Краткое содержание
Майнинг криптовалюты проверяет и подтверждает транзакции блокчейна. Эта деятельность также является процессом создания новых единиц криптовалюты.
Работа, выполняемая майнерами, требует интенсивных вычислительных ресурсов, но именно это обеспечивает безопасность сетей блокчейна.
Что такое криптомайнинг?
Крипто-майнинг обеспечивает безопасность и децентрализацию криптовалют, таких как Биткойн, которые основаны на механизме консенсуса Proof of Work (PoW). В ходе этого процесса транзакции пользователей проверяются и добавляются в публичный реестр блокчейна. Таким образом, майнинг является важным элементом, который позволяет Биткойну функционировать без необходимости в центральном органе власти.
Операции по добыче полезных ископаемых также отвечают за пополнение существующего запаса монет. Однако майнинг криптовалют следует набору правил с фиксированным кодом, который регулирует процесс майнинга и не позволяет кому-либо произвольно создавать новые монеты. Эти правила интегрированы в базовый протокол криптовалюты и применяются всей сетью из тысяч узлов.
Для создания новых единиц криптовалюты майнеры используют свои вычислительные мощности для решения сложных криптографических головоломок. Первый майнер, решивший головоломку, имеет право добавить новый блок транзакции в блокчейн и транслировать его в сеть.
Как работает крипто-майнинг?
При создании новые транзакции блокчейна отправляются в пул, называемый пулом памяти. Задача майнера — проверить достоверность этих ожидающих транзакций, а затем организовать их в блоки.
Вы можете думать о блоке как о странице реестра блокчейна. В нем записываются несколько транзакций (наряду с другими данными). Точнее, узлы майнинга отвечают за сбор неподтвержденных транзакций из пула памяти, а затем их сборку в блоки-кандидаты.
Затем майнеры пытаются преобразовать эти блоки-кандидаты в подтвержденные действительные блоки. Для этого майнерам приходится решать сложные математические задачи, требующие большого количества вычислительных ресурсов. Однако за каждый успешно добытый блок майнер получает вознаграждение за блок, содержащее вновь созданную криптовалюту плюс комиссию за транзакцию. Давайте узнаем, как это работает.
Шаг 1. Хеширование транзакции
Первым шагом к майнингу блока является получение ожидающих транзакций из пула памяти, а затем их поочередная отправка с помощью функции хеширования. Каждый раз, когда часть данных проходит через функцию хеширования, появляется вывод фиксированного размера, называемый хешем.
В контексте майнинга хэш каждой транзакции состоит из строки цифр и букв, которая служит идентификатором. Хэш транзакции представляет всю информацию, включенную в эту транзакцию.
Помимо хеширования и перечисления каждой транзакции отдельно, майнеры также добавляют собственные транзакции. В ходе этих транзакций они отправляют себе вознаграждение за блок. Эта транзакция называется транзакцией coinbase, которая создает новую монету. В большинстве случаев эта транзакция первой записывается в новый блок, за ней следуют все ожидающие проверки транзакции.
Шаг 2. Создайте дерево Меркла
После того как каждая транзакция подвергается хешированию, хеши организуются в нечто, называемое деревом Меркла (также известное как хеш-дерево). Деревья Меркла генерируются путем организации хэшей транзакций в пары с последующим их хешированием.
Затем новый результат хеширования организуется в пары, а затем снова хэшируется. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет сформирован один хэш. Этот окончательный хэш также называется корневым хешем (или корнем Меркла) и, по сути, представляет собой хеш, который представляет все предыдущие хеши, использованные для его генерации.
Шаг 3. Найдите действительный заголовок блока (хэш блока).
Заголовок блока служит идентификатором каждого отдельного блока. Это означает, что каждый блок имеет уникальный хэш. При создании нового блока майнеры объединяют хэш предыдущего блока с корневым хешем своего блока-кандидата для создания хеша нового блока. Они также должны добавить произвольное число, известное как nonce.
Таким образом, при попытке проверить блок-кандидат майнер должен объединить корневой хеш, хэш предыдущего блока и одноразовый номер, а затем передать их все в хэш-функцию. Их цель — делать это снова и снова, пока они не смогут создать действительный хэш.
Корневой хеш и хэш предыдущего блока не могут быть изменены, поэтому майнер должен изменить значение nonce несколько раз, пока не будет найден действительный хэш. Чтобы считаться действительным, выходные данные (хэш блока) должны быть меньше определенного целевого значения, определенного протоколом. При майнинге биткойнов хешу блока должно предшествовать определенное количество нулей — это называется сложностью майнинга.
