Wydobywanie kryptowalut (Mining)

Dlaczego warto zaufać Techopedii

Czym jest wydobywanie kryptowalut (mining)?

Mining (wydobywanie kryptowalut), w kontekście technologii blockchain, odnosi się do procesu tworzenia nowych bloków do przechowywania danych transakcji w sieci blockchain.

Termin ten jest najbardziej znany z powiązania z Bitcoinem, chociaż wiele innych znanych sieci blockchain również wykorzystuje górnictwo, w tym Litecoin, Dogecoin i Kaspa.

Proces wydobywania jest systemem opartym na nagrodach, w którym węzły wydobywcze (wyspecjalizowane komputery w sieci) rywalizują o rozwiązanie algorytmicznej łamigłówki.

Węzeł, który rozwiąże zagadkę jako pierwszy, tworzy następny blok i otrzymuje nagrodę wypłacaną w kryptowalucie używanej przez blockchain.

Przykładowo, górnik Bitcoin zarabiałby Bitcoiny za wydobycie nowego bloku, podczas gdy górnik Litecoin zarabiałby Litecoiny za wydobycie nowego bloku.

Techopedia wyjaśnia znaczenie górnictwa

mining - definicja

Definicja wydobywania blockchain odnosi się do mechanizmu konsensusu używanego przez Bitcoin i wiele innych blockchainów, zwanego dowodem pracy Proof of Work (PoW). Bloki to grupy transakcji i danych.

W blockchainach typu Proof of Work górnicy rywalizują o wydobycie bloku poprzez znalezienie algorytmicznej wartości hash, która pasuje do zawartości bloku, a także nonce, który jest liczbą używaną tylko raz.

Po znalezieniu prawidłowej wartości hash poprzez wydobycie, górnik następnie uwzględnia oczekujące transakcje w bloku i zarabia nagrodę za blok wypłacaną w kryptowalucie.

Wydobywanie jest energochłonnym procesem, który wymaga od górników generowania hashy w oparciu o algorytm, dopóki jeden z górników nie znajdzie prawidłowego hasha.

W całej sieci Bitcoin szybkość hashowania może przekraczać 700 milionów terahashy na sekundę. Ta aktywność hashowania jest pracą w kopaniu proof of work.

Jak działa wydobywanie

Aby zrozumieć wydobywanie, warto najpierw zrozumieć podstawową strukturę łańcuchów bloków.

Bloki przechowują transakcje i dane. Każdy blok zawiera również wartość hash nagłówka poprzedniego bloku, która łączy bloki w łańcuchu bloków. Hash to dane wejściowe reprezentowane jako wartość szesnastkowa podyktowana przez algorytm haszujący.

Na przykład sieć Bitcoin wykorzystuje SHA-256 do generowania wartości hash.

Dane wejściowe (Transakcje) SHA-256 Wyjście Hash (Hasze transakcji)
Alice wysłała Bobowi 1 bitcoina 7d1838090ffe4310b9e1688f88ace3299803434b5055906db80c430a4a1371cd
Bob wysłał Carol 2 bitcoiny c9f5b245a5e40fda604f49202fd9061c8f96c4e4ba254ab3036218d5ccc1dab3
Alice wysłała Bobowi 1 bitcoina, Bob wysłał Carol 2 bitcoiny eb98beea33f2acbe868cab0373c1cfc98dcb26d3ecf3bfe487b5b5ecfa0705bc

Każda transakcja wykorzystuje unikalny hash transakcji. Później, w procesie wydobywania, transakcje są parowane i hashowane razem.

Hashowanie jest wykorzystywane w całym protokole, począwszy od adresów portfeli kryptowalutowych, a skończywszy na wydobywaniu nowych bloków. Wartości hashowania wydają się losowe, ale te same dane wejściowe zawsze generują tę samą stałą długość danych wyjściowych przy użyciu danego algorytmu.

W sieciach Proof-of-Work bloki transakcji są składane i dodawane do łańcucha bloków przez górnika, który wygeneruje prawidłowy hash dla bloku.

Mówiąc dokładniej, górnik musi znaleźć kwalifikujący się hash o wymaganej trudności do rozwiązania bloku. Pomyśl o każdym hashu jako o zgadywaniu, ale zgadywaniu, które musi być zgodne z zasadami protokołu.

Całkowity wskaźnik hashowania Bitcoina, czyli liczba hashów generowanych przez sieć wydobywczą na sekundę, stale rośnie od 2021 roku.

How Mining Works

Source: Blockchain.com

Trudność wydobycia zmienia się w zależności od łącznego wskaźnika hashowania dla sieci. Najniższa możliwa trudność to 1.

Jednak trudność dla pokazanego poniżej bloku Bitcoina wynosiła prawie 84 biliony. Aby wydobyć ten blok, górnik musiał znaleźć hash, który pasował do danych bloku i nonce, ale który miał również 19 wiodących zer.

Udany hash to: 00000000000000000002ff6d98c9f7a961db78b13c67429d18fdee6506c19e21.

