Τι είναι η εξόρυξη κρυπτονομισμάτων;
Τι είναι η εξόρυξη κρυπτονομισμάτων;
Η εξόρυξη κρυπτονομισμάτων είναι η διαδικασία επαλήθευσης των συναλλαγών blockchain και δημιουργίας νέων νομισμάτων. Μπορείτε να εξορύξετε κρυπτογράφηση PoW όπως Bitcoin (BTC) και Litecoin (LTC).
Η εξόρυξη κρυπτονομισμάτων αναφέρεται στη διαδικασία επαλήθευσης και επικύρωσης των συναλλαγών blockchain. Είναι επίσης η διαδικασία που δημιουργεί νέες μονάδες κρυπτονομισμάτων. Η εργασία που γίνεται από τους εξορύκτες απαιτεί εντατικούς υπολογιστικούς πόρους, αλλά είναι αυτό που διατηρεί ασφαλές ένα δίκτυο blockchain. Οι έντιμοι και επιτυχημένοι ανθρακωρύχοι ανταμείβονται για τη δουλειά τους με κρυπτονομίσματα που δημιουργήθηκαν πρόσφατα, συν τα τέλη συναλλαγών.
Εισαγωγή
Η εξόρυξη είναι η διαδικασία κατά την οποία οι συναλλαγές κρυπτονομισμάτων μεταξύ των χρηστών επαληθεύονται και προστίθενται στο δημόσιο καθολικό του blockchain. Οι δραστηριότητες εξόρυξης είναι επίσης υπεύθυνες για την εισαγωγή νέων νομισμάτων στην υπάρχουσα κυκλοφορούσα προσφορά.
Η εξόρυξη είναι ένα από τα βασικά στοιχεία που επιτρέπουν στο blockchain του Bitcoin να λειτουργεί ως κατανεμημένο καθολικό. Όλες οι συναλλαγές καταγράφονται σε δίκτυο peer-to-peer χωρίς να απαιτείται κεντρική αρχή. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε την εξόρυξη όπως συμβαίνει στο δίκτυο Bitcoin, αλλά η διαδικασία είναι παρόμοια στα altcoins που υιοθετούν τον ίδιο μηχανισμό εξόρυξης.
Πώς λειτουργεί η εξόρυξη;
Καθώς γίνονται νέες συναλλαγές blockchain, αποστέλλονται σε μια ομάδα που ονομάζεται πισίνα μνήμης. Η δουλειά ενός εξορύκτη είναι να επαληθεύει την εγκυρότητα αυτών των εκκρεμών συναλλαγών και να τις οργανώνει σε μπλοκ. Μπορείτε να σκεφτείτε ένα μπλοκ ως μια σελίδα του καθολικού blockchain, στην οποία καταγράφονται πολλές συναλλαγές (μαζί με άλλα δεδομένα).
Πιο συγκεκριμένα, ένας κόμβος εξόρυξης είναι υπεύθυνος για τη συλλογή μη επιβεβαιωμένων συναλλαγών από το χώρο συγκέντρωσης μνήμης και τη συναρμολόγηση τους σε ένα υποψήφιο μπλοκ. Μετά από αυτό, ο εξορύκτης θα προσπαθήσει να μετατρέψει αυτό το υποψήφιο μπλοκ σε έγκυρο, επιβεβαιωμένο μπλοκ. Αλλά για να το κάνουν, πρέπει να βρουν μια λύση για ένα σύνθετο μαθηματικό πρόβλημα. Αυτό απαιτεί πολλούς υπολογιστικούς πόρους, αλλά κάθε μπλοκ που εξορύσσεται επιτυχώς θα δίνει στον εξορύκτη μια ανταμοιβή μπλοκ, που αποτελείται από κρυπτονομίσματα που δημιουργήθηκαν πρόσφατα και χρεώσεις συναλλαγών. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στη διαδικασία εξόρυξης.
