Bitcoin-utvinning: En komplett guide

Bitcoin-utvinning (även kallad mining) är en process som validerar Bitcoin-transaktioner och utfärdar nya bitcoin (BTC) till cirkulation.

Bitcoin-utvinning hjälper till att:

• Motivera utvinnare som föreslår och verifierar nya transaktioner för Bitcoin-blockkedjan.

• Säkra Bitcoin-blockkedjan mot attacker.

• Hantera skapandet och flödet av nya enheter av bitcoin-kryptovalutan som kommer in på marknaden för första gången.

Likt fysisk utvinning av ädelmetaller som guld, kräver utvinning av bitcoin specialiserad hårdvara, energi och lite tur.

Men i stället för att använda spadar och hackor så tävlar Bitcoin-utvinnare mot varandra med hjälp av specialbyggd datorkommunikationsutrustning. 

Varje utvinnares mål är att vinna en kryptografibaserad tävling. Vinnaren av varje omgång får en eftertraktad blockbelöning för sina insatser. De får också rätten att föreslå ett nytt block med väntande transaktionsdata för att ansluta till blockkedjan.

Om detta är helt nytt för dig så fortsätt läsa vår kompletta guide till Bitcoin-utvinning nedan.

Men om du vill ha en djupare och mer teknisk förståelse kan du vara intresserad av att kolla in vår artikel, Hur använder kryptovalutor kryptografi?

Innan vi dyker ner i mekaniken bakom Bitcoin är det viktigt att förstå varför Bitcoin-utvinning sker över huvud taget.

Bitcoin-nätverket hanteras inte av en centralbank, en mäktig miljardär eller en mellanliggande finansiell institution. Det hanteras kollektivt av volontärer spridda över hela världen, och vem som helst kan gå med. 

Detta innebär att Bitcoin är beroende av samarbetet mellan sina användare för att fungera och fungera. Som belöning för att de ägnar sin datorkraft åt att validera transaktioner så belönar protokollet utvinnare med nya enheter av kryptovalutan bitcoin. 

Genom att motivera samarbete så hjälper utvinnare kollektivt till att säkra nätverket genom att göra det oöverkomligt dyrt för illvilliga aktörer att få majoritetskontroll över det.

För att bättre förstå Bitcoins decentralisering så låt oss titta på ett traditionellt och centralt kontrollerat företag som Uber. 

Tänk om Uber skulle förvaltas kollektivt av sina miljoner taxichaufförer och appanvändare, istället för en utvald grupp av toppchefer. I denna mer decentraliserade modell för Uber skulle alla involverade parter gemensamt komma överens om hur chaufförerna skulle betalas och hur appen för att få tag på en taxi skulle fungera - istället för att dessa beslut fattas av ett exekutivteam.

Dessutom, istället för att företaget hanterar viktiga roller som administration och apputveckling så skulle vem som helst i världen kunna bidra till dessa roller hemifrån med sina egna enheter. Detta skulle kunna skapa ett mycket mer tillgängligt och transparent ekosystem för alla.  

Med det sagt så kan denna nivå av decentralisering leda till några allvarliga frågor; om vem som helst kan delta i nätverket och det inte finns någon enskild myndighet som övervakar dess verksamhet, hur kan det avskräcka oärliga personer från att försöka korrumpera nätverket, och hur kan det säkerställa att alla samarbetar effektivt?

Detta är där konsensusmekanismen för blockkedjor kommer in.

Enkelt uttryckt, bitcoin-utvinning är ett lopp för att vinna ett spel baserat på tur, som upprepas ungefär var tionde minut.

Det involverar utvinning där användare använder specialiserade maskiner för att generera slumpmässiga värden. Den som genererar ett värde som slår målvärdet vinner. Den svåra delen är att utvinnare inte har kontroll över de värden de skapar. De måste helt enkelt fortsätta generera nya värden i hopp om att de så småningom snubblar över ett vinnande.

När någon gör det så sänder de sitt värde till alla andra utvinnare i nätverket för att kontrollera dess giltighet.

