Краткое содержание
Крипто-майнинг проверяет и подтверждает транзакции блокчейна. Это также относится к процессу создания новых единиц криптовалюты.
Хотя работа майнеров требует интенсивных вычислительных ресурсов, именно это помогает поддерживать безопасность сети блокчейнов.
Что такое криптомайнинг?
Крипто-майнинг обеспечивает безопасность и децентрализацию криптовалют, таких как Биткойн, которые основаны на механизме консенсуса Proof of Work (PoW). Майнинг — это процесс, посредством которого транзакции проверяются и добавляются в публичный реестр блокчейна. Таким образом, майнинг является фундаментальным элементом, который позволяет Биткойну функционировать без необходимости в центральном органе власти.
Операции по добыче полезных ископаемых также отвечают за добавление монет в существующий оборот. Однако майнинг криптовалюты следует набору жестко запрограммированных правил, которые регулируют процесс майнинга и не позволяют кому-либо произвольно создавать новые монеты. Эти правила встроены в базовые протоколы криптовалюты и применяются ко всей сети из тысяч узлов.
Чтобы создать новые единицы криптовалюты, майнеры используют свои вычислительные мощности для решения криптографических головоломок. Первый майнер, решивший головоломку, имеет право добавить новый блок транзакций в блокчейн и распространить его в сети.
Как работает майнинг криптовалют?
Когда в блокчейне совершаются новые транзакции, они отправляются в пул, называемый пулом памяти. Задача майнера — проверить достоверность этих ожидающих транзакций, а также организовать их в блоки.
Вы можете представить блок как страницу реестра блокчейна, на которой записывается ряд транзакций (наряду с другими данными). Точнее, узел майнинга отвечает за сбор неподтвержденных транзакций из пула памяти и их сборку в блок-кандидат.
Затем майнер попытается преобразовать этот блок-кандидат в действительный и подтвержденный блок. Чтобы добиться этого, майнер должен решить сложную математическую задачу, требующую многих вычислительных ресурсов. Однако за каждый успешно добытый блок майнер получает вознаграждение за блок, состоящее из вновь созданных криптовалют плюс комиссионные за транзакции. Давайте посмотрим, как это работает.
Шаг 1: Хеширование транзакций
Первый шаг к майнингу блока — взять ожидающие транзакции из пула памяти и передать их одну за другой через хеш-функцию. Каждый раз, когда часть данных проходит через хеш-функцию, генерируется вывод фиксированного размера, называемый хешем.
В контексте майнинга хэш каждой транзакции состоит из ряда цифр и букв, который действует как идентификатор. Хэш транзакции представляет всю содержащуюся в ней информацию.
Помимо хеширования и добавления каждой транзакции по отдельности, майнер также добавляет пользовательскую транзакцию, в которой он отправляет себе вознаграждение за блок. Эта транзакция известна как транзакция Coinbase, и именно она создает новые монеты. В большинстве случаев эта транзакция первой записывается в новый блок, за ней следуют все ожидающие проверки транзакции.
Шаг 2. Создайте дерево Меркла
После хеширования каждой транзакции хеши организуются в так называемое дерево Меркла (также известное как хеш-дерево). Дерево Меркла генерируется путем объединения хэшей транзакций в пары и последующего их хеширования.
Новые выходные данные хэша организуются в пары и снова хешируются, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет создан единственный хэш. Этот последний хеш называется корневым хешем (или корнем Меркла) и, по сути, представляет собой «корневой» хэш, который представляет все предыдущие хеши, которые использовались для его генерации.
Шаг 3. Найдите действительный заголовок блока (хэш блока).
Заголовок блока действует как идентификатор каждого отдельного блока, а это означает, что каждый блок имеет уникальный хэш. При создании нового блока майнеры объединяют хэш предыдущего блока с корневым хешем своего блока-кандидата, чтобы сгенерировать хэш нового блока. Они также должны добавить произвольное число, известное как одноразовый номер.
Поэтому, пытаясь проверить свой блок-кандидат, майнер должен объединить корневой хеш, хэш предыдущего блока и одноразовый номер и отправить все это через хеш-функцию. Ваша цель — делать это неоднократно, пока не сможете создать действительный хэш.
Корневой хеш и хэш предыдущего блока не могут быть изменены, поэтому майнерам приходится менять значение nonce несколько раз, пока не будет найден действительный хеш. Чтобы считаться действительным, выходные данные (хэш блока) должны быть меньше определенного целевого значения, которое определяется протоколом. При майнинге биткойнов хэш блока должен начинаться с определенного количества нулей, что называется сложностью майнинга.
Шаг 4: Распространите добытый блок
Как мы видели, майнеры должны несколько раз хешировать заголовок блока с разными значениями nonce. Они делают это до тех пор, пока не найдут действительный хэш блока, а затем нашедший его майнер распространит этот блок в сеть. Остальные узлы проверят, действительны ли блок и его хеш, и если да, то добавят новый блок в свою копию блокчейна.
