Jeśli kiedykolwiek interesowałeś się Bitcoinem, prawdopodobnie w jakimś momencie usłyszałeś słowo kopanie bitcoinów. Wspólnie więc zastanowimy się czym właściwie jest górnictwo, do czego służy i dlaczego sieć Bitcoin nie mogłaby bez niego istnieć.
Rola górnictwa w blockchainie Bitcoina
Większość z nas gdy słyszy słowo blockchain stwierdza, że tak naprawdę nie wie co to jest. Nie jest to jednak aż tak skomplikowane. Trzeba tylko poświęcić trochę czasu na zapoznanie się z nim.
Blockchain to dosłownie łańcuch bloków. Bloki w tym przypadku to nic innego jak księgi rachunkowe. W Bitcoinie jedna taka księga ma średni czas funkcjonowania 10 minut i ma ograniczoną przestrzeń. Jej zawartość to w większości zanotowany ruchy między adresami (transakcje między kontami), ale też i dwie dodatkowe rzeczy. Są to dwa bardzo ważne pojęcia, które pojawią się wiele razy w tym artykule, dlatego ważne jest, byś zrozumiał poniższą definicję.
- Na razie wystarczy wyjaśnić, że nonce to specyficzna liczba, która jest dodawana na końcu każdego bloku.
Przykładem nonce może być liczba: 147 483 646. - Hash jest nieco bardziej skomplikowany. Jeśli weźmiemy zestaw danych, możemy je przekształcić w pojedynczą liczbę za pomocą specjalnej funkcji. To trochę tak, jakby wziąć jakiś tekst i przetłumaczyć go na alfabet morse’a. Różnica polega na tym, że hash w przypadku Bitcoina nie może być zamieniony z powrotem na dane, z których został utworzony, podczas gdy alfabet Morse’a może. Co więcej, jeśli zmienimy choćby jeden wpis w tym zbiorze danych, cały hash przybierze zupełnie inną postać.
Przykład hasha może być: 0000000000000007643ed71fcf50b3a298347fhskjd8f653771b854b8e947e08.
Wynikają z tego następujące wnioski: każdy blok ma swój własny specyficzny hash.
Teraz przejdźmy do tematu kopania. Górnicy bitcoinów mają bardzo prostą pracę. Ich zadaniem jest znalezienie określonego nonce (kodu numerycznego), który zostanie dodany do transakcji w aktualnie otwartym bloku, a następnie utworzenie z tego wszystkiego hasha, który ma z góry określone parametry – liczbę zer na początku.
A ponieważ hash nie może być „odczytany z powrotem” i rozszyfrowany, nikt tak naprawdę nie wie, jaka kombinacja danych jest potrzebna do uzyskania hasha, którego szukają wszyscy górnicy. Górnik musi więc sprawdzać losowe nonce, obliczyć hash i mieć nadzieję, że jest on właściwy. Jeśli się nie uda, sprawdza od nowa. To jak loteria.
Znalezienie (odgadnięcie) poprawnego nonce’a pozwala nam uzyskać poprawny hash całego bloku. Świetnie, wydobywamy ten blok Wyścig o dany blok dobiegł końca i to my jesteśmy zwycięzcą. W nagrodę dostaniemy kilka nowo utworzonych bitcoinów, których nikt wcześniej nie posiadał. Wydobyliśmy je.
Rozpoczął się już jednak nowy wyścig – o kolejny blok. Dodajemy nasz wydobyty blok do następnego bloku na górze i ponownie szukamy nonce.
W efekcie wzięliśmy wszystkie transakcje z przeszłości i połączyliśmy je z nową księgą. Proces ten jest powtarzany. Musimy wziąć hash poprzedniego bloku, transakcje z ostatnich 10 minut i znaleźć nonce. Przekształcimy je razem w odpowiedni hash.
W ten sposób każdy nowy blok ma w sobie całą historię poprzednich transakcji, która jest w jakiś sposób zweryfikowana i niezmienna.
W ten sposób stopniowo tworzy się łańcuch ksiąg/bloków. Stąd nazwa blockchain. To nic innego jak seria połączonych ze sobą danych, które zostały przez kogoś zatwierdzone.
Trudność wydobycia Bitcoinów
Kiedy powstał Bitcoin, można go było wydobywać na zwykłych komputerach. Pierwsi górnicy po prostu wypróbowywali różne wartości nonce i próbowali zamykać nimi bloki. Czasem komuś się to udawało, górnik dostawał wtedy nagrodę za zamknięcie bloku i szedł dalej.
Jednak wraz z rozwojem sieci rosła cena bitcoina, a coraz więcej osób zaczęło wydobywać go dzięki siłom rynkowym. Górnicy mogliby sprzedawać wydobyte przez siebie bitcoiny, wykorzystywać pieniądze na opłacenie energii elektrycznej, która zasilała ich komputer i mieć jeszcze trochę nadwyżki. Inni, którzy uczestniczyli w tym wyścigu zauważyli to i próbowali robić to samo.