Ett enklare sätt att förstå denna process är att tänka på tusentals människor som försöker lösa en Rubiks kub med ögonbindel, alla samtidigt. 

I början har varje person sin egen identiskt blandad kub. När tävlingen startar så börjar alla slumpmässigt att vrida sina kuber tills en övervakare tillkännager en vinnare. De andra tävlande tar av sig sina ögonbindlar och inspekterar vinnarens kub för att verifiera dess fullständighet. Sedan börjar tävlingen om igen.

Förstår du allt hittills? Låt oss dyka ner lite djupare. 

För att vara mer specifik så tävlar utvinnare mot varandra genom att använda specialbyggda datorer för att generera kryptografiska hashar — vanligtvis många miljoner av dem i sekunden— i hopp om att vara den första att gissa rätt hash.

Du kan tänka på varje ny hash som ett enda drag av en Rubiks kub. 

Den utvinnare som först gissar den korrekta hashen får rätt att lägga till den blocket i blockkedjan. I utbyte mot sitt arbete får utvinnaren blockbelöningen.

En konsensusmekanism för blockkedjor är ett datorstyrt system som säkerställer att deltagarna i ett decentraliserat nätverk kan uppnå enighet om ny data som går in i blockkedjan.

Eftersom Bitcoin-block och transaktionsdata inuti dem blir permanenta när de läggs till blockkedjan så är det avgörande att denna information är giltig. 

Till exempel så måste nätverket se till att ingen försöker överföra medel som de faktiskt inte har, eller försöker ”dubbelspendera” samma saldo genom att skicka det till två olika personer samtidigt

Konsensusmekanismer hjälper nätverket att gemensamt enas om dessa frågor för att säkerställa att nya transaktioner följer protokollets regler innan de permanent läggs till i blockkedjan.

Det finns en mängd olika konsensusmekanismer som kan användas på ett blockkedjebaserat nätverk, var och en med sin egen specifika metod för att filtrera ut oärliga användare. 

Bitcoin använder konsensusmekanismen proof-of-work (PoW) — ett system som använder datorkraft och energi för att säkerställa att deltagarna agerar i nätverkets bästa intresse. 

Denna metod utnyttjar principer från spelteori, en matematisk studie av hur människor interagerar med varandra. Genom att kräva att deltagarna har insatser i spelet — att de köper utrustning och täcker driftskostnader — så hjälper proof-of-work-systemet till att avskräcka oärliga aktörer från att försöka korrumpera nätverket.

Du kan läsa mer om proof-of-work och andra typer av konsensusmekanismer i vår artikel i Krakens kunskapscenter Vad är en konsensusmekanism för blockkedjan?

Hashar är fasta längdkoder som skapas när någon kör indata genom en kryptografisk hash-funktion.

Du kan se det som att kryptografiska hash-funktioner är som magiska kodmaskiner som kan ta allt från en enda bokstav till en encyklopedi och omvandla det till en helt unik och slumpmässig kod med fast längd.

Under åren har olika typer av hash-algoritmer uppstått. Varje metod använder en annan metodik för att ta in data och omvandla dem till slumpmässiga koder.

Bitcoin-nätverket använder Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256), som ursprungligen utvecklades av USA:s nationella säkerhetsmyndighet (NSA).

SHA-256-hashar är 28 tecken långa, fasta hexadecimala koder som innehåller en blandning av siffror mellan 0-9 och bokstäver mellan A-F. 

Det spelar ingen roll hur liten eller stor en indata är, den kommer alltid att generera en kod av exakt samma längd. Till exempel, både att köra antingen det enskilda ordet ”Hej” eller en hel bok från Sagan om ringen-trilogin genom SHA-256-algoritmen kommer att producera två unika 28 tecken långa hashkoder.

Hashar är avgörande i utvinningsprocessen eftersom de har ett antal unika egenskaper.

Hashar är:

• Deterministiska - Samma indata kommer alltid att producera exakt samma hashkod.