В этот момент блок-кандидат становится подтвержденным блоком, и все майнеры приступают к добыче следующего. Все майнеры, которые не смогли вовремя найти действительный хэш, отбрасывают свой блок-кандидат, и гонка майнинга возобновляется.
Что произойдет, если два блока будут добыты одновременно?
Иногда случается, что два майнера одновременно представляют валидный блок, и в сети встречаются два конкурирующих блока. В этой ситуации майнеры начинают добычу следующего блока на основе блока, который они получили первым, в результате чего сеть временно разделяется на две разные версии блокчейна.
Конкуренция между этими двумя блоками будет продолжаться до тех пор, пока на одном из конкурирующих блоков не будет добыт следующий блок. Когда добывается новый блок, победителем будет считаться блок, прибывший первым. Заброшенный блок называется потерянным блоком или устаревшим блоком, и майнеры, выбравшие его, возвращаются к добыче выигравшей цепочки блоков.
Что такое сложность майнинга?
Протокол регулярно корректирует сложность майнинга, чтобы обеспечить постоянную скорость создания новых блоков и, в свою очередь, постоянный и предсказуемый выпуск новых монет. Сложность регулируется пропорционально объему вычислительной мощности (скорости хэширования), выделенной сети.
Таким образом, каждый раз, когда к сети присоединяются новые майнеры и усиливается конкуренция, сложность хеширования увеличивается, что предотвращает уменьшение среднего времени блока. И наоборот, если многие майнеры покидают сеть, сложность хеширования снижается, что облегчает добычу нового блока. Эти настройки сохраняют время блока постоянным, независимо от общей хеш-мощности сети.
Виды добычи криптовалюты
Существует множество способов майнинга криптовалют. Команды и процессы меняются по мере появления нового оборудования и механизмов консенсуса. Обычно майнеры используют специализированные вычислительные устройства для решения сложных криптографических уравнений. Давайте посмотрим, как работают некоторые из наиболее распространенных методов майнинга.
Процессорный майнинг
При майнинге на центральном процессоре (ЦП) ЦП компьютера используется для выполнения хеш-функций, требуемых механизмом PoW. На заре существования Биткойна затраты на майнинг и входные барьеры были низкими, а с его сложностью можно было справиться с помощью обычного процессора, поэтому каждый мог попробовать майнить BTC и другие криптовалюты.
Однако по мере того, как все больше людей начали заниматься майнингом, а скорость хеширования сети увеличивалась, прибыльный майнинг становился все труднее. Аналогичным образом, со временем появление специализированного оборудования для майнинга с большей вычислительной мощностью сделало майнинг на процессорах практически невозможным. В настоящее время майнинг на процессоре больше не является жизнеспособным вариантом, поскольку все майнеры используют специализированное оборудование.
GPU-майнинг
Графические процессоры (GPU) предназначены для параллельной обработки широкого спектра приложений. Хотя они обычно используются для видеоигр или рендеринга графики, их также можно применять для майнинга.
Графические процессоры относительно недороги и более гибки, чем популярное оборудование для майнинга ASIC. Хотя вы можете добывать некоторые альткойны с помощью графического процессора, его эффективность зависит от сложности майнинга и алгоритма.
ASIC-майнинг
Интегральная схема специального назначения (ASIC) предназначена для выполнения одной конкретной цели. В случае с криптовалютами это означает специализированное оборудование, разработанное для майнинга. Известно, что ASIC-майнинг высокоэффективен, но дорог. Поскольку ASIC-майнеры находятся на переднем крае технологий майнинга, стоимость устройства намного выше, чем у процессоров или графических процессоров.
Кроме того, продолжающееся развитие технологии ASIC может сделать старые модели ASIC менее рентабельными и потребовать регулярной замены. Даже если исключить затраты на электроэнергию, это делает ASIC-майнинг одним из самых дорогих способов майнинга.
Пулы для майнинга
Поскольку первый успешный майнер получает вознаграждение за блок, вероятность найти правильный хеш крайне мала. Майнеры, обладающие небольшим процентом мощности майнинга, имеют очень небольшой шанс самостоятельно обнаружить следующий блок. Пулы для майнинга предлагают решение этой проблемы.
Пулы для майнинга — это группы майнеров, которые объединяют свои ресурсы (хеш-мощность) для увеличения вероятности получения вознаграждения за блок. Когда пулу удается найти блок, майнеры в пуле делят вознаграждение в зависимости от объема работы, вложенной каждым.
Пулы для майнинга могут принести пользу отдельным майнерам с точки зрения затрат на оборудование и электроэнергию, хотя их доминирование над майнингом вызывает опасения по поводу атаки 51% на сеть.
Что такое майнинг биткойнов и как он работает?
