Kopanie Bitcoina: Kompletny przewodnik

Kopanie Bitcoina to proces, który weryfikuje transakcje z udziałem Bitcoina i wprowadza nowe Bitcoiny (BTC) do obiegu.

Kopanie Bitcoina pomaga w:

• Zachęcaniu górników, którzy proponują i weryfikują nowe transakcje dla blockchaina Bitcoin.

• Zabezpieczaniu blockchaina Bitcoin przed atakami.

• Zarządzaniu tworzeniem i przepływem nowych jednostek kryptowaluty Bitcoin wchodzących na rynek po raz pierwszy.

Podobnie jak w przypadku fizycznego wydobywania metali szlachetnych, takich jak złoto, kopanie Bitcoina wymaga specjalistycznego sprzętu, energii i odrobiny szczęścia.

Jednak zamiast łopat i misek, górnicy Bitcoina konkurują ze sobą, używając specjalnie przystosowanego sprzętu komputerowego. 

Celem każdego górnika jest wygranie rywalizacji opartej na kryptografii. Zwycięzca każdej rundy otrzymuje bardzo pożądaną nagrodę blokową za swoje wysiłki. Otrzymuje również prawo do zaproponowania nowego bloku z oczekującymi danymi transakcji, który ma zostać dołączony do blockchaina.

Jeśli to wszystko jest dla Ciebie nowe, kontynuuj czytanie naszego kompletnego przewodnika dotyczącego kopania Bitcoina poniżej.

Jeśli jednak chcesz lepiej zrozumieć bardziej techniczne aspekty, możesz przeczytać nasz artykuł, W jaki sposób kryptowaluty używają kryptografii?

Zanim zagłębimy się w mechanikę Bitcoina, ważne jest, aby zrozumieć, dlaczego w ogóle dochodzi do kopania Bitcoina.

Sieć Bitcoin nie jest zarządzana przez bank centralny, potężnego miliardera ani pośredniczącą instytucję finansową. Jest wspólnie zarządzana przez wolontariuszy rozproszonych po całym świecie, a każdy może do niej dołączyć. 

Oznacza to, że Bitcoin polega na współpracy swoich użytkowników, aby mógł odpowiednio działać i funkcjonować. W zamian za poświęcenie mocy obliczeniowej na weryfikację transakcji, protokół nagradza górników nowymi jednostkami kryptowaluty Bitcoin. 

Zachęcając do współpracy, górnicy wspólnie przyczyniają się do zabezpieczenia sieci, co sprawia, że uzyskanie większościowej kontroli przez hakerów staje się zbyt kosztowne.

Aby lepiej zrozumieć decentralizację Bitcoina, przyjrzyjmy się tradycyjnej, centralnie kontrolowanej firmie, takiej jak Uber. 

Wyobraź sobie, że Uber byłby zarządzany zbiorowo przez miliony kierowców taksówek i użytkowników aplikacji, zamiast przez wybraną grupę kierowników najwyższego szczebla. W tym bardziej zdecentralizowanym modelu firmy Uber wszystkie zaangażowane strony wspólnie ustalałyby, jak kierowcy są wynagradzani i jak działa aplikacja do zamawiania przejazdów — zamiast podejmowania tych decyzji przez kierownictwo.

Ponadto, zamiast firmy zarządzającej kluczowymi funkcjami, takimi jak administracja czy rozwój aplikacji, każdy na świecie mógłby pomagać w tych zadaniach z domu, korzystając ze swoich własnych urządzeń. To mogłoby stworzyć znacznie bardziej dostępny i przejrzysty ekosystem dla wszystkich.  

Mimo wszystko, taki poziom decentralizacji rodzi istotne pytania: jeśli każdy może uczestniczyć w sieci i nie ma jednego podmiotu nadzorującego jej działanie, to w jaki sposób można zniechęcić nieuczciwe osoby do próby jej zaatakowania i jak zapewnić skuteczną współpracę wszystkich uczestników?

Tutaj wkracza mechanizm konsensusu blockchaina.

Upraszczając, kopanie Bitcoina to rywalizacja, w której trzeba wygrać grę losową, powtarzającą się mniej więcej co dziesięć minut.

Polega to na tym, że górnicy używają specjalistycznych maszyn do generowania losowych wartości. Kto wygeneruje wartość, która przewyższa wartość docelową, wygrywa. Utrudnienie polega na tym, że górnicy nie mają kontroli nad wartościami, które tworzą. Muszą po prostu nadal generować nowe wartości w nadziei, że w końcu natrafią na zwycięską wartość.

Gdy komuś się to uda, przekazuje swoją wartość wszystkim pozostałym górnikom w sieci, aby sprawdzili jej poprawność.

