Майнинг биткоина

Когда вы слышите о биткойнской "добыче", вы предполагаете, что монеты выкапываются из земли. Но биткоин не физическая монета, так почему же мы называем этот процесс добычей?

Потому что это похоже на добычу золота, поскольку биткойны существуют в "дизайне" протокола (так же, как золото существует под землей), но они еще не были выведены в свет (так же, как золото еще не было откопано). Биткойн-протокол предусматривает, что в какой-то момент будет существовать 21 миллион биткойнов. Что делают "шахтеры", так это выводят их на свет, несколько за раз.

Они получают биткоин в качестве вознаграждения за создание блоков проверенных транзакций и их включение в блокчейн.

Немного отступая, давайте поговорим об "узлах" или еще их называют "нодами". Узел – это мощный компьютер, который запускает программное обеспечение биткоин и помогает поддерживать работу сети bitcoin, участвуя в ретрансляции информации. Любой желающий может запустить узел, вы просто скачиваете программное обеспечение биткоин (бесплатно) и оставляете открытым определенный порт (недостаток в том, что он потребляет энергию и пространство для хранения). Узлы распространяют транзакции биткойнов по сети. Один узел будет передавать информацию нескольким узлам, которые он знает, которые будут передавать информацию узлам, которые они знают, и т.д. Таким образом, он довольно быстро проходит по всей сети.

Некоторые узлы – это узлы интеллектуального анализа данных (обычно называемые "майнерами"). Они группируют транзакции в блоки и добавляют их в блокчейн. Как они это делают? Решая сложную математическую головоломку, которая является частью программы bitcoin, и включая ответ в блок. Загадка, которая требует решения, заключается в том, чтобы найти число, которое в сочетании с данными в блоке и прошедшее через хэш-функцию, дает результат, который находится в определенном диапазоне. Это гораздо сложнее, чем кажется (это число называется "nonce", «number that can only be used once». В переводе на русский это означает «число, которое может быть использовано лишь однажды». Оно представляет собой двоичный код, который ищется майнерами в процессе PoW-майнинга.)

Как они находят этот номер? Угадав наугад. Хэш-функция делает невозможным прогнозирование выходных данных. Таким образом, майнеры угадывают загадочный номер и применяют хэш-функцию к комбинации угаданного числа и данных в блоке. Полученный хэш должен начинаться с заранее установленного количества нулей. Нет никакого способа узнать, какое число будет работать, потому что два последовательных целых числа дадут дико различные результаты. Более того, может быть несколько nonces, которые производят желаемый результат, а может быть и нет (в этом случае майнеры продолжают пытаться, но с другой конфигурацией блока).

Первый майнер, получивший полученный хэш в желаемом диапазоне, объявляет о своей победе остальной части сети. Все остальные майнеры немедленно прекращают работу на этом блоке и начинают пытаться выяснить загадочный номер для следующего. В награду за свою работу, победоносный Шахтер получает новый биткоин.

Затраты на то, чтобы быть майнером, значительны, не только из-за необходимого мощного оборудования (если у вас есть более быстрый процессор, чем у ваших конкурентов, значит, у вас будет больше шансов найти первым правильное число), но также из-за большого количества электроэнергии, которая потребляет эти процессоры.

Сложность расчета (необходимое количество нулей в начале хэш-строки) корректируется часто, так что обработка блока занимает в среднем около 10 минут.

Почему 10 минут? Это количество времени, которое разработчики биткойнов считают необходимым для устойчивого и уменьшающегося потока новых монет до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное количество в 21 миллионов (ожидается, что последний биткоин будет добыт в 2140 году).