Як працює майнінг Bitcoin?

1. Доказ роботи (PoW)

Біткойн використовує механізм консенсусу під назвою Доказ роботи (PoW)Цей механізм вимагає від гірників вирішувати складні математичні головоломки для підтвердження транзакцій та створення нових блоків. Перший гірник, який вирішує головоломку, отримує можливість додати наступний блок до блокчейну і отримує винагороду у вигляді нових виготовлених біткоїнів та комісій за транзакції.

2. Процес видобутку

1. Пул транзакцій:
   • Коли користувачі надсилають біткоїни, ці транзакції транслюються в мережу Bitcoin та збираються в пул непідтверджених транзакцій, який називаєтьсямемпул.

• Коли користувачі відправляють біткоїни, ці операції транслюються в мережу біткоїну й збираються в пул непідтверджених операцій, який називається пам'ять.

1. Створення блоку:
   • Шахтарі вибирають транзакції з пам'яті та групують їх у кандидатський блок. Кожен блок містить набір транзакцій, посилання на попередній блок (через його хеш) і спеціальне число, яке називаєтьсяпсевдовипадкове число.

• Шахтарі вибирають транзакції з мемпула та групують їх у кандидатський блок. Кожен блок містить набір транзакцій, посилання на попередній блок (через його хеш) та спеціальне число, яке називаєтьсяпсевдовипадкове число.

1. Розрахунок хешування:
   • Майнери використовують криптографічну функцію хешування SHA-256 для генерації хешу заголовка блоку. Хеш повинен відповідати конкретній цілі, яка є числом, що повинно бути нижче певного порогу, встановленого мережею. Ця ціль ajustується кожні 2016 блоків (приблизно кожні два тижні), щоб зберігати час блоку приблизно 10 хвилин.

• Майнери використовують криптографічну хеш-функцію SHA-256 для генерації хеша заголовка блока. Хеш повинен відповідати конкретній цілі, яка є числом, яке повинно бути нижче певного порогу, встановленого мережею. Ця ціль коригується кожні 2016 блоків (приблизно кожні два тижні), щоб забезпечити час блоку приблизно 10 хвилин.

1. Коригування Nonce:
   • Майнери налаштовують спеціальний номер в заголовку блоку і знову обчислюють хеш безперервно, поки не знайдуть хеш, який відповідає цілі. Цей процес потребує значних обчислювальних ресурсів і великої потужності обробки.

• Шахтарі коригують випадковий номер у заголовку блоку та знову обчислюють хеш повторно, поки не знайдуть хеш, який відповідає цілі. Цей процес потребує великого обчислювального потужності.

1. Перевірка блоку:
   • Як тільки майнер знаходить дійсний хеш, вони транслюють блок до мережі. Інші вузли перевіряють дійсність блоку, перевіряючи хеш та транзакції у ньому. Якщо блок дійсний, його додають до блокчейну.

• Коли шахтар знаходить дійсний хеш, він розсилає блок до мережі. Інші вузли перевіряють дійсність блоку, перевіряючи хеш та транзакції всередині нього. Якщо блок є дійсним, він додається до блокчейну.

1. Винагорода:
   • Майнер, який успішно додає новий блок до блокчейну, отримує винагороду у вигляді нових намінених біткойнів (зараз 6.25 BTC за блок) та будь-які комісії, пов'язані з транзакціями у блоку. Ця винагорода зменшується приблизно кожні чотири роки в події, яку називають Біткойн халвінг.

• Майнер, який успішно додає новий блок до блокчейну, отримує винагороду відновленими біткоінами (наразі 6,25 BTC за блок) та всіма комісіями за транзакції в блоку. Ця винагорода подвоюється щочетвертого року на події, яку називаютьБіткоін халвінг.

3. Складність майнінгу

• Механізм коригування: Складність математичних головоломок налаштовується кожні 2016 блоків, щоб забезпечити, що середній час знаходження нового блоку залишається приблизно 10 хвилин. Цей механізм налаштування гарантує, що мережа може впоратися зі змінами у потужності видобутку без значних коливань у часах блоків.

4. Гірниче обладнання

• ASICs: Для майнінгу Bitcoin потрібне спеціалізоване обладнання, яке називається ASIC (Application-Specific Integrated Circuits). Ці пристрої розроблені спеціально для майнінгу і набагато ефективніші, ніж загальнопризначене обладнання, таке як ЦП або відеокарти.

• Пул добування: Індивідуальні шахтарі часто приєднуються до пулів для видобутку, де вони поєднують свою обчислювальну потужність, щоб збільшити свої шанси на знаходження блоку. Винагороди потім розподіляються серед учасників пулу на основі їх внесеної роботи.

5. Витрата енергії

• Високе використання енергії: Майнінг біткоіна відомий своєю великою витратою енергії через обчислювальну інтенсивність процесу. Це призвело до стурбованості щодо екологічного впливу майнінгу біткоїна.

• Відновлювальна енергія: Деякі шахтарі переходять на відновлювальні джерела енергії, щоб зменшити вуглецевий слід своїх операцій.

6. Економічні стимули

• Винагорода за блок: Винагорода за блок - значний стимул для шахтарів. Вона забезпечує те, що вони продовжують підтверджувати транзакції та забезпечувати мережу.

• Вартість транзакцій: Оскільки нагорода за блоки з часом зменшується, комісії за транзакції стають все більш важливим джерелом доходу для шахтарів. Користувачі можуть включити вищі комісії, щоб надати пріоритет своїм транзакціям, забезпечуючи швидший час підтвердження.

7. Безпека та децентралізація

• Безпека: Механізм PoW забезпечує безпеку та стійкість блокчейну. Обчислювальні зусилля, необхідні для додавання нових блоків, роблять маніпулювання блокчейном надзвичайно складним завданням для будь-якого окремого суб'єкта.

• Децентралізація: Майнінг розподілений по всій глобальній мережі вузлів, що забезпечує відсутність одного контролюючого суб'єкта над мережею. Ця децентралізація є ключовою особливістю моделі безпеки Біткойн.

Висновок

Добування Біткойнів - це складний процес, що передбачає вирішення криптографічних головоломок для підтвердження транзакцій та забезпечення безпеки мережі. Це важлива складова екосистеми Біткойну, що забезпечує цілісність та безпеку блокчейну. Хоча добування вимагає значної обчислювальної потужності та енергії, воно забезпечує економічні стимули, необхідні для збереження децентралізованої природи мережі.