Шаг 4: Публикация добытого блока
Как мы теперь знаем, майнерам приходится неоднократно хешировать заголовок блока, используя различные значения nonce. Они делают это до тех пор, пока не найдут действительный хэш блока. После этого нашедший его майнер транслирует этот блок в сеть. Все остальные узлы проверят корректность блока и его хеша. Если да, то они добавят новый блок в свою копию блокчейна.
На этом этапе блок-кандидат становится подтвержденным блоком, и все майнеры продолжают добычу следующего блока. Майнеры, которые не смогут вовремя найти действительный хеш, отбросят свои блоки-кандидаты, и гонка майнинга начнется заново.
Что, если два блока одновременно начнут майнинг?
Иногда два майнера транслируют действительные блоки одновременно и в конечном итоге в сети появляются два конкурирующих блока. Затем майнер может начать добычу следующего блока на основе блока, полученного первым, так что сеть временно разделяется на две версии блокчейна.
Конкуренция между этими блоками будет продолжаться до тех пор, пока поверх одного из конкурирующих блоков не будет добыт следующий блок. Когда добывается новый блок, какой бы блок ни был предыдущей последовательностью, он будет считаться победителем. Блок, который затем удаляется, называется потерянным блоком или устаревшим блоком, поэтому все майнеры, которые возьмут этот блок, переключятся обратно на цепочку добычи выигравшего блока.
Что такое сложность майнинга?
Сложность майнинга регулярно корректируется протоколом, чтобы обеспечить постоянную скорость создания новых блоков, чтобы выпуск новых монет был стабильным и предсказуемым. Сложность регулируется пропорционально объему вычислительной мощности (скорости хэширования), выделенной сети.
Таким образом, каждый раз, когда к сети присоединяется новый майнер и конкуренция возрастает, сложность хеширования будет увеличиваться, так что среднее время блока не уменьшится. И наоборот, если многие майнеры покинут сеть, сложность хеширования уменьшится, и добыча новых блоков станет проще. Эта настройка сохраняет время блока постоянным, независимо от общей хеш-мощности сети.
Виды майнинга криптовалюты
Существует несколько способов майнинга криптовалюты. Инструменты и процессы меняются по мере появления нового оборудования и алгоритмов консенсуса. Обычно майнеры используют специальные вычислительные блоки для решения сложных криптографических уравнений. Теперь мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных методов майнинга.
Процессор для майнинга
Майнинг на центральном процессоре (ЦП) предполагает использование ЦП компьютера для выполнения функций хеширования, необходимых для PoW. На заре существования Биткойна затраты и барьеры для входа в майнинг были низкими. С этой сложностью может справиться обычный процессор, поэтому каждый может попробовать майнить BTC и другие криптовалюты.
Однако по мере того, как все больше людей начинают добывать BTC, а скорость хеширования сети увеличивается, прибыльный майнинг становится все труднее. Кроме того, появление специализированного оборудования для майнинга с большей вычислительной мощностью в конечном итоге сделало майнинг на процессорах практически невозможным. В настоящее время майнинг на процессоре больше не является жизнеспособным вариантом, поскольку все майнеры используют специализированное оборудование.
Графический процессор для майнинга
Графические процессоры (GPU) предназначены для одновременной обработки широкого спектра приложений. Хотя графические процессоры обычно используются для видеоигр или рендеринга изображений, их также можно использовать для майнинга.
Графические процессоры относительно дешевы и более гибки, чем популярное оборудование для майнинга ASIC. Графические процессоры по-прежнему можно использовать для добычи ряда альткойнов, но их эффективность зависит от сложности майнинга и алгоритма.
ASIC для майнинга
Интегральные схемы специального назначения (ASIC) предназначены для достижения одной конкретной цели. В криптографии этот термин относится к специальному оборудованию, предназначенному для майнинга. ASIC для майнинга известны своей эффективностью, но в то же время дорогими. Поскольку ASIC-майнеры находятся на переднем крае технологий майнинга, стоимость устройства намного выше, чем стоимость процессора или графического процессора.
Кроме того, постоянное развитие технологии ASIC может быстро сделать старые модели ASIC нерентабельными, что потребует их регулярной замены. Даже без учета затрат на электроэнергию ASIC-майнинг является одним из самых дорогих способов майнинга.
Майнинг в пуле
Поскольку первый успешный майнер получает награду за блок, шансы найти правильный хеш очень малы. Майнеры с небольшим процентом мощности майнинга имеют очень небольшой шанс найти следующий блок самостоятельно. Майнинг в пуле предлагает решение этой проблемы.
