Биткойн Майнинг

 

Что такое биткойн-майнинг?

Скорее всего, вы слышите фразу «добыча биткойнов», и ваш ум начинает блуждать в западных фантазиях о кирках, грязи и разбогатении. Как оказалось, эта аналогия не так уж и далека.

Майнинг биткойнов выполняется мощными компьютерами, которые решают сложные вычислительные математические задачи; эти проблемы настолько сложны, что не могут быть решены вручную и достаточно сложны, чтобы облагать налогом даже невероятно мощные компьютеры.

КЛЮЧЕВЫЕ ВЫВОДЫ

• Биткойн-майнинг - это процесс создания нового биткойна путем решения вычислительной головоломки.
• Майнинг биткойнов необходим для ведения реестра транзакций, на которых основан биткойн.
• За последние несколько лет горняки стали очень искушенными, используя сложное оборудование для ускорения горных работ.

 Результат майнинга биткойнов двоякий. Во-первых, когда компьютеры решают эти сложные математические задачи в сети биткойнов, они производят новый биткойн (мало чем отличается от того, когда операция по добыче золота извлекает золото из земли). Во-вторых, решая задачи вычислительной математики, майнеры биткойнов делают сеть платежей биткойнов надежной и безопасной, проверяя информацию о транзакциях.

Когда кто-то отправляет биткойны куда-либо, это называется транзакцией. Транзакции, совершаемые в магазине или онлайн, документируются банками, системами точек продаж и физическими квитанциями. Биткойн-майнеры достигают того же, объединяя транзакции в «блоки» и добавляя их в общедоступную запись, называемую « цепочкой блоков ». Затем узлы ведут записи этих блоков, чтобы их можно было проверить в будущем.

Когда майнеры биткойнов добавляют новый блок транзакций в цепочку блоков, часть их работы заключается в обеспечении точности этих транзакций. В частности, биткойн-майнеры следят за тем, чтобы биткойн не дублировался - уникальная особенность цифровых валют, называемая « двойным расходом». «С печатными деньгами подделка всегда является проблемой. Но обычно, как только вы тратите 20 долларов в магазине, этот счет оказывается в руках продавца. С цифровой валютой дело обстоит иначе.

Цифровая информация может быть воспроизведена относительно легко, поэтому с биткойнами и другими цифровыми валютами существует риск того, что спонсор может сделать копию своего биткойна и отправить ее другой стороне, сохраняя при этом оригинал. 1

Особые соображения

Награждение майнеров биткойнов

Поскольку за один день совершается до 300000 покупок и продаж, проверка каждой из этих транзакций может стать большой работой для майнеров. В качестве компенсации за свои усилия майнеры получают биткойны каждый раз, когда они добавляют новый блок транзакций в цепочку блоков.

Количество новых биткойнов, выпущенных с каждым добытым блоком, называется «вознаграждением за блок». Вознаграждение за блок уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков (или примерно каждые 4 года). В 2009 году было 50. В 2013 году было 25, в 2018 году - 12,5, а в мае 2020 года снизилось вдвое до 6,25 .

Эта система будет действовать примерно до 2140 года.  В этот момент майнеры будут вознаграждены комиссией за обработку транзакций, которую будут платить пользователи сети. Эти сборы гарантируют, что у майнеров по-прежнему будет стимул майнить и поддерживать работу сети. Идея заключается в том, что конкуренция за эти сборы приведет к тому, что они останутся низкими после завершения халвинга.

Это сокращение вдвое снижает скорость создания новых монет и, таким образом, снижает доступное предложение. Это может иметь определенные последствия для инвесторов, поскольку другие активы с низким предложением, такие как золото, могут иметь высокий спрос и толкать цены вверх. При такой скорости сокращения вдвое общее количество биткойнов в обращении достигнет предела в 21 миллион, что сделает валюту полностью ограниченной и потенциально более ценной с течением времени.

Проверка транзакций биткойнов

Чтобы биткойн-майнеры действительно зарабатывали биткойны на проверке транзакций, должны произойти две вещи. Во-первых, они должны проверить транзакции на сумму в один мегабайт (МБ), что теоретически может составлять всего одну транзакцию, но чаще всего несколько тысяч, в зависимости от того, сколько данных хранит каждая транзакция.