• Enkelriktade - Även om det är enkelt att omvandla indata till en hash så är det omöjligt att veta vad indatan var från utdatan.

• Slumpmässiga - Hashkoder liknar inte sina indata.

• Unika - Två hashar är aldrig lika dana.

Det som är speciellt med dessa funktioner är att om en person ändrar bara en liten del av indata så skapar det en helt annan utdata.

Till exempel, om du ändrade en enda bokstav i en Sagan om ringen-bok så skulle det producera en helt ny hashkod, oigenkännlig från den första.

Vem som helst kan skapa hashar genom att köra vilken indata som helst genom en kryptografisk hashfunktion. Du kan till och med prova själv med en gratis online hashberäknare.

För att vinna Bitcoin-utvinningstävlingen och tjäna blockbelöningar så måste utvinnare skapa en hash med ett lika stort eller lägre värde än ett mål som automatiskt sätts av Bitcoin-protokollet självt. Detta värde kallas målhash.

Varje målhash kommer att ha ett visst antal nollor i början. Beroende på den aktuella svårighetsgraden i utvinningen, som också sätts automatiskt av protokollet, så kan det finnas endast några nollor i början, eller många.

Ju fler nollor i början av en målhash, desto svårare är det för utvinnarna att slå den, och vice versa.

Till exempel så kan en typisk bitcoin-målhash se ut så här.

00000000000a28ba41fe240e0b37

En enklare målhash att slå kan se ut så här.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

La du märke till att den har betydligt färre nollor i början?

Även om detta kan verka trivialt så innebär det att genom att bara lägga till en extra nolla i början så blir tävlingen hundratals gånger svårare att vinna. 

Du kan se det som skillnaden mellan att singla slant och hoppas att den landar på krona tre gånger i rad jämfört med tjugo gånger i rad.

Målhashen för varje nytt block av transaktioner sänds först ut till nätverket som en del av det föregående blocket. Denna information lagras i block-headern, som är en del av bitcoin-blocket som lagrar flera viktiga identifieringsuppgifter.

Även i block-headern finns ett värde som kallas en nonce, det vill säga ett nummer som används bara en gång. 

När man skapar en hash för att slå målhashen så tar alla utvinnare block-headern från det föregående blocket, ändrar noncen till ett nytt nummer och kör det genom SHA-256 hash-algoritmen. Varje gång nonce-värdet ändras så producerar det en helt ny hash.

Eftersom det är omöjligt för utvinnarna att veta vilka indata som kommer att producera vilka hashar så är det helt enkelt en fråga om försök och misstag för att nå målet. 

Processen att gissa och kontrollera fortsätter tills en utvinnare framgångsrikt skapar en hash som har samma eller fler nollor i början som den aktuella målhashen.

Den vinnande utvinnaren föreslår sedan ett nytt block av transaktionsdata till alla andra utvinnare på blockkedjan för att de ska kunna verifiera det oberoende. Dessa andra utvinnare, som inte vann tävlingen, verifierar oberoende det föreslagna blocket för att säkerställa att det är giltigt.

När svårighetsgraden av utvinningen ökar så ökar också kostnaderna som är förknippade med utvinning.

I vissa fall kan det göra det otroligt svårt för ensamma utvinnare att gå mer än jämnt ut.

I dessa scenarier bestämmer sig många oberoende utvinnare för att samla sina resurser i så kallade mining-pooler.

Mining-pooler delar sin bearbetningskraft och delar proportionellt eventuella blockbelöningar de tjänar in bland alla medlemmar i poolen. 

Idag görs majoriteten av bitcoin-utvinning i dessa grupper, även om det är möjligt att utvinna kryptovaluta hemifrån.

Lättheten eller svårigheten att vinna utvinningstävlingen och tjäna blockbelöningen beror på tre nyckelfaktorer:

1. Hashfrekvens.

2. Utvinningssvårighet.

3. Utrustning.

Hashfrekvens är en metrisk enhet som används för att spåra den totala beräkningskraften hos alla utvinnare i ett blockkedjenätverk. Kort sagt så kombinerar det antalet hashar per sekund som varje utvinnare producerar med sina maskiner. 