Βήμα 1 - Κατακερματισμός συναλλαγών
Το πρώτο βήμα της εξόρυξης ενός μπλοκ είναι να ληφθούν εκκρεμείς συναλλαγές από το χώρο συγκέντρωσης μνήμης και να τις υποβάλετε, μία προς μία, μέσω μιας συνάρτησης κατακερματισμού. Κάθε φορά που υποβάλλουμε ένα τμήμα δεδομένων μέσω μιας συνάρτησης κατακερματισμού, θα δημιουργούμε μια έξοδο σταθερού μεγέθους που ονομάζεται κατακερματισμός. Στο πλαίσιο της εξόρυξης, ο κατακερματισμός κάθε συναλλαγής αποτελείται από μια σειρά αριθμών και γραμμάτων που λειτουργεί ως αναγνωριστικό. Ο κατακερματισμός συναλλαγής αντιπροσωπεύει όλες τις πληροφορίες που περιέχονται σε αυτήν τη συναλλαγή.
Εκτός από τον κατακερματισμό και την καταχώριση κάθε συναλλαγής ξεχωριστά, ο εξορύκτης προσθέτει επίσης μια προσαρμοσμένη συναλλαγή, στην οποία στέλνει στον εαυτό του την ανταμοιβή μπλοκ. Αυτή η συναλλαγή αναφέρεται ως συναλλαγή coinbase και είναι αυτή που δημιουργεί ολοκαίνουργια νομίσματα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η συναλλαγή coinbase είναι η πρώτη που καταγράφεται σε νέο μπλοκ, ακολουθούμενη από όλες τις εκκρεμείς συναλλαγές που θέλουν να επικυρώσουν.
Βήμα 2 - Δημιουργία δέντρου Merkle
Αφού κατακερματιστεί κάθε συναλλαγή, οι κατακερματισμοί οργανώνονται σε κάτι που ονομάζεται Merkle Tree. Γνωστό και ως δέντρο κατακερματισμού, το Merkle Tree σχηματίζεται με την οργάνωση των κατακερματισμών συναλλαγής σε ζεύγη και στη συνέχεια κατακερματίζοντας τα. Στη συνέχεια, οι νέες έξοδοι κατακερματισμού οργανώνονται σε ζεύγη και κατακερματίζονται για άλλη μια φορά και η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να δημιουργηθεί ένας μόνο κατακερματισμός. Αυτός ο τελευταίος κατακερματισμός ονομάζεται επίσης κατακερματισμός ρίζας (ή ρίζα Merkle) και είναι βασικά ο κατακερματισμός που αντιπροσωπεύει όλους τους προηγούμενους κατακερματισμούς που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία του.
Βήμα 3 - Εύρεση έγκυρης κεφαλίδας μπλοκ (κατακερματισμός μπλοκ)
Μια κεφαλίδα μπλοκ λειτουργεί ως αναγνωριστικό για κάθε μεμονωμένο μπλοκ, που σημαίνει ότι κάθε μπλοκ έχει ένα μοναδικό κατακερματισμό. Όταν δημιουργούν ένα νέο μπλοκ, οι εξορύκτες συνδυάζουν τον κατακερματισμό του προηγούμενου μπλοκ με τον κατακερματισμό ρίζας του υποψήφιου μπλοκ τους για να δημιουργήσουν ένα νέο κατακερματισμό μπλοκ. Αλλά εκτός από αυτά τα δύο στοιχεία, πρέπει επίσης να προσθέσουν έναν αυθαίρετο αριθμό που ονομάζεται nonce.
Έτσι, όταν προσπαθεί να επικυρώσει το υποψήφιο μπλοκ του, ένας εξορύκτης πρέπει να συνδυάσει τον κατακερματισμό ρίζας, τον κατακερματισμό του προηγούμενου μπλοκ και ένα nonce και να τα υποβάλει όλα μέσω μιας συνάρτησης κατακερματισμού. Στόχος τους είναι να δημιουργήσουν ένα hash που να θεωρείται έγκυρο.
Ο κατακερματισμός ρίζας και ο κατακερματισμός του προηγούμενου μπλοκ δεν μπορούν να αλλάξουν, επομένως οι εξορύκτες πρέπει να αλλάξουν την τιμή nonce αρκετές φορές μέχρι να βρεθεί ένας έγκυρος κατακερματισμός.
Για να θεωρηθεί έγκυρη, η έξοδος (κατακερματισμός μπλοκ) πρέπει να είναι μικρότερη από μια συγκεκριμένη τιμή στόχο, η οποία καθορίζεται από το πρωτόκολλο. Στην εξόρυξη Bitcoin, το block hash πρέπει να ξεκινά με έναν ορισμένο αριθμό μηδενικών. Αυτό είναι αυτό που λέμε δυσκολία εξόρυξης.