Logicznie rzecz biorąc, większa liczba górników oznacza, że średnio szybciej znajdowali oni odpowiedni nonce. W ten sposób zamykanie bloków i tworzenie nowych bitcoinów przyspieszyło.
Ale twórca Bitcoina, Satoshi Nakamoto, właśnie na to liczył. Dlatego kod źródłowy Bitcoina ma wbudowany mechanizm samoregulujący: jeśli średni czas wydobycia bloku zostanie skrócony, trudność wydobycia delikatnie wzrasta. Osiąga się to poprzez nadanie wynikowemu hashowi nieco bardziej szczegółowych parametrów, które musi on spełnić. Dlatego właśnie znalezienie go zajmuje górnikom więcej czasu. Ponieważ jednak górników jest więcej, średnio co 10 minut sytuacja się powtarza.
Dziś sytuacja jest zupełnie inna. Do wydobywania bitcoinów potrzebny jest specjalny sprzęt nazywany minerem ASIC.
To kawał sprzętu z tylko jedną funkcją (odgadywanie nonce), ale robi to doskonale, szybko i najtaniej. Wydobywanie bitcoinów to nie lada wyczyn nawet z nowo zakupionym ASIC. Rozwój technologiczny sprawia, że urządzenia stają się przestarzałe w ciągu kilku miesięcy.
Ze względu na ogromną konkurencję i trudność, w zasadzie nie jest już możliwe i opłacalne wydobywanie bitcoinów na przykład na kartach graficznych, które wcześniej też były do tego wykorzystywane. Wydobycie za pomocą układów ASIC zużywa ogromne ilości energii elektrycznej i jeśli nie mamy jej za grosze, nie ma sensu próbować jej wydobywać. Po prostu zapłacisz znacznie więcej za prąd, niż sprzedasz za niego wydobytych bitcoinów.
Jeden ciekawy fakt: Uniwersytet Cambridge stwierdził, że w 2021 roku cała sieć Bitcoin będzie zużywać więcej energii elektrycznej niż Argentyna.
Bezpieczeństwo sieci blockchain
Czy pamiętasz co to jest hash? Jest to precyzyjnie określony kod, który może być wygenerowany na podstawie wprowadzonych przez ciebie danych. Jeśli zostanie zmieniony pojedynczy znak lub wpis, cały hash będzie zupełnie inny.
Co by się stało, gdyby ktoś chciał zmienić transakcję, która kiedykolwiek została dokonana w historii? Czy w obecnym bloku?
Sieć Bitcoin rozpoznaje tylko najdłuższy łańcuch bloków. Dla hakera oznacza to, że gdyby chciał manipulować nawet pojedynczą transakcją z przeszłości, musiałby dysponować większą mocą obliczeniową niż cała sieć razem wzięta. W praktyce musiałby wszystko „przeładować”. Dlaczego? Ponieważ hashe, które wiążą ze sobą kolejne bloki, nie pasowałyby do siebie. I to nawet nie uwzględnia faktu, że sieć wciąż działa, łańcuch pierwotny wciąż się wydłuża, a moc obliczeniowa rośnie.
Dla hakera jest to koszt, którego w zasadzie nie warto ponosić. Górnictwo i jego trudność dosłownie chroni sieć przed oszustwami. Z tego powodu Bitcoina i jego górników nie da się oszukać, podłożyć, zmienić ani wymazać z historii.
Dlaczego górnicy wydobywają kryptowaluty?
Szukają w tym pieniędzy. Nikt nie chce pracować za darmo, a dotyczy to także górników bitcoinów. W ich przypadku czek z wypłatą składa się z dwóch elementów.
Pierwsza z nich to, jak już wspomnieliśmy, nowo utworzone jednostki. Za każdy poprawnie znaleziony nonce górnik otrzymuje określoną liczbę bitcoinów. Kiedy sieć została stworzona, za każdy blok (co 10 minut) płacono 50 BTC, po 4 latach było to 25, a po kolejnych 4 latach 12,5. Dzisiaj jest to już tylko 6,25. To zjawisko nazywa się halvingiem.
Oprócz nagradzania górników jest to także powód, dla którego w przyszłości zostanie wydobytych tylko 21 milionów bitcoinów. W pewnym momencie nagroda po prostu nie może zostać zmniejszona. W tym momencie przestaną być wydawane nowe jednostki, a górnicy będą musieli zadowolić się drugą częścią wypłaty.