Łatwiejszym sposobem na zrozumienie tego procesu jest pomyślenie o tysiącach ludzi próbujących rozwiązać kostkę Rubika z zawiązanymi oczami — wszyscy robią to w tym samym czasie. 

Na początku każda osoba ma identycznie ułożoną kostkę. Gdy zaczyna się rywalizacja, wszyscy zaczynają losowo obracać swoje kostki, aż sędzia ogłosi zwycięzcę. Reszta konkurentów zdejmuje opaski z oczu i sprawdza kostkę zwycięzcy, aby zweryfikować, czy została prawidłowo ułożona. Następnie rywalizacja zaczyna się od nowa.

Czy wszystko jasne? Przyjrzyjmy się temu nieco bliżej. 

Bardziej precyzyjne objaśnienie: górnicy konkurują ze sobą, używając komputerów specjalnie przystosowanych do generowania kryptograficznych kodów hash — zazwyczaj wielu milionów na sekundę — w nadziei, że będą pierwszymi, którzy odgadną właściwy kod hash.

Każdy nowy hash można traktować jako pojedynczy ruch kostki Rubika. 

Górnik, który jako pierwszy odgadnie poprawny hash, zdobywa prawo do dodania tego bloku do blockchaina. W zamian za swoją pracę górnik otrzymuje nagrodę za blok.

Mechanizm konsensusu blockchaina to system oparty na komputerach, który gwarantuje, że uczestnicy w zdecentralizowanej sieci osiągną konsensus w sprawie nowych danych wchodzących do blockchaina.

Zawarte w nich bloki Bitcoina i dane transakcyjne stają się trwałe po dodaniu do blockchaina, w związku z czym niezwykle ważne jest, aby informacje te były poprawne. 

Na przykład sieć musi upewnić się, że ludzie nie próbują przenosić środków, których rzeczywiście nie mają, ani „nie wydają podwójnie” tej samej kwoty, wysyłając ją do dwóch różnych osób w tym samym czasie

Mechanizmy konsensusu pomagają sieci wspólnie uzgodnić odpowiedzi na te pytania, aby upewnić się, że nowe transakcje przestrzegają zasad protokołu, zanim zostaną trwale dodane do blockchaina.

Istnieje wiele różnych mechanizmów konsensusu, które można zastosować w sieci opartej na blockchainie, a każdy z nich ma własną specyficzną metodą filtrowania nieuczciwych użytkowników. 

Bitcoin używa mechanizmu konsensusu proof-of-work (PoW) — systemu, który wymaga mocy obliczeniowej i energii, aby zagwarantować, że uczestnicy działają w najlepszym interesie sieci. 

Ta metoda wykorzystuje zasady z teorii gier — matematycznej dziedziny badającej sposób nawiązywania interakcji między ludźmi. Wymagając od uczestników zaangażowania w grę — zakupu sprzętu i pokrywania kosztów eksploatacji — system proof-of-work pomaga zniechęcić oszustów do próby zaatakowania sieci.

Możesz dowiedzieć się więcej o proof-of-work i innych typach mechanizmów konsensusu w naszym artykule w Centrum wiedzy Kraken, Czym jest mechanizm konsensusu w blockchainie?

Hashe to kody o stałej długości tworzone, gdy ktoś przetwarza jakiekolwiek dane poprzez funkcję hasha kryptograficznego.

Funkcje kryptograficznych kodów hash można traktować jak magiczne maszyny kodujące, które mogą przekształcić wszystko, począwszy od pojedynczej litery aż po całą encyklopedię, w całkowicie unikalny i losowy kod o stałej długości.

Na przestrzeni lat pojawiły się różne typy algorytmów hashowania. Każdy z nich stosuje inną metodę przetwarzania danych wejściowych i zamieniania ich na losowe kody.

Sieć Bitcoin używa algorytmu Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256), który został pierwotnie opracowany przez amerykańską Agencję Bezpieczeństwa Narodowego (NSA).

Hashe SHA-256 to 28-znakowe kody szesnastkowe o stałej długości, które zawierają mieszankę cyfr od 0 do 9 i liter od A do F. 

Nie ma znaczenia, jak małe lub duże są dane wejściowe, zawsze wygenerowany zostanie kod o dokładnie tej samej długości. Na przykład przetworzenie pojedynczego słowa „Cześć” lub całej książki „Władca Pierścieni” przez algorytm SHA-256 wygeneruje dwa unikalne kody hash o długości 28 znaków.

Hashe są niezwykle ważne w procesie kopania, ponieważ mają szereg unikalnych cech.