Во-вторых, чтобы добавить блок транзакций в цепочку блоков, майнеры должны решить сложную вычислительную математическую задачу, также называемую «доказательством работы». На самом деле они пытаются придумать 64-значное шестнадцатеричное число, называемое «хешем», которое меньше или равно целевому хешу. По сути, компьютер майнера выдает хеши с разной скоростью - мегахеши в секунду (MH / s), гигахеши в секунду (GH / s) или терахеши в секунду (TH / s) - в зависимости от устройства, угадывая все возможные 64- цифры, пока они не придут к решению. Другими словами, это авантюра.

Уровень сложности самого последнего блока по состоянию на август 2020 года составляет более 16 триллионов . То есть вероятность того, что компьютер создаст хеш-код ниже целевого, составляет 1 из 16 триллионов. Для сравнения: у вас примерно в 44 500 раз больше шансов выиграть джекпот Powerball с помощью одного лотерейного билета, чем если вы выберете правильный хеш с одной попытки. К счастью, компьютерные системы для майнинга предоставляют множество возможностей для хеширования. Тем не менее, майнинг биткойнов требует огромного количества энергии и сложных вычислительных операций.

Уровень сложности корректируется каждые 2016 блоков, или примерно каждые 2 недели, с целью поддержания постоянной скорости добычи. 4  То есть, чем больше майнеров соревнуются за решение, тем сложнее станет проблема. Обратное тоже верно. Если вычислительная мощность отключена от сети, сложность уменьшается, чтобы упростить добычу.

Аналогия майнинга биткойнов

Допустим, я говорю трем друзьям, что думаю о числе от 1 до 100, пишу это число на листе бумаги и запечатываю в конверт. Моим друзьям не нужно угадывать точное число, они просто должны быть первыми, кто угадывает любое число, которое меньше или равно числу, о котором я думаю. И нет предела тому, сколько догадок они получают.

Скажем, я думаю о числе 19. Если Друг А угадает 21, он проиграет, потому что 21> 19. Если друг B угадывает 16, а друг C - 12, то теоретически они оба пришли к жизнеспособным ответам, потому что 16 <19 и 12 <19. Друга Б не получил «дополнительной оценки», хотя ответ Б был ближе к целевому ответу - 19.

А теперь представьте, что я задаю вопрос «угадайте, какое число я думаю», но я задаю не только трем друзьям, и я не думаю о числе от 1 до 100. Скорее, я задаю миллионы потенциальных майнеров, и я думаю о 64-значном шестнадцатеричном числе. Теперь вы видите, что угадать правильный ответ будет крайне сложно.

Биткойн-майнеры не только должны придумать правильный хеш, но и первыми сделать это.

Поскольку добыча биткойнов - это, по сути, догадки, получение правильного ответа до того, как другой майнер будет иметь почти все, что связано с тем, насколько быстро ваш компьютер может производить хэши. Всего десять лет назад добыча биткойнов могла быть конкурентоспособной на обычных настольных компьютерах. Однако со временем майнеры поняли, что видеокарты, обычно используемые для видеоигр, более эффективны, и начали доминировать в игре. В 2013 году майнеры биткойнов начали использовать компьютеры, разработанные специально для максимально эффективного майнинга криптовалюты , называемые интегральными схемами для конкретных приложений (ASIC). Они могут стоить от нескольких сотен долларов до десятков тысяч, но их эффективность в добыче биткойнов выше.

Сегодня майнинг биткойнов настолько конкурентоспособен, что прибыльно его можно делать только с помощью самых современных ASIC. При использовании настольных компьютеров, графических процессоров или более старых моделей ASIC стоимость энергопотребления фактически превышает полученный доход. Даже имея в своем распоряжении новейшее устройство, одного компьютера редко бывает достаточно, чтобы конкурировать с тем, что майнеры называют «майнинг-пулами».

Майнинг это группа шахтеров , которые совмещают свои вычислительные мощности и расколоть добытое Bitcoin между участниками. Непропорционально большое количество блоков добывается пулами, а не отдельными майнерами. Майнинговые пулы и компании составляют значительную долю вычислительной мощности биткойнов.

Биткойн против традиционных валют

Потребители склонны доверять печатной валюте. Это потому, что доллар США поддерживается центральным банком США, называемым Федеральной резервной системой . Помимо множества других обязанностей, Федеральная резервная система регулирует производство новых денег, а федеральное правительство преследует судебное преследование за использование поддельной валюты. 

