hash della transazione rappresenta tutte le informazioni contenute in quella transazione.
Oltre all'hashing e alla singola colonna di ogni transazione, i minatori aggiungono transazioni personalizzate per inviarsi premi in blocco. Questa transazione è chiamata "transazione coinbase", il che significa che viene creata una nuova moneta. Nella maggior parte dei casi, questa transazione è la prima transazione registrata in un nuovo blocco e tutte le transazioni successive sono transazioni in sospeso in attesa di verifica.
Passaggio 2: crea l'albero Merkle
Dopo che ogni transazione è stata sottoposta ad hashing, questi hash vengono combinati in un "Merkle tree" (noto anche come "hash tree"). Gli hash delle transazioni vengono combinati in coppie e quindi sottoposti ad hashing per generare un albero Merkle.
Dopo che il nuovo output hash è stato combinato in coppie, viene nuovamente sottoposto ad hashing e l'intero processo viene ripetuto finché non viene creato un singolo hash. L'ultimo hash creato è chiamato anche "root hash (o root hash)" e rappresenta sostanzialmente tutti gli hash precedentemente utilizzati per generare l'hash root.
Passaggio 3: trovare un'intestazione di blocco valida (hash del blocco)
L'intestazione del blocco viene utilizzata come identificatore per ciascun blocco indipendente, indicando che ciascun blocco ha un valore hash univoco. Quando creano un nuovo blocco, i miner combinano l'hash del blocco precedente con l'hash root del blocco candidato per generare un nuovo hash del blocco. Inoltre, il minatore deve aggiungere un numero casuale chiamato "nonce".
Pertanto, quando i minatori provano a verificare un blocco candidato, devono integrare l’hash root, l’hash del blocco precedente e il numero casuale ed elaborarli tutti tramite la funzione hash. Lo scopo di questa iterazione è creare un hash valido.
L'hash root non può essere modificato dall'hash del blocco precedente, quindi il miner deve modificare il nonce più volte finché non viene trovato un hash valido. L'output (hash del blocco) deve essere inferiore a un determinato valore target determinato dal protocollo per essere considerato valido. Nel mining di Bitcoin, l'hash del blocco deve iniziare con più zeri, il che viene chiamato "difficoltà di mining".
Passaggio 4: rilascia i blocchi estratti
Come possiamo vedere, i minatori devono eseguire ripetutamente l'hashing dell'intestazione del blocco con diversi valori nonce finché non trovano un hash del blocco valido. Il minatore che trova l'hash può pubblicare il blocco sulla rete. Tutti gli altri nodi controlleranno se il blocco e il suo hash sono validi. Se valido, il nuovo blocco verrà aggiunto alla copia della blockchain.
Il blocco candidato ora diventa un blocco confermato e tutti i minatori continueranno a estrarre il blocco successivo. I miner che non riescono a trovare un valore hash valido in tempo abbandoneranno i blocchi candidati e parteciperanno nuovamente alla competizione mineraria.
Cosa succede se vengono minati due blocchi contemporaneamente?
A volte due minatori pubblicano un blocco valido contemporaneamente e la rete si ritroverà con due blocchi concorrenti. I minatori inizieranno a estrarre il blocco successivo in base al blocco ricevuto per primo, causando la temporanea divisione della rete in due diverse versioni della blockchain.
La competizione tra i blocchi continuerà finché non verrà estratto un nuovo blocco basato su qualsiasi blocco concorrente. Il primo blocco che estrarrà un nuovo blocco sarà considerato vincitore. Il blocco scartato è chiamato "blocco orfano" o "blocco obsoleto" e tutti i minatori che selezionano questo blocco si sposteranno nella catena in cui si trova il blocco vincente per continuare l'estrazione.
Cos'è la difficoltà di mining?
La difficoltà di mining viene regolata regolarmente dal protocollo per garantire che il tasso di creazione di nuovi blocchi rimanga costante, stabilizzando così l'emissione di nuove monete come previsto. La difficoltà scala proporzionalmente alla potenza di calcolo (tasso di hash) immessa nella rete.
