Streszczenie
Wydobywanie kryptowalut weryfikuje transakcje typu blockchain i jest procesem tworzenia nowych jednostek kryptowaluty.
Górnicy wymagają dużej ilości zasobów obliczeniowych, co zapewnia również bezpieczeństwo sieci blockchain.
Czym jest wydobywanie kryptowalut?
Wydobywanie kryptowalut opiera się na mechanizmie konsensusu Proof of Work (PoW), zapewniającym bezpieczeństwo i decentralizację kryptowalut takich jak Bitcoin. Wydobywanie to proces sprawdzania poprawności transakcji użytkownika i dodawania ich do publicznej księgi blockchain. Dlatego wydobycie jest kluczowym elementem normalnego funkcjonowania Bitcoina bez organu centralnego.
Działalność wydobywcza jest również odpowiedzialna za wprowadzanie nowych monet do istniejącej podaży w obiegu. Jednak wydobywanie kryptowalut odbywa się zgodnie z zestawem zakodowanych na stałe zasad, które regulują proces wydobywania i uniemożliwiają przypadkowe tworzenie nowych monet. Reguły te są wbudowane w podstawowy protokół kryptowaluty i są egzekwowane przez całą sieć składającą się z tysięcy węzłów.
Aby stworzyć nowe jednostki kryptowaluty, górnicy wykorzystują swoją moc obliczeniową do rozwiązywania skomplikowanych zagadek kryptograficznych. Pierwszy górnik, który pomyślnie ułoży zagadkę, ma prawo dodać nowy blok transakcji do blockchaina i opublikować go w sieci.
Jak działa wydobywanie Ethereum?
Po zakończeniu nowej transakcji blockchain zostanie ona wysłana do puli wydobywczej zwanej „pulą pamięci”. Zadaniem górnika jest weryfikacja ważności oczekujących transakcji i zintegrowanie ich w bloki.
Blok można traktować jako stronę księgi blockchain, która rejestruje kilka transakcji i inne dane. W szczególności węzły wydobywcze są odpowiedzialne za zbieranie niepotwierdzonych transakcji z puli pamięci i integrowanie ich w bloki kandydujące.
Następnie górnicy próbują przekonwertować ten blok kandydujący na ważny, potwierdzony blok. Aby dokonać tego przejścia, górnicy muszą rozwiązywać złożone problemy matematyczne, co wymaga znacznych zasobów obliczeniowych. Jednak za każdy pomyślnie wydobyty blok górnik otrzyma nagrodę za blok, która obejmuje nowo utworzoną kryptowalutę i opłaty transakcyjne. Sposób działania górnictwa wyjaśniono poniżej.
Krok 1: Transakcja mieszająca
Pierwszym krokiem eksploracji bloków jest pobranie oczekujących transakcji z puli pamięci i przesłanie ich jedna po drugiej za pomocą funkcji skrótu. Za każdym razem, gdy fragment danych przechodzi przez funkcję skrótu, generowany jest wynik o stałym rozmiarze, zwany „wartością skrótu”.
Podczas procesu eksploracji skrót każdej transakcji składa się z ciągu cyfr i liter, który służy jako identyfikator. Hash transakcji reprezentuje wszystkie informacje zawarte w tej transakcji.
Oprócz mieszania i jednokolumnowej każdej transakcji, górnicy dodają niestandardowe transakcje, aby wysyłać sobie nagrody blokowe. Transakcja ta nazywana jest „transakcją coinbase”, co oznacza, że tworzona jest nowa moneta. W większości przypadków transakcja ta jest pierwszą transakcją zapisaną w nowym bloku, a wszystkie kolejne transakcje oczekują na weryfikację.
Krok 2: Utwórz drzewo Merkle
Po zaszyfrowaniu każdej transakcji, skróty te są łączone w „drzewo Merkle” (znane również jako „drzewo skrótów”). Skróty transakcji są łączone w pary, a następnie mieszane w celu wygenerowania drzewa Merkle.
Po połączeniu w pary wyników nowego skrótu jest on ponownie mieszany i cały proces jest powtarzany, aż do utworzenia pojedynczego skrótu. Ostatni utworzony skrót jest również nazywany „haszem głównym (lub korzeniem Merkle)” i zasadniczo reprezentuje wszystkie skróty użyte wcześniej do wygenerowania skrótu głównego.
Krok 3: Znajdź prawidłowy nagłówek bloku (hash bloku)
Nagłówek bloku służy jako identyfikator każdego niezależnego bloku, wskazując, że każdy blok ma unikalną wartość skrótu. Tworząc nowy blok, górnicy łączą hash poprzedniego bloku z hashem głównym bloku kandydującego, aby wygenerować nowy hash bloku. Ponadto górnik musi dodać losową liczbę zwaną „nonce”.