Βήμα 4—Μετάδοση του εξορυσσόμενου μπλοκ
Όπως μόλις είδαμε, οι εξορύκτες πρέπει να κατακερματίζουν την κεφαλίδα του μπλοκ ξανά και ξανά, με διαφορετικές τιμές nonce. Επαναλαμβάνουν αυτήν την εργασία μέχρι να βρουν έναν έγκυρο κατακερματισμό μπλοκ. Ο εξορύκτης που το βρήκε θα μεταδώσει το μπλοκ του στο δίκτυο. Όλοι οι άλλοι κόμβοι θα ελέγξουν εάν το μπλοκ και ο κατακερματισμός του είναι έγκυρα και, εάν ναι, θα προσθέσουν το νέο μπλοκ στο αντίγραφό τους της αλυσίδας μπλοκ.
Σε αυτό το σημείο, το υποψήφιο μπλοκ γίνεται επιβεβαιωμένο μπλοκ και όλοι οι εξορύκτες προχωρούν στην εξόρυξη του επόμενου. Όλοι οι ανθρακωρύχοι που δεν μπόρεσαν να βρουν έγκυρο hash εγκαίρως απορρίπτουν το υποψήφιο μπλοκ τους και ο αγώνας εξόρυξης ξεκινά από την αρχή.
Προσαρμογή δυσκολίας εξόρυξης
Η δυσκολία εξόρυξης προσαρμόζεται τακτικά από το πρωτόκολλο, διασφαλίζοντας ότι ο ρυθμός με τον οποίο δημιουργούνται νέα μπλοκ παραμένει σταθερός. Αυτό είναι που κάνει την έκδοση νέων νομισμάτων σταθερή και προβλέψιμη. Η δυσκολία προσαρμόζεται ανάλογα με την ποσότητα της υπολογιστικής ισχύος (hash rate) που αφιερώνεται στο δίκτυο.
Ως εκ τούτου, κάθε φορά που νέοι εξορύκτες εντάσσονται στο δίκτυο και ο ανταγωνισμός αυξάνεται, η δυσκολία κατακερματισμού θα αυξάνεται, αποτρέποντας τη μείωση του μέσου χρόνου μπλοκ. Αντίθετα, εάν πολλοί εξορύκτες αποφασίσουν να εγκαταλείψουν το δίκτυο, η δυσκολία κατακερματισμού θα μειωθεί, καθιστώντας λιγότερο δύσκολη την εξόρυξη ενός νέου μπλοκ. Αυτές οι προσαρμογές διατηρούν σταθερό τον χρόνο μπλοκ, ανεξάρτητα από τη συνολική ισχύ κατακερματισμού του δικτύου.
Τι γίνεται αν δύο μπλοκ εξορύσσονται ταυτόχρονα;
Συμβαίνει μερικές φορές δύο εξορύκτες να εκπέμπουν ένα έγκυρο μπλοκ ταυτόχρονα και το δίκτυο καταλήγει σε δύο ανταγωνιστικά μπλοκ. Στη συνέχεια, οι εξορύκτες αρχίζουν να εξορύσσουν το επόμενο μπλοκ με βάση το μπλοκ που έλαβαν πρώτο. Αυτό προκαλεί τη διάσπαση του δικτύου (προσωρινά) σε δύο διαφορετικές εκδόσεις του blockchain.
Ο ανταγωνισμός μεταξύ αυτών των μπλοκ θα συνεχιστεί μέχρι να εξορυχθεί το επόμενο μπλοκ, πάνω από ένα από τα ανταγωνιστικά μπλοκ. Όταν εξορύσσεται ένα νέο μπλοκ, όποιο μπλοκ προηγήθηκε θα θεωρείται νικητής. Το μπλοκ που εγκαταλείπεται ονομάζεται ορφανό μπλοκ ή μπαγιάτικο μπλοκ, με αποτέλεσμα όλοι οι ανθρακωρύχοι που επέλεξαν αυτό το μπλοκ να επιστρέψουν στην εξόρυξη της αλυσίδας του μπλοκ νικητή.