Nonce, również podświetlony poniżej, zwiększa się o jeden przy każdej nieudanej próbie wydobycia bloku, zaczynając od zera.

How Mining Works

Source: Blockchain.com

Górnik zarobił 6,35265978 BTC, z czego część stanowiły nowe bitcoiny wybite przez protokół, a część pochodziła z opłat sieciowych uiszczanych przez użytkowników sieci Bitcoin. Nagrody za wydobycie BTC zmiejszają się o połowę co cztery lata w czasie halvingu bitcoina.

Merkle root: a7acdabb6325bc562125a1e22388f76826affffd085afc96776eb621dea752d6

Jak wyjaśnia Binance: “Drzewo Merkle jest strukturą służącą do skutecznego sprawdzania integralności danych w zestawie. Jest szczególnie interesujące w kontekście sieci peer-to-peer, w których uczestnicy muszą udostępniać i niezależnie weryfikować informacje.”

Korzeń Merkle dla powyższego bloku jest skrótem wszystkich 1720 skrótów transakcji w bloku. Hashe transakcji są hashowane parami, a wynikowe hashe są ponownie parowane, a następnie pary są parowane ponownie i ponownie, aż utworzą jeden hash: korzeń Merkle.

drzewo merkle

W tym względzie hashowanie oferuje również sposób identyfikowania poszczególnych transakcji za pomocą unikalnego identyfikatora, a także uzgadniania całego bloku, aby upewnić się, że dane są niezmienione.

Korzeń Merkle staje się częścią nagłówka bloku, wraz z hashem poprzedniego bloku, który łączy bloki w łańcuchu, gdy górnicy dodają nowe bloki.

Rodzaje kopania kryptowalut

Kopanie przybiera różne formy w zależności od sprzętu używanego do generowania haszy.

Kopanie za pomocą CPUKopanie za pomocą GPUKopanie za pomocą ASICKopanie w chmurzeKopanie w puli wydobywczej

We wczesnych dniach kopania Bitcoina możliwe było wydobycie do 200 bitcoinów dziennie przy użyciu procesora centralnego (CPU). Przy dzisiejszej znacznie wyższej szybkości haszowania i trudności, kopanie Bitcoina za pomocą mocy CPU jest nieopłacalne.

Jednak dla niektórych algorytmów kopania, takich jak RandomX lub CryptoNight, kopanie za pomocą CPU wciąż jest możliwe. Rentowność zależy od wartości kryptowaluty, którą się kopie, oraz kosztów energii elektrycznej potrzebnej do obsługi koparki.

Jednostki przetwarzania grafiki (GPU) oferują sposób na bardziej efektywne kopanie dla niektórych algorytmów. Zestawy do kopania GPU były niezwykle popularne do kopania Ethereum przed przejściem Ethereum z konsensusu Proof of Work na Proof of Stake.

Zintegrowane układy scalone (ASIC) dominują w przemyśle kopania Bitcoina i są zaprojektowane do haszowania konkretnego algorytmu. Chociaż droższe niż zestawy do kopania GPU, ASIC są znacznie bardziej efektywne. Alternatywą dla ASIC są programowalne bramy logiczne (FPGAs), które mogą generować wyższe szybkości haszowania w porównaniu do GPU, ale nadal są mniej wydajne niż ASIC.

Koszt i utrzymanie zestawów do kopania kryptowalut przyczyniły się do powstania przemysłu kopania w chmurze, w którym górnicy mogą wynajmować moc obliczeniową od dostawców, którzy zarządzają i utrzymują sprzęt.

Indywidualnie górnicy potrzebują ogromne ilości mocy obliczeniowej i energii elektrycznej dlatego łączą się w grupy (pule wydobywcze), aby wzmocnić swoją zbiorową moc wydobywczą, zwiększając w ten sposób swoje szanse na pomyślne zebranie nagród za wydobyte bloki.

Zastosowania kopania blockchain

Kopanie blockchain pełni kilka funkcji, które przyczyniają się do bezpieczeństwa i rozwoju ekosystemu blockchain.

Walidacja transakcji
Górnicy w blockchainie walidują transakcje, aby zapobiec podwójnemu wydatkowaniu. Wspólny korzeń Merkle umożliwia innym węzłom łatwe weryfikowanie transakcji w bloku.
Zabezpieczanie transakcji
Mechanizm Proof of Work wymaga, aby górnicy znaleźli kwalifikujący się hash dla bloku, aby go wykopać. Każda próba zmiany transakcji zmienia również hash bloku.

Próba zmiany pojedynczej transakcji lub nawet jednego znaku wymagałaby ponownego wykopania bloku, a także wszystkich kolejnych bloków – i to w tempie szybszym niż reszta sieci może wykopywać nowe bloki. Koszt energii i czas związany z kopaniem nowych bloków sprawiają, że sieci Proof of Work są bezpieczne.