Dlatego też, gdy górnicy próbują zweryfikować blok kandydujący, muszą zintegrować skrót główny, skrót poprzedniego bloku i liczbę losową, a następnie przetworzyć je wszystkie za pomocą funkcji mieszającej. Celem tej iteracji jest utworzenie prawidłowego skrótu.
Hash root nie może zostać zmieniony w stosunku do hash poprzedniego bloku, więc górnik musi wielokrotnie zmieniać wartość nonce, aż znajdzie prawidłowy hash. Wynik (hasz bloku) musi być mniejszy niż pewna wartość docelowa określona przez protokół, aby można go było uznać za ważny. W wydobywaniu Bitcoinów skrót bloku musi zaczynać się od wielu zer, co nazywa się „trudnością wydobywania”.
Krok 4: Uwolnij wydobyte bloki
Jak widzimy, górnicy muszą wielokrotnie haszować nagłówek bloku różnymi wartościami jednorazowymi, dopóki nie znajdą prawidłowego skrótu bloku. Górnik, który znajdzie hash, może opublikować blok w sieci. Wszystkie pozostałe węzły sprawdzą, czy blok i jego skrót są prawidłowe. Jeśli jest prawidłowy, nowy blok zostanie dodany do kopii łańcucha bloków.
Blok kandydujący staje się teraz blokiem potwierdzonym, a wszyscy górnicy będą kontynuować wydobywanie następnego bloku. Górnicy, którzy nie znajdą prawidłowej wartości skrótu na czas, porzucą swoje bloki kandydujące i ponownie wezmą udział w konkursie wydobywczym.
Co się stanie, jeśli jednocześnie wydobywane będą dwa bloki?
Czasami dwóch górników opublikuje prawidłowy blok w tym samym czasie, a w sieci pojawią się dwa konkurujące ze sobą bloki. Górnicy rozpoczną wydobycie kolejnego bloku w oparciu o blok, który otrzymali jako pierwszy, co spowoduje tymczasowe podzielenie sieci na dwie różne wersje łańcucha bloków.
Konkurencja między blokami będzie kontynuowana do momentu wydobycia nowego bloku w oparciu o dowolny konkurencyjny blok. Pierwszy blok, który wydobędzie nowy blok, zostanie uznany za zwycięzcę. Odrzucony blok nazywany jest „blokiem osieroconym” lub „blokiem przestarzałym” i wszyscy górnicy, którzy wybiorą ten blok, zostaną przeniesieni do łańcucha, w którym znajduje się zwycięski blok, aby kontynuować wydobycie.
Jaka jest trudność wydobycia?
Protokół regularnie reguluje stopień trudności wydobycia, aby zapewnić stałą stopę tworzenia nowych bloków, co stabilizuje emisję nowych monet zgodnie z planem. Trudność skaluje się proporcjonalnie do mocy obliczeniowej (szybkości mieszania) wprowadzonej do sieci.
Dlatego za każdym razem, gdy do sieci dołączy nowy górnik, konkurencja będzie się nasilać, trudność operacji hashowania odpowiednio wzrośnie, a średni czas bloku nie będzie mógł zostać skrócony. I odwrotnie, jeśli większość górników opuści sieć, a trudność mieszania spadnie, łatwiej będzie wydobywać nowe bloki. Po dostosowaniu poziomu trudności całkowita moc mieszania sieci nie będzie miała wpływu na czas generowania bloku i zawsze pozostanie niezmieniony.
Rodzaje kopania kryptowalut
Istnieje wiele sposobów wydobywania kryptowaluty. Stale pojawiają się nowe algorytmy sprzętowe i konsensusowe, a sprzęt i procesy są optymalizowane. Górnicy często korzystają ze specjalistycznych urządzeń obliczeniowych do rozwiązywania złożonych równań kryptograficznych. Weźmy jako przykłady niektóre z najpopularniejszych metod wydobycia.
Wydobywanie jednostek centralnych (CPU).
Wydobywanie jednostek centralnych (CPU) oznacza wykorzystywanie procesora komputera do wykonywania funkcji mieszania wymaganych przez model dowodu pracy. Na początku istnienia Bitcoina koszty wydobycia i bariery wejścia były niskie, a zwykłe procesory wystarczały, aby poradzić sobie z trudnościami, więc każdy mógł spróbować wydobywać Bitcoin i inne kryptowaluty.