Denna mätning ger insikter i den totala storleken på en blockkedjas utvinningsnätverk och hur säkrat det är mot majoritetsattacker.

När ett nätverks hashfrekvens ökar så leder det ofta till ökad svårighet, och vice versa.

För at återgå till med Rubiks kub-exemplet: ju fler människor som tävlar om att lösa kuben, desto lägre är chansen att vinna.

Bitcoin-protokollet har en inbyggd funktion som automatiskt justerar svårighetsgraden av utvinningstävlingen för att säkerställa att utvinnare fortsätter att upptäcka nya block så nära blocktidsmålet på tio minuter som möjligt.

Som nämnts ovan går nypräglad bitcoin ut i cirkulation via blockbelöningar varje gång en utvinnare framgångsrikt slår målhashen och får rätten att lägga till ett nytt block i blockkedjan..

För att säkerställa att nya mynt inte översvämmar marknaden när nätverket växer med ett ständigt ökande antal nya utvinnare så kodades ett algoritmiskt svårighetsjusteringssystem in i Bitcoins protokoll av dess skapare, Satoshi Nakamoto, före lanseringen för att hantera detta problem.

Svårighetsalgoritmen för bitcoinutvinning är sådan att efter varje 2 016:e block (ungefär varannan vecka) kontrollerar protokollet hur lång tid det tog för utvinnarna att upptäcka den vinnande hashen för varje block och jämför den tiden med de 20 160 minuter det borde ta (10 x 2 016). 

Om det plötsligt sker en ökning av antalet personer som utvinner bitcoin och nya block upptäckts för snabbt så kommer algoritmen att öka målsvårigheten för hashar (öka antalet nollor i början) för att sakta ner utvinningen. 

Omvänt, om antalet utvinnare minskar eller det börjar ta för lång tid för dem att upptäcka nya block så kommer algoritmen att göra efterföljande målhashar lättare (genom att minska antalet nollor i början).

Se det som att man justerar svårighetsgraden av att slutföra en Rubiks kub genom att öka eller minska antalet rader kuben har.

En 3x3 kub, till exempel, skulle vara mycket lättare att lösa än en 5x5 kub, och så vidare.

För att få en konkurrensfördel över andra i nätverket så använder många utvinnare utvinningsriggar med applikationsspecifika integrerade kretsar (ASIC). Dessa maskiner kan generera hundratals miljoner hashar per sekund och kan köras parallellt för att ge ägarna en större chans att vinna blockbelöningar.

Flera stora offentliga företag, inklusive Riot Platforms, Marathon Digital och CleanSpark Inc., driver för närvarande stora utvinningsanläggningar för kryptovaluta som innehåller tusentals ASIC-maskiner.

Deltagandet av dessa större företag har dramatiskt ökat Bitcoins totala hashfrekvens, vilket gör det allt svårare att upptäcka nya block.

Det är möjligt för vem som helst att se vad den aktuella Bitcoin-hashfrekvensen är vid vilken tidpunkt som helst, med hjälp av flera olika gratis hashfrekvens-diagram online.

När svårighetsgraden av utvinningen ökar så ökar också kostnaderna som är förknippade med utvinning.

I vissa fall kan det göra det otroligt svårt för ensamma utvinnare att gå mer än jämnt ut.

I dessa scenarier bestämmer sig många oberoende utvinnare för att samla sina resurser i så kallade mining-pooler.

Mining-pooler delar sin bearbetningskraft och delar proportionellt eventuella blockbelöningar de tjänar in bland alla medlemmar i poolen. 

Idag görs majoriteten av bitcoin-utvinning i dessa grupper, även om det är möjligt att utvinna kryptovaluta hemifrån.

Nu när du har lärt dig allt om bitcoin-utvinning, är du redo att ta nästa steg i din kryptoresa?

Klicka på knappen nedan för att köpa bitcoin på Kraken idag!