Μπορούν να εξορυχθούν όλα τα κρυπτονομίσματα;
Το Bitcoin είναι το πιο δημοφιλές και καθιερωμένο παράδειγμα κρυπτονομίσματος με δυνατότητα εξόρυξης, αλλά δεν είναι όλα τα κρυπτονομίσματα. Η εξόρυξη Bitcoin βασίζεται σε έναν αλγόριθμο συναίνεσης που ονομάζεται Proof of Work (PoW).
Απόδειξη εργασίας (PoW)
Το Proof of Work (PoW) είναι ο αρχικός συναινετικός μηχανισμός blockchain που δημιουργήθηκε από τον Satoshi Nakamoto. Εισήχθη στη λευκή βίβλο του Bitcoin, το 2008. Με λίγα λόγια, το PoW καθορίζει πώς ένα δίκτυο blockchain επιτυγχάνει συναίνεση σε όλους τους κατανεμημένους συμμετέχοντες χωρίς μεσάζοντες τρίτων. Αυτό το κάνει απαιτώντας σημαντική υπολογιστική ισχύ για να αποθαρρύνει τους κακούς ηθοποιούς.
Όπως είδαμε, οι συναλλαγές σε ένα δίκτυο PoW επαληθεύονται από τους εξορύκτες. Προκειμένου να κερδίσουν το δικαίωμα εξόρυξης του επόμενου μπλοκ, οι ανθρακωρύχοι ανταγωνίζονται λύνοντας σύνθετους κρυπτογραφικούς γρίφους με εξειδικευμένο υλικό εξόρυξης. Ο πρώτος εξορύκτης που θα βρει μια έγκυρη λύση μπορεί στη συνέχεια να μεταδώσει το μπλοκ συναλλαγών του στο blockchain και να λάβει την ανταμοιβή μπλοκ.
Η ποσότητα της κρυπτογράφησης σε μια ανταμοιβή μπλοκ ποικίλλει μεταξύ διαφορετικών αλυσίδων μπλοκ. Για παράδειγμα, στην αλυσίδα μπλοκ Bitcoin, οι εξορύκτες μπορούν να λάβουν ανταμοιβή 6,25 BTC σε μπλοκ από τον Δεκέμβριο του 2021. Η ποσότητα BTC σε μια ανταμοιβή μπλοκ μειώνεται κατά το ήμισυ κάθε 210.000 μπλοκ (περίπου κάθε τέσσερα χρόνια) λόγω του μηχανισμού της κατά το ήμισυ.
Διαφορετικές μέθοδοι εξόρυξης κρυπτονομισμάτων
Δεν υπάρχει ενιαία μέθοδος εξόρυξης κρυπτονομισμάτων. Ο εξοπλισμός και η διαδικασία αλλάζουν καθώς αναδύονται νέο υλικό και αλγόριθμοι συναίνεσης. Συνήθως, οι εξορύκτες χρησιμοποιούν εξειδικευμένες μονάδες υπολογιστών για να λύσουν τις περίπλοκες κρυπτογραφικές εξισώσεις. Ας ρίξουμε μια ματιά στο πώς λειτουργούν μερικές από τις πιο κοινές μεθόδους εξόρυξης.
Εξόρυξη CPU
Η εξόρυξη κεντρικής μονάδας επεξεργασίας (CPU) περιλαμβάνει τη χρήση της CPU ενός υπολογιστή για την εκτέλεση των λειτουργιών κατακερματισμού που απαιτούνται από το PoW. Στις πρώτες μέρες του Bitcoin, το κόστος και το εμπόδιο εισόδου για την εξόρυξη ήταν χαμηλό. Η δυσκολία της εξόρυξης θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί από μια κανονική CPU, οπότε οποιοσδήποτε θα μπορούσε να προσπαθήσει να εξορύξει BTC και άλλα κρυπτονομίσματα.
Ωστόσο, καθώς περισσότεροι άνθρωποι άρχισαν να εξορύσσουν και το hashrate του δικτύου αυξανόταν, η κερδοφόρα εξόρυξη γινόταν όλο και πιο δύσκολη. Επιπλέον, η άνοδος του εξειδικευμένου υλικού εξόρυξης με μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ κατέστησε τελικά την εξόρυξη CPU σχεδόν αδύνατη. Σήμερα, η εξόρυξη CPU δεν είναι πλέον μια βιώσιμη επιλογή, καθώς όλοι οι εξορύκτες χρησιμοποιούν εξειδικευμένο υλικό.