Jednak w miarę jak coraz więcej osób wydobywa Bitcoin, a hashrate sieci wzrasta, coraz trudniej jest czerpać zyski z wydobycia. Ponadto stopniowo staje się dostępny profesjonalny sprzęt wydobywczy o większych możliwościach przetwarzania, a eksploracja procesorów stała się już prawie przeszłością. Teraz, gdy wszyscy górnicy korzystają ze specjalistycznego sprzętu, wydobywanie procesorów nie jest już możliwe.
Wydobywanie procesorów graficznych (GPU).
Jednostki przetwarzania grafiki (GPU) są przeznaczone do jednoczesnej obsługi różnych aplikacji i często są używane w grach wideo lub renderowaniu grafiki, ale mogą być również wykorzystywane do eksploracji.
W porównaniu z popularnym sprzętem wydobywczym z układami scalonymi specyficznymi dla aplikacji (ASIC), procesory graficzne są stosunkowo tanie i elastyczne. Chociaż użytkownicy nadal mogą wydobywać niektóre altcoiny za pomocą procesorów graficznych, wydajność wydobycia zależy od trudności wydobycia i algorytmu.
Wydobycie ASIC
Układy scalone specyficzne dla aplikacji (ASIC) zaprojektowano z myślą o jednym konkretnym celu. W świecie kryptowalut odnosi się to do specjalistycznego sprzętu opracowanego do wydobywania. Jak wszyscy wiemy, wydobycie ASIC jest wydajne, ale drogie. Maszyny górnicze ASIC korzystają z najnowocześniejszej technologii wydobywczej, a koszt sprzętu jest znacznie wyższy niż koszt procesora czy karty graficznej.
Poza tym technologia ASIC szybko się rozwija i starsze modele nie są już opłacalne, dlatego maszyny górnicze trzeba regularnie wymieniać. Nawet nie uwzględniając kosztów energii elektrycznej, wydobycie ASIC jest nadal jedną z najdroższych metod wydobycia.
Basen górniczy
Nagroda za blok jest przyznawana pierwszemu górnikowi, który odniesie sukces, więc prawdopodobieństwo znalezienia prawidłowego skrótu jest niezwykle niskie. Jeśli zdolności wydobywcze górnika są słabe, trudno będzie mu samodzielnie odkryć kolejną okazję do wydobycia bloku. Baseny wydobywcze rozwiązują ten problem.
Pule wydobywcze to grupy górników, którzy łączą swoje zasoby (moc mieszania), aby zwiększyć swoje szanse na wygranie nagród blokowych. Gdy grupa wydobywcza pomyślnie znajdzie blok, górnicy podzielą się nagrodami zgodnie ze swoim wkładem w pulę wydobywczą.
Indywidualni górnicy uczestniczący w grupach wydobywczych cieszą się korzyściami w zakresie kosztów sprzętu i energii elektrycznej, ale gdy wydobycie w ramach grup wydobywczych stanie się dominujące, ludzie będą się martwić możliwością 51% ataków na sieć.
Co to jest wydobywanie Bitcoinów i jak to działa?
Bitcoin jest najpopularniejszym i ugruntowanym przykładem kryptowaluty dostępnej do wydobywania, a wydobywanie Bitcoinów opiera się na algorytmie konsensusu obciążenia pracą.
Dowód pracy to najwcześniejszy mechanizm konsensusu blockchain stworzony przez Satoshi Nakamoto i został wprowadzony w białej księdze Bitcoin w 2018 roku. Mówiąc najprościej, Proof of Work określa, w jaki sposób sieć blockchain osiąga konsensus wśród wszystkich rozproszonych uczestników bez pośrednika strony trzeciej. Mechanizm ten wymaga dużej mocy obliczeniowej, aby osiągnąć konsensus i zapobiec złośliwemu zachowaniu.
Jak widzieliśmy, w sieci proof-of-work transakcje są weryfikowane przez górników. Rywalizują w rozwiązywaniu skomplikowanych zagadek kryptograficznych za pomocą specjalistycznego sprzętu wydobywczego. Jeśli górnik najpierw znajdzie skuteczne rozwiązanie, może opublikować blok transakcji w łańcuchu bloków i zdobyć nagrody za blok.
Ilość kryptowaluty w nagrodach blokowych różni się w zależności od blockchainu. Na przykład od marca 2023 r. górnicy mogą zdobyć 6,25 nagród za bloki Bitcoin w łańcuchu bloków Bitcoin. Zgodnie z mechanizmem halvingu Bitcoina co 210 000 wygenerowanych bloków (mniej więcej co cztery lata) liczba Bitcoinów nagradzanych za blok zostanie zmniejszona o połowę.