Pertanto, ogni volta che un nuovo miner si unisce alla rete, la concorrenza si intensificherà, la difficoltà delle operazioni di hashing aumenterà di conseguenza e il tempo medio di blocco non potrà essere ridotto. Al contrario, se la maggior parte dei miner abbandona la rete e la difficoltà di hashing diminuisce, sarà più semplice minare nuovi blocchi. Dopo aver modificato la difficoltà, il tempo di generazione del blocco non sarà influenzato dall'hash power complessivo della rete e rimarrà sempre invariato.
Tipi di mining di criptovaluta
Esistono molti modi per estrarre la criptovaluta. Nuovi hardware e algoritmi di consenso emergono costantemente e le apparecchiature e i processi vengono ottimizzati. I minatori utilizzano spesso dispositivi informatici specializzati per risolvere equazioni crittografiche complesse. Prendiamo come esempi alcuni dei metodi di mining più comuni.
Estrazione mineraria con unità di elaborazione centrale (CPU).
Il mining dell'unità di elaborazione centrale (CPU) si riferisce all'utilizzo della CPU di un computer per eseguire le funzioni di hashing richieste dal modello di prova di lavoro. Agli albori di Bitcoin, i costi di mining e le barriere all’ingresso erano bassi e le normali CPU erano sufficienti per gestirne le difficoltà, quindi chiunque poteva provare a estrarre Bitcoin e altre criptovalute.
Tuttavia, man mano che sempre più persone estraggono Bitcoin e l’hashrate della rete aumenta, diventa sempre più difficile trarre profitto dal mining. Inoltre, sta gradualmente diventando disponibile hardware di mining professionale con capacità di elaborazione più potenti e il mining di CPU è quasi diventato un ricordo del passato. Ora che tutti i minatori utilizzano hardware specializzato, il mining della CPU non è più fattibile.
Estrazione dell'unità di elaborazione grafica (GPU).
Le unità di elaborazione grafica (GPU) sono progettate per gestire una varietà di applicazioni contemporaneamente e vengono spesso utilizzate per videogiochi o rendering grafico, ma possono anche essere utilizzate per il mining.
Rispetto al popolare hardware di mining ASIC (circuiti integrati specifici per l'applicazione), le GPU sono relativamente economiche e flessibili. Sebbene gli utenti possano ancora estrarre alcune altcoin con le GPU, l'efficienza del mining è determinata dalla difficoltà e dall'algoritmo di mining.
Estrazione ASIC
I circuiti integrati specifici dell'applicazione (ASIC) sono progettati per un unico obiettivo specifico. Nel mondo delle criptovalute, questo si riferisce all'hardware specializzato sviluppato per il mining. Come tutti sappiamo, il mining ASIC è efficiente ma costoso. Le macchine minerarie ASIC utilizzano una tecnologia mineraria all'avanguardia e il costo dell'attrezzatura è molto più elevato di quello della CPU o della GPU.
Inoltre, la tecnologia ASIC si sta sviluppando rapidamente e i modelli più vecchi non sono più redditizi, quindi le macchine minerarie devono essere sostituite regolarmente. Anche escludendo i costi dell’elettricità, il mining ASIC è ancora uno dei metodi di mining più costosi.
Piscina mineraria
La ricompensa del blocco viene assegnata al primo minatore che riesce ad avere successo, quindi la probabilità di trovare l'hash corretto è estremamente bassa. Se l'abilità mineraria di un minatore è debole, sarà difficile scoprire da solo l'opportunità di blocco successivo. I pool minerari risolvono questo problema.
I pool minerari sono gruppi di minatori che mettono in comune le proprie risorse (hash power) per aumentare le probabilità di vincere premi in blocchi. Dopo che il pool minerario ha trovato con successo il blocco, i minatori condivideranno i premi in base al loro contributo al pool minerario.
I singoli minatori che partecipano ai pool minerari godono di vantaggi in termini di costi di hardware ed elettricità, ma una volta che il mining dei pool diventerà dominante, le persone si preoccuperanno della possibilità di attacchi del 51% sulla rete.
Cos'è il mining di Bitcoin e come funziona?