Drugim składnikiem są opłaty transakcyjne. Oprócz pracy górnicy mają też pewne prawa. Jednym z nich jest umieszczanie transakcji w blokach. Mają one jednak ograniczoną przestrzeń, więc cały proces jest napędzany przez popyt i podaż. Gdy jest dużo transakcji, opłaty są wysokie. Jeśli jest ich mało, to są niskie. Podejmowanie decyzji przez górników jest wtedy proste – po prostu biorą te transakcje, za które ich twórca zapłaci najwięcej.
Oba elementy są zachętami. Wynika z tego, że im wyższa cena bitcoina, tym więcej osób uzna, że warto go wydobywać. Z kolei bezpieczeństwo całej sieci wzrośnie.
Jest to niemal doskonały mechanizm, który doskonale wykorzystuje ludzką chciwość na swoją korzyść.
Grupy górników – czyli poole (baseny)
Możesz sobie wyobrazić, że prawdopodobieństwo, że ty i twoje urządzenie znajdziecie właściwy nonce i wydobędziecie blok, jest dziś bliskie zeru. Dlatego pewna mądra głowa wymyśliła, że można połączyć moc obliczeniową kilku osób, by zwiększyć szansę na sukces.
Kilka osób może więc występować jako „jeden górnik”, a nagroda za zamknięte bloku jest dzielona między uczestników puli proporcjonalnie do dostarczonej mocy.
Jeśli chcesz wydobywać w grupie, droga jest całkiem prosta. Wystarczy wybrać pool i pobrać odpowiednie oprogramowanie. Potem wystarczy, że podłączysz swój portfel, by otrzymać nagrody za wydobycie i już możesz działać.
Jeśli jeszcze nic nie wiesz o portfelach kryptowalutowych, nie ma się czym martwić. W naszym artykule o portfelach kryptowalutowych wyjaśnimy wszystko, co warto wiedzieć.
Proof of work i Proof of stake
W świecie kryptowalut panuje ogromna konkurencja. To środowisko jest specyficzne dla szybkiego rozwoju i powstawania wielu rozwiązań dla różnych rzeczy. Weryfikacja transakcji i bloków jest postrzegana w tym samym duchu. Powstało wiele systemów, ale dwa najczęściej używane to proof of work i proof of stake.
Powyżej opisaliśmy zasadę działania systemów Proof-of-work na przykładzie Bitcoina. Chociaż inne kryptowaluty mogą mieć nieco zmienione parametry, górnictwo działa wszędzie tak samo.
W systemie Proof-of-stake nie dochodzi do wydobycia. Weryfikacja bloków dokonywana jest przez samych użytkowników, którzy nie wkładają w to pracy i energii (w przeciwieństwie do proof-of-work), ale zamiast tego wykładają na stół swoje własne jednostki. Są one następnie blokowane w systemie, a użytkownicy stają się walidatorami. Walidują bloki, a ich nagrodą są opłaty transakcyjne. Ich wiarygodność zapewnia ryzyko utraty jednostek. Jeśli walidator będzie próbował oszukiwać, istnieje możliwość, że straci swoje jednostki. Jak wszędzie, istnieją pewne kierunki, z których można zaatakować sieć. Jednak różnią się one nieco od PoW.
Wraz z tym sposobem działania sieci pojawia się inne nazewnictwo. W przypadku PoS mówimy o mintingu lub fałszerstwie. Blokowanie walut przez walidatory nazywane jest stakingiem.
Więcej o systemach Proof-of-work i Proof-of-stake możesz dowiedzieć się z naszego artykułu Proof of Work czy Proof of Stake.
Czy wydobywanie bitcoinów jest dziś opłacalne?
W ogromnej większości przypadków odpowiedź brzmi: nie. Naszym wrogiem jest elektryczność. Jej cena jest największym wydatkiem, jaki musisz ponosić. Po uwzględnieniu tych kosztów prawdopodobnie będziesz na minusie. Wciąż mówimy o tym, że chcemy wydobywać za pomocą ASIC. O kartach graficznych nie warto nawet mówić (dla Bitcoina), bo są wolniejsze i bardziej energochłonne. Jeśli nadal chcesz spróbować, w internecie można znaleźć proste kalkulatory.
Nie ma jednak potrzeby by od razu się wycofywać. Jeśli jesteś zainteresowany tym pomysłem, istnieją inne opcje niż bitcoin. Duża część kryptowalut nadal może być wydobywana na kartach graficznych, a dla niektórych jest to nawet jedyna możliwość (brak możliwości korzystania z układów ASIC).
Ciekawą opcją może być też ogrzewanie dzięki układom ASIC. Kiedy są włączone, wytwarzają dużą ilość ciepła odpadowego, które można wykorzystać na przykład do ogrzania pomieszczenia. Wydobyta kryptowaluta pokryje wtedy część kosztów. Minusem jest jednak wysoki poziom hałasu.