Что такое майнинг биткоина?

Процесс создания новых биткоинов в некотором роде похож на процесс добычи драгоценных металлов из земли. По этой причине его стали называть "майнингом биткоина".

Непрерывное добавление постоянного количества новых монет аналогично тому, как золотодобытчики тратят ресурсы, чтобы увеличить количество золота в обращении. В нашем случае это процессорное время и электроэнергия.

Упрощенный способ добычи биткоинов выглядит следующим образом:

• Люди соревнуются за вознаграждение в биткоинах, используя вычислительные мощности в процессе, известном как "Proof-of-Work" (PoW). Процесс назван так потому, что только участники (майнеры), доказавшие, что они выделили достаточно ресурсов (работы), имеют шанс получить вознаграждение.
• Примерно каждые 10 минут вознаграждение распределяется между одним выигравшим "майнером".
• Вознаграждения бывают двух видов: (1) "вознаграждение за блок", который представляет собой вновь добытый биткоин. На момент написания статьи награда за блок установлена на уровне 6,25 биткоина (но с начала мая 2024 года она будет уменьшена вдвое, затем еще раз уменьшена вдвое через четыре года и так далее). (2) Комиссии, связанные со всеми транзакциями в текущем блоке. Конечные пользователи, желающие совершить транзакцию, должны приложить к ней плату, чтобы стимулировать майнеров включить ее в следующий блок.

Зачем нужен майнинг биткоина?

Майнинг биткоина - важный компонент метода достижения консенсуса в сети относительно текущего состояния. Он также необходим для защиты сети от атак. Другими словами, майнинг биткоина играет центральную роль в обеспечении безопасности транзакций в биткоине. Чтобы понять, почему, давайте подробнее рассмотрим принцип работы биткойна.

Сеть Bitcoin - это глобально распределенная система публичных записей, состоящая из огромного списка транзакций с временными отметками. Например, одна запись в реестре может означать, что человек A отправил 1 биткойн человеку B в 10 утра в понедельник. Данные в блокчейне обновляются примерно каждые 10 минут путем добавления "блоков", содержащих список новых транзакций. Существование реестра, хранящегося на добровольной основе тысячами участников, называемых "узлами", позволяет любому человеку видеть как текущее состояние, так и полную историю владения биткойном.

По своей сути, не существует централизованного органа, принимающего решения о том, какие транзакции должны быть добавлены в новые блоки. Вместо этого состояние реестра (оно же "истина") определяется коллективно и путем координации узлов в соответствии с протоколом Bitcoin. Именно эта децентрализация придает биткойну некоторые из его самых интересных свойств - а именно, устойчивость к цензуре и отсутствие ограничений.

Большинство узлов просто хранят историю всего блокчейна, проверяют подлинность новых транзакций в соответствии с правилами протокола и передают новые блоки транзакций другим узлам. Таким образом, состояние сети распространяется по всему миру до тех пор, пока все узлы не будут обладать одинаковой информацией. В этот момент возникает новая "правда" о том, кто чем владеет.

Важно отметить, что небольшая группа узлов, называемых майнерами, соревнуется за право создать каждый новый блок. Новая "правда" о том, кто чем владеет, начинается с одного майнера, который выиграл право на создание нового блока. Право на создание нового блока разыгрывается в ходе соревнования, известного как "Proof-of-Work".

Что такое Proof-of-Work и зачем он нужен?

Майнинг Proof-of-Work (PoW) - это способ математически доказать, что у участника сети есть свой вклад в происходящее. Он работает, заставляя участников доказывать, что они выполнили некоторые произвольные вычисления, на которые тратится энергия (работа). Требование тратить ресурсы важно, потому что оно делает участие злонамеренных участников чрезвычайно дорогостоящим. Другими словами, это гарантирует, что атака на Биткойн будет убыточной (и очень дорогостоящей) перспективой, что делает ее крайне маловероятной.

С точки зрения теории игр, PoW-майнинг дает несколько преимуществ:

• Стимулирует честное поведение: У майнеров есть стимул следовать правилам и корректно подтверждать транзакции. Если они попытаются обмануть систему, то рискуют потерять потенциальное вознаграждение за блок и энергию/ресурсы, вложенные в процесс майнинга.
• Безопасность через стоимость: Усилия (вычислительная работа), необходимые для добавления блока, делают блокчейн защищенным от атак. Любая попытка изменить прошлые транзакции (т. е. осуществить атаку на 51 %) потребует огромных вычислительных мощностей, что делает такие атаки дорогостоящими и непрактичными.
• Справедливость: Вероятность добычи блока и получения вознаграждения пропорциональна количеству вычислительных ресурсов, задействованных майнером. Это обеспечивает справедливый механизм распределения новых монет, а также определяет полномочия по принятию решений о добавлении новых блоков.
• Устойчивость к воздействию сибилов: PoW-майнинг делает атаки Sybil (когда субъект создает множество ложных идентификаторов, чтобы влиять на сеть) неосуществимыми из-за высоких затрат, связанных с майнингом для каждого идентификатора.