Bitcoin è l’esempio più popolare e consolidato di criptovaluta disponibile per il mining e il mining di Bitcoin si basa sull’algoritmo di consenso del carico di lavoro.
Il Proof of Work è il primo meccanismo di consenso blockchain creato da Satoshi Nakamoto ed è stato introdotto nel white paper di Bitcoin nel 2018. In poche parole, la Proof of Work determina il modo in cui una rete blockchain raggiunge il consenso tra tutti i partecipanti distribuiti senza un intermediario di terze parti. Questo meccanismo richiede molta potenza di calcolo per raggiungere il consenso e prevenire comportamenti dannosi.
Come abbiamo visto, in una rete proof-of-work, le transazioni vengono verificate dai miner. Competono per risolvere complessi enigmi crittografici con hardware di mining specializzato. Se il minatore trova prima una soluzione efficace, può pubblicare il blocco della transazione sulla blockchain e guadagnare premi per il blocco.
La quantità di criptovaluta nei premi in blocco varia tra le blockchain. Ad esempio, a partire da marzo 2023, i minatori possono guadagnare 6,25 premi in blocchi Bitcoin nella blockchain Bitcoin. Secondo il meccanismo dell’halving di Bitcoin, ogni 210.000 blocchi generati (circa ogni quattro anni), il numero di Bitcoin ricompensati dal blocco verrà dimezzato.
Il mining di criptovalute sarà ancora redditizio nel 2023?
Il mining di criptovalute ha ancora il potenziale per fare soldi, ma richiede un’attenta riflessione, una gestione del rischio e un’attenta ricerca. Il mining comporta anche investimenti e rischi, come costi hardware, volatilità dei prezzi delle criptovalute e modifiche al protocollo delle criptovalute. Per ridurre i rischi di cui sopra, i miner in genere implementano misure di gestione del rischio e valutano potenziali costi e benefici prima dell’inizio dell’attività mineraria.
La redditività della criptovaluta dipende da diversi fattori. Uno di questi è il movimento dei prezzi delle criptovalute. Quando i prezzi delle criptovalute aumentano, anche il valore fiat dei premi minerari aumenta. Al contrario, il calo dei prezzi farà diminuire la redditività.
Anche l’efficienza dell’hardware di mining è un fattore chiave nel determinare la redditività del mining. L’hardware di mining può essere costoso, quindi i miner devono valutare il costo dell’hardware rispetto ai premi che si prevede verranno generati. Un altro fattore da considerare è il costo dell’elettricità. Se il costo dell’elettricità è troppo alto e supera le entrate, l’attività mineraria non sarà redditizia.
Inoltre, l’hardware di mining può diventare rapidamente obsoleto, richiedendo aggiornamenti più frequenti. I nuovi modelli hanno prestazioni migliori rispetto ai modelli più vecchi, rendendo difficile per i minatori rimanere competitivi se non possono permettersi di aggiornare i propri impianti di mining.
Infine, i protocolli potrebbero cambiare. Ad esempio, il dimezzamento del Bitcoin ridurrà della metà la ricompensa del blocco minerario, influenzando così la redditività del mining. Inoltre, nel settembre 2022 Ethereum passerà completamente dal meccanismo di consenso proof-of-work a quello proof-of-stake (PoS), rendendo il mining superfluo.
Conclusione
Il mining di criptovaluta è una componente chiave di Bitcoin e di altre blockchain proof-of-work, poiché aiuta a mantenere la sicurezza della rete e a garantire l'emissione stabile di nuove monete. Inoltre, il mining può generare entrate passive per i minatori. Per istruzioni dettagliate passo dopo passo su quanto sopra, leggi il nostro articolo Guida al mining di criptovaluta.
Il mining ha i suoi pro e i suoi contro, il più significativo dei quali è il potenziale guadagno derivante dai premi in blocco. Tuttavia, questo sarà influenzato da molteplici fattori come i costi dell’elettricità e i prezzi di mercato. Pertanto, prima di essere coinvolto nel mining di criptovaluta, assicurati di fare le tue ricerche (DYOR) e valutare appieno i potenziali rischi.
Ulteriori letture
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