Εξόρυξη GPU
Οι μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) έχουν σχεδιαστεί για την παράλληλη επεξεργασία ενός ευρέος φάσματος εφαρμογών. Ενώ συνήθως χρησιμοποιούνται για βιντεοπαιχνίδια ή για απόδοση γραφικών, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για εξόρυξη.
Οι GPU είναι σχετικά φθηνές και πιο ευέλικτες από το δημοφιλές υλικό εξόρυξης ASIC. Μερικά altcoin μπορούν να εξορυχτούν με GPU, αλλά η αποτελεσματικότητα εξαρτάται από τη δυσκολία εξόρυξης και τον αλγόριθμο.
Εξόρυξη ASIC
Ένα Ολοκληρωμένο Κύκλωμα Ειδικής Εφαρμογής (ASIC) έχει σχεδιαστεί για να εξυπηρετεί έναν συγκεκριμένο σκοπό. Στην κρυπτογράφηση, αναφέρεται σε εξειδικευμένο υλικό που αναπτύχθηκε για εξόρυξη. Η εξόρυξη ASIC είναι εξαιρετικά αποδοτική αλλά ακριβή.
Η εξόρυξη είναι ένας διαγωνισμός. Για να κάνετε εξόρυξη επικερδώς, χρειάζεστε ανταγωνιστικό υλικό εξόρυξης. Καθώς οι εξορύκτες ASIC βρίσκονται στην αιχμή της τεχνολογίας εξόρυξης, το κόστος μιας μονάδας είναι πολύ υψηλότερο από τις CPU ή τις GPU. Επίσης, οι συνεχείς εξελίξεις στην τεχνολογία ASIC καθιστούν γρήγορα ασύμφορα τα παλαιότερα μοντέλα ASIC, πράγμα που σημαίνει ότι συχνά χρειάζονται αντικατάσταση. Αυτό καθιστά την εξόρυξη ASIC έναν από τους πιο ακριβούς τρόπους εξόρυξης, ακόμη και χωρίς να συμπεριλαμβάνεται το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας.
Πισίνες εξόρυξης
Καθώς χορηγείται ανταμοιβή μπλοκ στον πρώτο επιτυχημένο εξορύκτη, η πιθανότητα εύρεσης του σωστού κατακερματισμού είναι εξαιρετικά μικρή. Οι ανθρακωρύχοι με ένα μικρό ποσοστό της ισχύος εξόρυξης έχουν πολύ μικρές πιθανότητες να ανακαλύψουν μόνοι τους το επόμενο μπλοκ. Οι πισίνες εξόρυξης προσφέρουν μια λύση σε αυτό το πρόβλημα.
Τα mining pools είναι ομάδες εξορυκτών που συγκεντρώνουν τους πόρους τους (hash power) για να αυξήσουν την πιθανότητα να κερδίσουν ανταμοιβές μπλοκ. Όταν η πισίνα βρει με επιτυχία ένα μπλοκ, οι ανθρακωρύχοι θα μοιράσουν την ανταμοιβή εξίσου σε όλους στην πισίνα, ανάλογα με τον όγκο της εργασίας που συνεισφέρουν.
Οι δεξαμενές εξόρυξης μπορούν να ωφελήσουν μεμονωμένους ανθρακωρύχους όσον αφορά το κόστος υλικού και ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά η κυριαρχία τους στην εξόρυξη εγείρει ανησυχίες για επίθεση κατά 51% στο δίκτυο.
Επίλογος
Η εξόρυξη κρυπτονομισμάτων είναι ένα κρίσιμο μέρος του Bitcoin και άλλων μπλοκ αλυσίδων PoW. Είναι ένα από τα πράγματα που διατηρούν το δίκτυο ασφαλές και την έκδοση νέων νομισμάτων σταθερή. Η εξόρυξη έχει ορισμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, με το πιο προφανές να είναι τα πιθανά κέρδη που λαμβάνετε από τις ανταμοιβές μπλοκ. Ωστόσο, τα κέρδη της εξόρυξης μπορεί να επηρεαστούν από διάφορους παράγοντες, όπως το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και οι τιμές της αγοράς. Δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι θα αποκομίσετε κέρδη, επομένως προτού προχωρήσετε στην εξόρυξη κρυπτογράφησης, θα πρέπει να DYOR και να αξιολογήσετε όλους τους πιθανούς κινδύνους.