Czy wydobywanie kryptowalut będzie nadal opłacalne w 2023 roku?
Wydobywanie kryptowalut nadal ma potencjał do zarabiania pieniędzy, ale wymaga dokładnego przemyślenia, zarządzania ryzykiem i dokładnych badań. Wydobywanie wiąże się również z inwestycjami i ryzykiem, takim jak koszty sprzętu, zmienność cen kryptowalut i zmiany protokołów kryptowalut. Aby ograniczyć powyższe ryzyko, górnicy zazwyczaj wdrażają środki zarządzania ryzykiem oraz oceniają potencjalne koszty i korzyści przed rozpoczęciem wydobycia.
Rentowność kryptowaluty zależy od kilku czynników. Jednym z nich jest ruch cen kryptowalut. Kiedy ceny kryptowalut rosną, wraz z nimi rośnie fiatkowa wartość nagród za wydobycie. Wręcz przeciwnie, spadające ceny spowodują spadek rentowności.
Wydajność sprzętu wydobywczego jest również kluczowym czynnikiem decydującym o opłacalności wydobycia. Sprzęt wydobywczy może być drogi, dlatego górnicy muszą porównać koszt sprzętu z oczekiwanymi nagrodami. Kolejnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest koszt energii elektrycznej. Jeżeli koszt energii elektrycznej jest zbyt wysoki i przekracza przychody, wydobycie będzie nieopłacalne.
Ponadto sprzęt wydobywczy może szybko stać się przestarzały, co wymaga częstszych aktualizacji. Nowe modele działają lepiej niż starsze modele, co utrudnia górnikom utrzymanie konkurencyjności, jeśli nie mogą sobie pozwolić na modernizację swoich platform wydobywczych.
Wreszcie protokoły mogą ulec zmianie. Na przykład halving Bitcoina obniży nagrodę za blok wydobywczy o połowę, wpływając w ten sposób na rentowność wydobycia. Ponadto we wrześniu 2022 r. Ethereum całkowicie przejdzie z mechanizmu konsensusu Proof-of Work na Proof-of-Stake (PoS), co sprawi, że wydobycie stanie się zbędne.
Wniosek
Wydobywanie kryptowalut jest kluczowym elementem Bitcoina i innych łańcuchów bloków typu proof-of-work, pomagającym utrzymać bezpieczeństwo sieci i zapewnić stabilną emisję nowych monet. Dodatkowo wydobycie może generować pasywny dochód dla górników. Aby uzyskać szczegółowe instrukcje krok po kroku na powyższe, przeczytaj nasz artykuł Przewodnik po wydobywaniu kryptowalut.
Wydobywanie ma swoje zalety i wady, z których najważniejszą jest potencjalny zysk z nagród za bloki. Będzie to jednak zależeć od wielu czynników, takich jak koszty energii elektrycznej i ceny rynkowe. Dlatego zanim zaangażujesz się w wydobywanie kryptowalut, koniecznie wykonaj własne badania (DYOR) i w pełni oceń potencjalne ryzyko.
Dalsza lektura
Co to są łańcuchy bloków z zezwoleniem i bez zezwolenia?
Na czym polega stakowanie kryptowalut?
Co to jest token niezamienny (NFT)?
Zastrzeżenie i ostrzeżenie o ryzyku: Treść tego artykułu stanowi fakty i służy wyłącznie celom informacyjnym i edukacyjnym i nie stanowi żadnego oświadczenia ani gwarancji. Tego artykułu nie należy interpretować jako porady finansowej, prawnej ani innej profesjonalnej porady i nie stanowi rekomendacji zakupu żadnego konkretnego produktu lub usługi. Jeśli potrzebujesz porady inwestycyjnej, zwróć się o profesjonalną poradę. Jeśli artykuł został dostarczony przez zewnętrznego dostawcę, pamiętaj: te opinie należą do zewnętrznego autora i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy Binance Academy. Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj i zapoznaj się z pełnym oświadczeniem. Ceny aktywów cyfrowych mogą się zmieniać. Wartość Twojej inwestycji może zarówno spaść, jak i wzrosnąć, a Ty możesz nie odzyskać zainwestowanego kapitału. Ponosisz wyłączną odpowiedzialność za swoje własne decyzje inwestycyjne, a Binance Academy nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek straty, które możesz ponieść. Tego artykułu nie należy interpretować jako porady finansowej, prawnej lub innej profesjonalnej. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z naszymi Warunkami użytkowania i Ostrzeżeniem o ryzyku.