Даже цифровые платежи с использованием доллара США поддерживаются центральным органом. Когда вы совершаете онлайн-покупку, например, с помощью дебетовой или кредитной карты, эта транзакция обрабатывается компанией по обработке платежей (такой как Mastercard или Visa). Помимо записи истории транзакций, эти компании проверяют, не являются ли транзакции мошенническими, что является одной из причин, по которой действие вашей дебетовой или кредитной карты может быть приостановлено во время путешествия.

Биткойн, с другой стороны, не регулируется центральным органом. Вместо этого биткойн поддерживается миллионами компьютеров по всему миру, называемых «узлами». Эта сеть компьютеров выполняет те же функции, что и Федеральная резервная система, Visa и Mastercard, но с некоторыми ключевыми отличиями. Узлы хранят информацию о предыдущих транзакциях и помогают проверить их подлинность. Однако, в отличие от этих центральных органов власти, биткойн-узлы разбросаны по всему миру и записывают данные транзакций в общедоступный список, к которому может получить доступ любой.

История биткойн-майнинга

Между шансами 1 из 16 триллионов, масштабируемыми уровнями сложности и огромной сетью пользователей, проверяющих транзакции, один блок транзакций проверяется примерно каждые 10 минут.  Но важно помнить, что 10 минут - это цель, а не правило.

Биткойн-сеть в настоящее время обрабатывает чуть менее четырех транзакций в секунду по состоянию на август 2020 года, причем транзакции регистрируются в блокчейне каждые 10 минут. 7  Для сравнения, Visa может обрабатывать около 65 000 транзакций в секунду. 8 Однако по  мере того, как сеть пользователей биткойнов продолжает расти, количество транзакций, совершаемых за 10 минут, в конечном итоге превысит количество транзакций, которые могут быть обработаны за 10 минут. С этого момента время ожидания транзакций начнется и продолжит увеличиваться, если в протокол биткойнов не будут внесены изменения.

Эта проблема, лежащая в основе протокола биткойнов, известна как «масштабирование». Хотя майнеры биткойнов в целом согласны с тем, что для решения проблемы масштабирования необходимо что-то делать, единого мнения о том, как это сделать, нет. Было предложено два основных решения проблемы масштабирования. Разработчики предложили либо (1) создать для Биткойна вторичный уровень «вне сети», который позволил бы более быстрые транзакции, которые позже могут быть проверены блокчейном, либо (2) увеличить количество транзакций, которые может хранить каждый блок. С меньшим количеством данных для проверки на каждый блок Решение 1 сделает транзакции более быстрыми и дешевыми для майнеров. Решение 2 касается масштабирования, позволяя обрабатывать больше информации каждые 10 минут за счет увеличения размера блока.

В июле 2017 года майнеры биткойнов и горнодобывающие компании, на долю которых приходится примерно от 80% до 90% вычислительной мощности сети, проголосовали за включение программы, которая уменьшит объем данных, необходимых для проверки каждого блока.

Программа, которую майнеры проголосовали за добавление к протоколу биткойнов, называется сегрегированным свидетелем или SegWit. Этот термин представляет собой объединение Segregated, что означает «разделять», и Witness, что означает «подписи в транзакции биткойнов». Таким образом, Segregated Witness означает отделение подписей транзакций от блока и присоединение их как расширенного блока. Хотя добавление одной программы к протоколу биткойнов может показаться не таким уж важным решением, по оценкам, данные подписи составляют до 65% данных, обрабатываемых в каждом блоке транзакций.

Менее чем через месяц, в августе 2017 года, группа майнеров и разработчиков инициировала хард-форк , оставив сеть биткойнов для создания новой валюты с использованием той же кодовой базы, что и биткойн. Хотя эта группа согласилась с необходимостью решения для масштабирования, они обеспокоены тем, что внедрение технологии сегрегированных свидетелей не решит полностью проблему масштабирования.

Вместо этого они выбрали Решение 2. Получившаяся валюта, получившая название «биткойн наличными», увеличила размер блока до 8 МБ, чтобы ускорить процесс проверки и обеспечить выполнение около 2 миллионов транзакций в день. 16 августа 2020 года Bitcoin Cash был оценен примерно в 302 доллара, а биткойн - примерно в 11 800 долларов.