Hơn 14 năm trước, Satoshi Nakamoto đã giới thiệu mạng Bitcoin với thế giới bằng cách tạo ra hệ thống kế toán ba mục đầu tiên. Điều kỳ diệu về công nghệ này kết hợp các công thức toán học và mã hóa để tăng cường tính bảo mật. Cốt lõi của kiến trúc phức tạp của Bitcoin là một số phương pháp toán học xác định phần thưởng khối, đầu vào và đầu ra giao dịch cũng như điều chỉnh độ khó khai thác, cũng như điều chỉnh tốc độ phát hiện các khối mới. Hệ thống Bitcoin hoạt động dựa trên toán học của Satoshi.
Số nguyên trong hành động: Xem xét việc sử dụng số nguyên
Bitcoin được tạo ra bằng cách sử dụng nhiều quy trình mã hóa và công thức toán học khác nhau, mỗi quy trình có một mục đích cụ thể. Một trong những yếu tố thiết kế có trong Bitcoin là việc sử dụng số nguyên hoặc số nguyên và các đối tác âm của chúng.
Mạng Bitcoin sử dụng toán học số nguyên để ngăn chặn những bất đồng tiềm ẩn có thể phát sinh khi sử dụng số thập phân hoặc phân số. Việc sử dụng các số nguyên và các số âm tương ứng của chúng đảm bảo rằng tất cả các thiết bị máy tính được đồng bộ hóa hiệu quả hơn và các thay đổi mạng cụ thể được đáp ứng.
Việc sử dụng số nguyên để hỗ trợ bộ quy tắc của Bitcoin bao gồm phần thưởng khối và giảm một nửa xảy ra ở độ cao khối nhất định, bội số của 210.000.
Độ khó khai thác bitcoin cũng sử dụng số nguyên để điều chỉnh độ khó cho mỗi khối năm 2016. Số nguyên, một loại dữ liệu số thường được sử dụng trong phần mềm máy tính, cũng được sử dụng làm đầu vào và đầu ra của các giao dịch Bitcoin.
Ngoài ra, các phép tính số nguyên thường nhanh hơn và ít xảy ra lỗi hơn so với các số dấu phẩy động. Nếu Bitcoin sử dụng số dấu phẩy động có thể dẫn đến lỗi làm tròn, dẫn đến sự không nhất quán và bất đồng giữa các nút khác nhau trên mạng.
Vì Bitcoin sử dụng số nguyên nên phần thưởng khối từ đợt giảm một nửa trong tương lai cuối cùng sẽ bị cắt bớt hoặc làm tròn đến số nguyên gần nhất bằng cách sử dụng dịch chuyển bit hoặc toán tử bitwise. Vì đơn vị nhỏ nhất của Bitcoin là satoshi nên không thể giảm một nửa. Kết quả là, nguồn cung Bitcoin hạn chế được thảo luận nhiều trên thực tế sẽ dưới 21 triệu.
Quy định thời gian chặn bằng cách sử dụng phân phối Poisson và hệ thống Bitcoin
Ngoài số nguyên, Bitcoin còn sử dụng công thức toán học tương tự như phân phối Poisson để điều chỉnh tính nhất quán của thời gian khối. Mô hình phân phối Poisson được phát triển vào năm 1837 bởi nhà toán học người Pháp Simeon Denis Poisson. Sử dụng mô hình này, thiết kế của Bitcoin đảm bảo rằng các khối được phát hiện cứ sau 10 phút hoặc lâu hơn.
Thời gian thực tế cần thiết để khai thác một khối có thể thay đổi do tính chất xác suất của quá trình khai thác, nhưng các khối thường dao động từ 8 đến 12 phút. Satoshi đã kích hoạt độ khó khi thiết lập cứ sau 2.016 khối, sử dụng công thức để duy trì mức trung bình khoảng 10 phút giữa các khối.
Cả toán học số nguyên và phân phối Poisson đều là những công cụ toán học quan trọng trong Bitcoin, cung cấp một khuôn khổ nhất quán để thực hiện các phép tính và mô hình hóa các khía cạnh khác nhau của hệ thống.
Bitcoin sử dụng nhiều cơ chế toán học và sơ đồ mã hóa khác để đảm bảo tính chính xác, nhất quán và hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Chúng bao gồm các khái niệm và công thức như:
bằng chứng công việc (PoW),
cây Merkle,
mật mã đường cong elip,
hàm băm mật mã và các trường cuối cùng
Tác giả: Vadim Gruzdev, nhà phân tích tại Freedman Сlub Crypto News