Hashe są:

• Deterministyczne — te same dane wejściowe zawsze wygenerują dokładnie ten sam kod hash.

• Jednokierunkowe — chociaż łatwo jest przekształcić dane wejściowe w kod hash, niemożliwe jest ustalenie, jakie były dane wejściowe na podstawie danych wyjściowych.

• Losowe — kody hash nie mają żadnego podobieństwa do swoich danych wejściowych.

• Unikalne — nie ma dwóch takich samych kodów hash.

Warto zauważyć, że nawet niewielka zmiana danych wejściowych powoduje wygenerowanie zupełnie innych danych wyjściowych.

Na przykład, jeśli zmienisz jedną literę w książce „Władca Pierścieni”, spowoduje to wygenerowanie całkowicie nowego kodu hash, niepodobnego do pierwotnego.

Każdy może tworzyć hashe, przetwarzając dowolne dane wejściowe za pomocą funkcji kryptograficznego hashowania. Możesz nawet spróbować zrobić to samodzielnie, korzystając z darmowego kalkulatora kodów hash online.

Aby wygrać w rywalizacji związanej z Bitcoinów i zdobyć nagrody blokowe, górnicy muszą stworzyć hash o wartości równej lub niższej niż cel ustalony automatycznie przez sam protokół Bitcoin. Ta wartość znana jest jako hash docelowy.

Każdy docelowy hash będzie miał określoną liczbę zer na początku. W zależności od bieżącego poziomu trudności związanego z kopaniem, który jest również automatycznie ustalany przez protokół, na początku hasha może znajdować się tylko kilka lub wiele zer.

Im więcej zer na początku docelowego hasha, tym trudniej jest górnikom go „pokonać” — i odwrotnie.

Na przykład typowy hash docelowy Bitcoina może wyglądać tak:

00000000000a28ba41fe240e0b37

Docelowy hash łatwiejszy do pokonania może wyglądać następująco:

000agh3h5g6711deabcc650918d9

Czy udało Ci się zauważyć, że ma znacznie mniej zer na początku?

Chociaż może się to wydawać błahostką, dodanie tylko jednego dodatkowego zera na początku hasha sprawia, że rywalizacja staje się znacznie trudniejsza do wygrania. 

Można to porównać do różnicy między rzucaniem monetą i wypadnięciem orła trzy razy z rzędu oraz wypadnięciem orła dwadzieścia razy z rzędu.

Docelowy hash dla każdego nowego bloku transakcji jest najpierw ogłaszany w sieci jako część poprzedniego bloku. Te dane są przechowywane w nagłówku bloku stanowiącym część bloku Bitcoina, w którym przechowywane są ważne informacje identyfikacyjne.

Wewnątrz nagłówka bloku znajduje się również wartość zwana nonce, która stanowi skrót od „liczba używana raz”. 

Podczas tworzenia hasha, który ma „pokonać” hasha docelowego, wszyscy górnicy pobierają nagłówek poprzedniego bloku, zmieniają wartość nonce na nową liczbę i przepuszczają go przez algorytm hashujący SHA-256. W przypadku każdej zmiany wartości nonce generowany jest całkowicie nowy hash.

Ponieważ górnicy nie mogą wiedzieć, jakie dane wejściowe wygenerują poszczególne hashe, pokonanie docelowego hasha odbywa się metodą prób i błędów. 

Proces zgadywania i sprawdzania trwa, aż jeden górnik pomyślnie stworzy hash, który ma tyle samo lub więcej zer na początku, co bieżący hash docelowy.

Zwycięski górnik następnie proponuje nowy blok danych transakcyjnych wszystkim innym górnikom w blockchainie, aby mogli go niezależnie zweryfikować. Pozostali górnicy, którzy nie wygrali w rywalizacji w zakresie kopania, niezależnie weryfikują proponowany blok, aby upewnić się, że jest prawidłowy.

Wraz ze wzrostem poziomu trudności rosną również koszty związane z kopaniem.

W niektórych przypadkach może to sprawić, że niezależnym górnikom będzie niezwykle trudno działać powyżej poziomów rentowności.

W takich sytuacjach wielu niezależnych górników decyduje się połączyć swoje zasoby w tzw. pulach kopania.

Pule kopania dzielą się swoją mocą obliczeniową i proporcjonalnie dystrybuują wszelkie zdobyte nagrody za bloki wśród wszystkich członków puli. 

Obecnie większość procedury kopania Bitcoinów odbywa się w takich grupach, chociaż nadal możliwe jest kopanie kryptowalut z domu.