Как работает майнинг биткоина?

Процесс вкратце описан в Bitcoin White Paper:

1. Новые транзакции передаются всем узлам.
2. Каждый узел собирает новые транзакции в блок.
3. Каждый узел работает над поиском сложного Proof-of-Work для своего блока.
4. Когда узел находит Proof-of-Work, он рассылает блок всем узлам.
5. Узлы принимают блок только в том случае, если все транзакции в нем действительны и еще не совершены.
6. Узлы выражают свое согласие с блоком, работая над созданием следующего блока в цепочке, используя хэш принятого блока в качестве предыдущего хэша.

Давайте разберем это более подробно.

Начнем с того, что майнеры - это те, кто предлагает обновления в цепочку, и только майнеры, успешно выполнившие Proof-of-Work (PoW), имеют право добавлять новый блок. Это заложено в протокол Биткойна.

Майнеры могут выбирать валидные транзакции из пула потенциальных транзакций, которые транслируются в сеть узлами. Такие транзакции собираются в "пул памяти". Добросовестные и рациональные майнеры выбирают транзакции из "пула" в зависимости от приложенной к ним комиссии, оптимизируя ее в пользу более высокой. Так возникает рынок сборов, который помогает обеспечить справедливое и эффективное использование ограниченного пространства блоков.

Первый майнер, завершивший PoW, транслирует предложенный им новый блок в общую сеть узлов, которые затем проверяют, соответствует ли блок правилам протокола. Ключевыми правилами здесь являются следующие: (1) все транзакции в блоке действительны (то есть нет двойных трат) и (2) новый блок должным образом ссылается на предыдущий блок и нумеруется как следующий в цепочке (то есть новый блок является последним блоком в самой длинной цепочке). Если это так, узлы отправляют его другим узлам, которые завершают тот же процесс. Таким образом, новый блок распространяется по сети, пока не станет общепризнанной "истиной".

Однако может случиться (и регулярно случается), что несколько майнеров завершают PoW почти в одно и то же время и одновременно рассылают свой новый блок по сети. Более того, из-за задержек в сети и географической разделенности узлы могут получать новые предложенные блоки в немного разное время.

Что важно, новый предложенный блок одного майнера может незначительно отличаться от другого! Это связано с тем, что, как уже говорилось, именно майнеры выбирают, какие транзакции включить в блок, несмотря на то, что они стремятся оптимизировать прибыль, местоположение и другие факторы вносят свои коррективы. Когда два майнера отправляют разные новые блоки, по сети начинают распространяться конкурирующие версии "правды". В конечном итоге сеть сходится к "правильной" версии истины, выбирая ту цепочку, которая длиннее и быстрее остальных.

Давайте разберем эту последнюю часть. Представьте, что есть две конкурирующие цепочки. Допустим, 75 % майнеров выбирают версию A (потому что это была первая версия, которую они увидели) и начинают PoW для следующего блока, строя его на основе версии A. Другие 25 % майнеров выбирают версию B (опять же, потому что эта версия попалась им на глаза первой) и начинают тот же процесс, строя его на основе этой версии. По статистике, один из майнеров, работающих над версией A, скорее всего, завершит Proof of Work первым, транслируя новую версию в сеть. Поскольку узлы всегда выбирают самую длинную цепочку, версия A быстро станет доминировать в сети. Фактически, вероятность того, что версия B будет расти быстрее, экспоненциально уменьшается с каждым дополнительным блоком, так что к моменту добавления шести блоков это становится статистически невозможным. По этой причине транзакция, подтвержденная в шести блоках, для большинства участников считается окончательно завершенной. Таким образом, "завершенность" транзакций в Биткойне составляет шесть блоков, или около 1 часа.

Обратите внимание, что блок, который в итоге не становится частью самой длинной цепочки (версия B в нашем примере выше), называется блоком-сиротой. По оценкам, такие блоки создаются от 1 до 3 раз в день. Транзакции, включенные в блок-сироту, не теряются. Потому что если они еще не были включены в версию, которая в итоге стала самой длинной цепочкой, то они будут добавлены в следующий блок самой длинной цепочки.

Что представляет собой алгоритм хэширования Bitcoin?

Биткойн использует алгоритм шифрования военного класса под названием Secure Hash Algorithm 2 (SHA2). Майнеры биткоина получают BTC, когда находят случайное число, которое может быть сгенерировано только при повторном запуске алгоритма хэширования. Этот процесс аналогичен лотерее, где покупка большего количества билетов увеличивает шансы на выигрыш. Выделяя больше вычислительной мощности для алгоритма хэширования, майнеры фактически покупают больше лотерейных билетов.

Что такое корректировка сложности в майнинге биткоина и зачем она нужна?

Уровень сложности алгоритма Proof of Work автоматически корректируется каждые 2 016 блоков, или примерно раз в 2 недели. Корректировка производится с целью поддержания постоянной продолжительности добычи новых блоков на уровне 10 минут на блок.