Биткойн — самый популярный и признанный пример криптовалюты, которую можно майнить. Майнинг биткойнов основан на алгоритме консенсуса PoW.
PoW — это оригинальный механизм консенсуса блокчейна, созданный Сатоши Накамото и представленный в официальном документе Биткойна в 2008 году. Проще говоря, PoW определяет, как сеть блокчейнов достигает консенсуса между всеми распределенными участниками без внешних посредников. Это достигается за счет использования значительных вычислительных мощностей, что отпугивает тех, кто действует недобросовестно.
Как мы уже видели, майнеры, проверяющие транзакции в сети PoW, — это майнеры, которые соревнуются в решении сложных криптографических уравнений с использованием специализированного оборудования для майнинга. Первый майнер, который найдет правильное решение, может отправить свой блок транзакций в блокчейн и получить вознаграждение за блок.
Количество криптовалюты в награде за блок варьируется в разных блокчейнах. Например, в блокчейне Биткойн майнеры могут получить вознаграждение за блок в размере 6,25 BTC (по состоянию на март 2023 года). Благодаря механизму деления биткойнов пополам количество BTC в вознаграждении за блок уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков (примерно каждые четыре года).
Выгоден ли майнинг криптовалют в 2023 году?
Хотя майнинг криптовалюты может приносить прибыль, он требует серьезной оценки, управления рисками и исследований. Это также включает в себя инвестиции и риски, такие как затраты на оборудование, волатильность цен на криптовалюту и изменения протокола криптовалюты. Чтобы смягчить эти риски, майнеры часто применяют методы управления рисками и оценивают потенциальные затраты и выгоды от добычи полезных ископаемых, прежде чем приступить к ней.
Прибыльность криптомайнинга зависит от нескольких факторов. Один из них — изменение цен на криптовалюту. Когда эти цены растут, бумажная стоимость вознаграждений за майнинг также увеличивается. Напротив, рентабельность может снизиться вместе с падением цен.
Эффективность оборудования для майнинга также является решающим фактором в определении прибыльности майнинга. Оборудование для майнинга может быть дорогим, поэтому майнеры должны сбалансировать стоимость оборудования с потенциальными вознаграждениями, которые принесет эта деятельность. Еще один фактор, который им необходимо принять во внимание, — это стоимость электроэнергии: если она слишком высока, она может превысить прибыль и сделать майнинг нерентабельным.
Кроме того, оборудование для майнинга, скорее всего, придется обновлять относительно часто, поскольку оно имеет тенденцию довольно быстро устаревать. Новые модели будут превосходить старые, и если у майнеров нет средств на модернизацию своих машин, им, скорее всего, будет трудно оставаться конкурентоспособными.
Наконец, есть изменения, которые происходят на уровне протокола. Например, сокращение биткойнов вдвое может повлиять на прибыльность майнинга, поскольку оно сокращает вознаграждение за добычу блока вдвое. Аналогичным образом, в сентябре 2022 года Ethereum оставил в стороне консенсус PoW для механизма Proof of Stake (PoS), что означало, что майнинг больше не используется в этой сети.
Выводы
Крипто-майнинг является фундаментальной частью биткойнов и других блокчейнов PoW, поскольку он защищает сеть и обеспечивает постоянный выпуск новых монет. Кроме того, майнинг может приносить майнерам пассивный доход. Вы можете узнать больше с помощью этих пошаговых инструкций в нашей статье «Как добывать криптовалюты».
Майнинг имеет определенные преимущества и недостатки. Наиболее очевидными преимуществами являются потенциальная прибыль от вознаграждений за блоки. Однако на это влияет ряд факторов, в том числе стоимость электроэнергии и рыночные цены. Имея это в виду, прежде чем приступить к майнингу криптовалют, вам следует провести собственное исследование (DYOR) и оценить все потенциальные риски.
дальнейшее чтение
Что такое разрешенные и неразрешенные блокчейны?
Что такое стейкинг криптовалюты?
Что такое НФТ?
Официальное уведомление и предупреждение о рисках. Этот контент представлен «как есть» только для общей информации и образовательных целей, без каких-либо заявлений или гарантий. Его не следует истолковывать как финансовую, юридическую или другую профессиональную консультацию, а также не рекомендуется покупать какой-либо конкретный продукт или услугу. Вам следует обратиться за советом к подходящим профессиональным консультантам. Поскольку эта статья является результатом участия третьих лиц, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат сторонним участникам и не обязательно отражают точку зрения Binance Academy. Для получения дополнительной информации прочтите полное юридическое уведомление здесь. Цены на цифровые активы могут быть нестабильными. Стоимость инвестиций может как снизиться, так и вырасти, и вы можете не вернуть вложенную сумму. Только вы несете ответственность за свои инвестиционные решения. Binance Academy не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Этот материал не следует рассматривать как финансовую, юридическую или другую профессиональную консультацию. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими Условиями использования и Предупреждением о рисках.