Poziom trudności w zakresie rywalizacji związanej z kopaniem i zdobyciem nagrody za blok sprowadza się do trzech kluczowych czynników:

1. Hashrate.

2. Trudność kopania.

3. Sprzęt.

Hashrate to wskaźnik używany do śledzenia całkowitej mocy obliczeniowej wszystkich górników w sieci blockchain. Łączy liczbę kodów hash na sekundę, które każdy górnik wytwarza za pomocą swoich urządzeń. 

Ten pomiar dostarcza informacji na temat całkowitego rozmiaru sieci kopania w blockchainie oraz sposobu jej zabezpieczenia przed atakami większościowymi.

Wzrost wskaźnika hashrate sieci często prowadzi do zwiększenia trudności kopania — i odwrotnie.

Wracając do przykładu kostki Rubika, im więcej osób rywalizuje o ułożenie kostki, tym mniejsze są szanse na wygraną.

Protokół Bitcoina ma wbudowaną funkcję, która automatycznie dostosowuje trudność kopania, aby górnicy mogli odkrywać nowe bloki w czasie zbliżonym do docelowych 10 minut na blok.

Jak wspomniano powyżej, nowo wykopane Bitcoiny wchodzą do obiegu poprzez nagrody blokowe za każdym razem, gdy górnik pomyślnie pokona hash docelowy i uzyska prawo do dodania nowego bloku do blockchaina.

Aby zapobiec zalewaniu rynku nowymi coinami w miarę rosnącej liczby górników, twórca Bitcoina, Satoshi Nakamoto, wprowadził do protokołu system automatycznej regulacji poziomu trudności, który miał eliminować ten problem jeszcze przed uruchomieniem.

Algorytm trudności kopania Bitcoina jest tak skonstruowany, że po każdej serii 2016 bloków (czyli mniej więcej co dwa tygodnie) protokół sprawdza, ile czasu zajęło górnikom znalezienie zwycięskiego hasha dla każdego bloku, i porównuje ten czas z przewidywanymi 20 160 minutami (10 minut × 2016). 

Jeśli nagle nastąpi wzrost liczby górników wydobywających Bitcoina i nowe bloki będą odkrywane zbyt szybko, algorytm zwiększy poziom trudności docelowego hasha (więcej zer na początku), aby spowolnić cały proces. 

Natomiast jeśli liczba górników spadnie lub odkrywanie nowych bloków będzie zajmować zbyt wiele czasu, algorytm uprości kolejne hashe docelowe (zmniejszając liczbę zer na początku).

Pomyśl o tym jak o dostosowywaniu poziomu trudności układania kostki Rubika poprzez zwiększanie lub zmniejszanie liczby rzędów, które ma kostka.

Na przykład kostka 3x3 byłaby znacznie łatwiejsza do ułożenia niż kostka 5x5 itd.

Aby uzyskać przewagę nad innymi uczestnikami sieci, wielu górników korzysta z układów scalonych zaprojektowanych do konkretnych zastosowań (ASIC) w swoich koparkach kryptowalut. Sprzęt ten jest w stanie wygenerować setki milionów kodów hash na sekundę i może działać równolegle, co daje właścicielom większą szansę na zdobycie nagród za blok.

Kilka dużych spółek publicznych, w tym Riot Platforms, Marathon Digital i CleanSpark Inc., obecnie prowadzi ogromne centra kopani kryptowalut, które zawierają mnóstwo koparek kryptowalut ASIC.

Udział tych większych podmiotów znacznie zwiększył ogólną moc obliczeniową Bitcoina, co sprawia, że odkrywanie nowych bloków staje się coraz trudniejsze.

Każdy może zobaczyć, jaki jest bieżący hashrate Bitcoina w dowolnym momencie, korzystając z wielu bezpłatnych wykresów wskaźnika hashrate.

Wraz ze wzrostem poziomu trudności rosną również koszty związane z kopaniem.

W niektórych przypadkach może to sprawić, że niezależnym górnikom będzie niezwykle trudno działać powyżej poziomów rentowności.

W takich sytuacjach wielu niezależnych górników decyduje się połączyć swoje zasoby w tzw. pulach kopania.

Pule kopania dzielą się swoją mocą obliczeniową i proporcjonalnie dystrybuują wszelkie zdobyte nagrody za bloki wśród wszystkich członków puli. 

Obecnie większość procedury kopania Bitcoinów odbywa się w takich grupach, chociaż nadal możliwe jest kopanie kryptowalut z domu.

Teraz wiesz już wszystko o kopaniu Bitcoinów. Czy chcesz wykonać kolejny krok w swojej kryptowalutowej przygodzie?

Kliknij przycisk poniżej, aby kupić Bitcoina na platformie Kraken już dziś!