Корректировка сложности зависит от общего объема вычислительной мощности, или "хэш-мощности", применяемой к алгоритму хэширования. По мере добавления вычислительной мощности сложность увеличивается, что делает добычу более трудной для всех. Если вычислительная мощность удаляется, сложность уменьшается, что делает добычу более легкой.

Обратите внимание, что система регулировки сложности существенно отличает добычу биткоина от добычи драгоценных металлов. Если, например, цена на золото растет, на рынок выходит больше майнеров. Увеличение числа золотодобытчиков неизбежно приведет к росту добычи золота. Под воздействием спроса и предложения это в конечном итоге приведет к снижению рыночной цены на золото. Однако в случае с биткойном объем добычи (майнинга) биткойнов предопределен его протоколом. Это означает, что он не зависит от количества и мощности майнеров. Следовательно, независимо от того, сколько майнинговых мощностей направлено на алгоритм, объем добычи биткоина не изменится.

Законен ли майнинг биткоинов?

Майнинг биткоинов легален в большинстве стран, включая США и Европу. В большинстве регионов майнерам биткоинов просто необходимо знать законы, касающиеся использования электроэнергии и инфраструктуры передачи данных, чтобы обеспечить соблюдение местных правил и норм.

Кроме того, в некоторых странах местные регулирующие органы ввели или собираются ввести ограничения на майнинг биткоинов. Чаще всего это связано с тем, что майнинг биткоинов оказывает негативное влияние на местные электросети и/или негативно сказывается на окружающей среде. Например, заместитель председателя Европейского управления по ценным бумагам и рынкам Эрик Тедеен в ноябре 2021 года заявил, что криптовалюты представляют собой риск для достижения целей Парижского соглашения по изменению климата. Китай официально запретил майнинг биткоина и других криптовалют в середине 2021 года, хотя значительная часть хешрейта биткоина продолжает поступать из этой страны.

Вреден ли майнинг биткоинов для окружающей среды?

Влияние биткойна на окружающую среду - тема, которой уделяется большое внимание. Критики часто утверждают, что биткойн вреден для окружающей среды, поскольку потребляет много электроэнергии, что ассоциируется у них с негативными экологическими и этическими последствиями. Однако эти утверждения необходимо препарировать и тщательно изучить. Хотя биткойн действительно потребляет значительное количество электроэнергии, важно учитывать, как она вырабатывается, и проводить корректное сравнение с другими отраслями. Кроме того, воздействие на окружающую среду может сильно различаться в зависимости от источника энергии, а доля возобновляемых источников энергии, используемых в майнинге биткоина, является предметом споров. Кроме того, следует отметить, что то, что плохо для окружающей среды, не обязательно плохо с этической точки зрения. В качестве примера можно привести энергоемкие, но полезные услуги, например, больницы. Влияние на окружающую среду необходимо сопоставить с потенциальными преимуществами, которые в случае с биткойном включают в себя снижение международных сборов за денежные переводы, финансовую инклюзивность и создание экономической свободы. Хотя энергопотребление биткойна, безусловно, вызывает озабоченность, это многогранный вопрос, который требует всестороннего изучения.

Прибыльна ли добыча биткоинов?

Майнинг биткоинов - высококонкурентная отрасль с небольшой прибылью. Основным источником энергии является электричество, хотя также требуются значительные предварительные инвестиции в оборудование и помещения для его размещения. Ключевое оборудование известно как прикладная интегральная схема (ASIC), которая представляет собой вычислительное устройство, специализированное исключительно для выполнения алгоритма хеширования биткоина. Прибыльность майнинга зависит главным образом от постоянного доступа к дешевой электроэнергии, используемой для наиболее эффективного оборудования ASIC.

Биткойн-майнинг - это естественная равновесная система. Когда цена биткоина растет, маржа майнеров увеличивается. Это привлекает все больше майнеров на рынок. Однако появление новых участников приводит к увеличению сложности майнинга новых блоков. Это требует от всех участников дополнительных ресурсов, что снижает доходность в целом. Устойчивые спады в цене биткоина исторически приводили к тому, что часть майнеров уходила с рынка из-за того, что расходы превышали доходы.

Как майнинг биткоина влияет на его стоимость?

В большинстве случаев майнеры продают значительную часть заработанных ими биткоинов, чтобы покрыть расходы, связанные с добычей. Эти расходы, таким образом, способствуют чистой продаже. Попытки майнеров максимизировать прибыль, удерживая или продавая биткоин в зависимости от динамики рынка, могут влиять на волатильность цены биткоина. В данном случае речь идет о том, что при росте цены биткойна майнеры могут пытаться удерживать его дольше в надежде извлечь больше прибыли. Это приведет к снижению чистого давления на продажу, что приведет к более быстрому росту цены. Однако когда цена биткоина падает, майнеры, скорее всего, будут продавать не только свои резервы, но и вновь приобретенные биткоины. Это, в свою очередь, будет способствовать волатильности в сторону снижения.

Источник: www.bitcoin.com