Майнинг-пул — это группа майнеров, которые объединяют свои ресурсы (хеш-мощность), чтобы увеличить шансы на получение награды за блок. Когда этот пул успешно найдет блок, майнеры в этом пуле разделят вознаграждение в зависимости от объема вложенной работы.
Пулы для майнинга могут принести пользу отдельным майнерам с точки зрения затрат на оборудование и электроэнергию, но их доминирование в майнинге вызывает опасения по поводу возможности 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 ранний механизм консенсуса блокчейна, созданный Сатоши Накамото и представленный в официальном документе Биткойна в 2008 году. Короче говоря, PoW определяет, как сеть блокчейнов достигает консенсуса среди всех распределенных участников без сторонних посредников. Это достигается за счет необходимости использования значительных вычислительных мощностей для дестимулирования преступников.
Как мы видели, транзакции в сетях PoW проверяются майнерами, которые соревнуются в решении сложных криптографических задач, используя специализированное оборудование для майнинга. Первый майнер, который найдет правильное решение, может транслировать свой блок транзакции в блокчейн, а затем получить вознаграждение за блок.
Количество криптовалюты в награде за блок варьируется от одного блокчейна к другому. Например, в блокчейне Биткойна 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?
Вы можете зарабатывать деньги на майнинге криптовалюты, но это требует рассудительности, управления рисками и исследований. Эта деятельность 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 перед началом.
Прибыльность криптомайнинга зависит от нескольких факторов. Одним из них является изменение цен на криптовалюту. Когда цена криптовалюты растет, бумажная стоимость вознаграждений за майнинг также растет. И наоборот, рентабельность может упасть вместе со снижением цен.
Эффективность оборудования для майнинга также является важным фактором, определяющим прибыльность майнинга. Оборудование для майнинга может быть дорогим, поэтому майнеры должны сбалансировать стоимость оборудования с потенциальным вознаграждением, которое оно может принести. Еще одним фактором, который следует учитывать, являются затраты на электроэнергию. Если эти затраты слишком высоки, они могут превысить доходы и сделать майнинг нерентабельным.
Кроме того, оборудование для майнинга, возможно, придется обновлять довольно часто, поскольку оно имеет тенденцию довольно быстро устаревать. Новая модель превосходит старую. Если у майнеров не будет бюджета на модернизацию своих машин, им будет трудно конкурировать.
И последнее, но не менее важное — это изменения, происходящие на уровне протокола. Например, сокращение биткойнов вдвое может повлиять на прибыльность майнинга, сократив вознаграждение за майнинг блока вдвое. Кроме того, в сентябре 2022 года Ethereum полностью переходит с PoW на механизм консенсуса Proof of Stake (PoS), что делает майнинг более ненужным.
Закрытие
Майнинг криптовалюты является важной частью Биткойна и других блокчейнов PoW, поскольку он обеспечивает безопасность сети и стабильность выпуска новых монет. Кроме того, майнинг может приносить майнерам пассивный доход. Вы можете узнать больше с помощью пошаговых инструкций в нашей статье «Как майнить криптовалюту».
Майнинг имеет определенные преимущества и недостатки. Наиболее очевидным преимуществом является потенциальный доход от вознаграждений за блоки. Однако на этот потенциал влияет ряд факторов, включая стоимость электроэнергии и рыночные цены. Поэтому, прежде чем майнить криптовалюту, вам следует провести собственное исследование (DYOR) и оценить все потенциальные риски.
Дальнейшее чтение
Что такое разрешенный и неразрешенный блокчейн?
Что такое стейкинг в криптовалюте?
Что такое NFT?
Отказ от ответственности и предупреждение о рисках. Этот контент предоставляется вам «как есть» только для общих информационных и образовательных целей без каких-либо заявлений или гарантий. Этот контент не должен быть истолкован как финансовая, юридическая или другая профессиональная консультация, а также не предназначен для рекомендации покупки какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует обратиться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Если статья является вкладом стороннего участника, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат стороннему участнику и не обязательно отражают точку зрения Binance Academy. Пожалуйста, прочитайте наш полный отказ от ответственности здесь для получения более подробной информации. Цены на цифровые активы могут быть нестабильными. Стоимость ваших инвестиций может упасть или вырасти. Вы можете не вернуть вложенную сумму. Вы несете полную 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 прочтите наши Условия использования и Предупреждение о рисках.