Tworzenie dodatkowej podaży

Kopanie tworzy również dodatkową podaż kryptowaluty dla sieci. Jednak tokenomika podaży różni się w zależności od sieci. Bitcoin i Litecoin zostały zaprojektowane z ograniczoną liczbą monet do wykopania, podczas gdy Dogecoin ma stałą roczną inflację wynoszącą pięć miliardów nowych Dogecoinów rocznie.

Czy kopanie kryptowalut jest legalne?

Kopanie kryptowalut jest legalne w większości krajów na świecie.

Jednak kilka krajów zakazało kryptowalut, w całości lub częściowo, w tym kopania, zgodnie z raportem Biblioteki Kongresu. Iran, Pakistan, Egipt, Chiny i inne kraje ograniczają lub zakazują korzystania z kryptowalut lub ich kopania.

Lokalne władze mogą również nakładać ograniczenia związane z planowaniem przestrzennym lub zużyciem energii, które mogą wpływać na możliwość kopania kryptowalut.

Zalety i wady kopania

Kopanie w oparciu o Proof of Work przynosi pewne korzyści w porównaniu do Proof of Stake lub innymi mechanizmami konsensusu. Jednak zużycie energii i wysokie koszty sprzętu uwidaczniają niektóre wady.

Zalety

  • Kopanie kryptowalut często uważane jest za bezpieczniejsze w porównaniu z innymi mechanizmami konsensusu ze względu na wysoki koszt ponownego wykopywania bloków w celu zmiany wcześniejszej transakcji.
  • Kopanie zapewnia bardziej zdecentralizowaną metodę konsensusu.
  • Mechanizm kopania pozwala każdemu uczestniczyć w konsensusie i zarabiać kryptowalutę za pomoc w zabezpieczeniu sieci.

Wady

  • Kopanie oparte na Proof of Work jest znacznie bardziej energochłonne w porównaniu do innych mechanizmów konsensusu, takich jak Proof of Stake.
  • Niektóre sieci Proof of Work, takie jak Bitcoin, oferują znacznie wolniejsze prędkości transakcji.
  • Wysokie koszty sprzętu mogą sprawiać, że kopanie jest droższe, często koncentrując szybkości haszowania w rękach dobrze finansowanych górników lub pul górniczych.

Podsumowanie

Kopanie jest często uważane za najbezpieczniejszy sposób ochrony transakcji kryptowalutowych i integralności blockchainu. Proces ten opiera się na generowaniu kryptograficznych haszy w celu znalezienia kwalifikującego się hasha, który otwiera nowy blok do przechowywania transakcji.

Chociaż kopanie ma swoje zalety, takie jak bezpieczeństwo i zwiększona decentralizacja, proces ten może być również kosztowny, zarówno pod względem kosztów energii, jak i sprzętu.

Najczęściej zadawane pytania o kopanie kryptowalut

Czym jest kopanie (mining) w prostych słowach?
Kopanie odnosi się do procesu znajdowania kwalifikującego się kryptograficznego hasza, aby otworzyć nowy blok. Te bloki przechowują transakcje na blockchainie. Gdy górnik znajdzie nowy blok, otrzymuje nagrodę blokową w postaci kryptowaluty.

Jakie są rodzaje kopania?
Możliwe rodzaje kopania kryptowalut to: kopanie za pomocą CPU, kopanie za pomocą GPU, kopanie za pomocą ASIC i kopanie w puli i kopanie w chmurze. Ostatni z nich, kopanie w chmurze, wykorzystuje zdalny sprzęt należący i zarządzany przez innych, a górnicy wynajmują moc obliczeniową.

Jaki jest cel kopania kryptowalut?
Kopanie weryfikuje i zabezpiecza transakcje na blockchainie. Górnicy weryfikują transakcje podczas tworzenia bloków, a mechanizm kopania sprawia, że zmiana transakcji w istniejących blokach jest kosztowna.

Czy kopanie kryptowalut jest legalne?
Tak. Kopanie jest legalne w większości krajów na świecie. Jednak w niektórych krajach kryptowaluty są zakazane, a lokalne przepisy mogą ograniczać kopanie w niektórych obszarach.

Źródła

Powiazane hasła

Eric Huffman
Technology Specialist
Eric Huffman
Technology Specialist

Eric Huffman ma wszechstronne doświadczenie, od zarządzania firmą po ubezpieczenia i finanse osobiste. W ostatnich latach zainteresowanie Erica tematami finansowymi i chęcią przybliżenia czytelnikom kwestii finansów osobistych doprowadziło do skupienia się na kryptowalutach. Eric specjalizuje się w kryptowalutach, blockchainie i przewodnikach finansowych, które ułatwiają zrozumienie tych ważnych tematów. Publikuje w serwisach takich jak Milk Road, Benzinga, CryptoNews.com, Motor Trend, CoverWallet i inne. Eric nieustannie się rozwija i poszerza kwalifikacje: ma posiada kilka certyfikatów związanych z kryptowalutami i finansami, w tym certyfikaty od Blockchain Council, Duke University i SUNY. Kiedy nie pisze, prowadzi zajęcia karate lub spaceruje po lasach.