1. Finanse osobiste Inwestowanie Czym jest wydobywanie kryptowalut?

Autorstwa Peter Kent, Tyler Bain

Wydobywanie kryptowalut polega na dodawaniu transakcji do blockchain przez górnika kryptowalut. Ale to jest trochę bardziej skomplikowane. Spójrz na decentralizację i odkryj rolę krypto-górnika.

Zrozumienie zdecentralizowanych walut

Kryptowaluty są zdecentralizowane - to znaczy brak banku centralnego, centralnej bazy danych i żaden pojedynczy organ centralny nie zarządza siecią walut. Na przykład w Stanach Zjednoczonych istnieje Rezerwa Federalna w Waszyngtonie, organizacja zarządzająca dolarem amerykańskim, a Europejski Bank Centralny we Frankfurcie zarządza euro, a wszystkie inne waluty fiducjarne również mają scentralizowane organy nadzoru.

Kryptowaluty nie mają jednak centralnego organu; raczej zarządzają nimi społeczność kryptowalut, aw szczególności górnicy kryptowalut i węzły sieciowe. Z tego powodu kryptowaluty są często określane jako nieufne. Ponieważ żadna strona ani jednostka nie kontroluje sposobu, w jaki kryptowaluta jest emitowana, wydawana lub równoważona; nie musisz ufać jednemu organowi.

Zaufanie jest trochę mylące. Zaufanie zostaje wprowadzone do systemu. Nie musisz ufać jednemu organowi, ale twoje zaufanie do systemu i w pełni kontrolowanej bazy kodu jest nadal niezbędne. W rzeczywistości żadna forma waluty nie może działać bez pewnej formy zaufania lub przekonań. (Jeśli nikt nie ufa walucie, nikt jej nie zaakceptuje ani nie będzie starał się jej utrzymać!)

W świecie zaufanych kryptowalut nadal możesz zaufać społeczności kryptowalut i jej mechanizmom, aby upewnić się, że blockchain zawiera dokładny i niezmienny - niezmienny - rejestr transakcji kryptowalutowych. Kryptowaluty są tworzone przy użyciu zestawu reguł oprogramowania, które gwarantują, że można zaufać systemowi, a proces wyszukiwania jest częścią tego systemu, który pozwala wszystkim zaufać łańcuchowi bloków.

Kryptowaluty nie mają banku centralnego drukującego nowe pieniądze. Zamiast tego górnicy wykopują nową walutę zgodnie z ustalonym harmonogramem emisji monet i wprowadzają ją do obiegu w procesie zwanym wydobyciem.

Dlaczego więc proces ten nazywa się wydobywaniem kryptowalut?

Kiedy porównujesz wydobywanie kryptowaluty z wydobywaniem złota, dlaczego proces ten jest nazywany wydobywaniem, staje się jasne. W obu formach wydobycia górnicy pracują i są nagradzani nieobiegowym zasobem. W wydobyciu złota naturalnie występujące złoto, które było poza gospodarką, jest wykopywane i staje się częścią złota krążącego w gospodarce.

W kopaniu kryptowalut wykonuje się pracę, a proces kończy się tworzeniem nowej kryptowaluty i dodawaniem jej do księgi bloków. W obu przypadkach górnicy po otrzymaniu nagrody - wydobytego złota lub nowo utworzonej kryptowaluty - zwykle sprzedają ją publiczności, aby odzyskać swoje koszty operacyjne i uzyskać zysk, wprowadzając nową walutę do obiegu.

Oczywiście praca kopacza kryptowalut różni się od pracy kopacza złota, ale rezultat jest taki sam: oba zarabiają pieniądze. Do wydobywania kryptowalut cała praca odbywa się na komputerze wydobywczym lub platformie podłączonej do sieci kryptowalut - nie jest wymagana jazda na burro lub złote panele zębate!

Rola krypto-górnika

Górnicy kryptowalut dodają transakcje do łańcucha bloków, ale różne kryptowaluty używają różnych metod wydobywania, jeśli kryptowaluta w ogóle korzysta z wydobywania. (Większość kryptowalut nie korzysta z eksploracji.) Różne metody eksploracji i konsensusu służą do określania, kto tworzy nowe bloki danych i jak dokładnie bloki są dodawane do łańcucha bloków.

To, jak wydobywasz określoną kryptowalutę, różni się nieznacznie w zależności od rodzaju wydobywanej kryptowaluty, ale podstawy są nadal takie same: Wydobycie tworzy system do budowania zaufania między stronami bez potrzeby posiadania jednego organu i zapewnia, że ​​salda kryptowalut wszystkich są na poziomie do- data i popraw w księdze blockchain.

Praca wykonywana przez górników składa się z kilku głównych działań:

  • Weryfikacja i weryfikacja nowych transakcji Zbieranie tych transakcji i zamawianie ich w nowym bloku Dodawanie bloku do łańcucha bloków księgi (łańcuch bloków) Nadawanie nowego bloku do sieci węzłów kryptowaluty

Poprzedni proces wydobywania kryptowaluty jest niezbędną pracą, potrzebną do dalszego propagowania łańcucha bloków i powiązanych z nim transakcji. Bez niego blockchain nie będzie działał. Ale dlaczego ktoś miałby to robić? Jakie są zachęty dla górnika?

Górnik Bitcoin ma kilka zachęt (inne kryptowaluty mogą działać w inny sposób):

  • Opłaty transakcyjne: Każda osoba wydająca kryptowalutę płaci niewielką opłatę, aby transakcja została dodana do nowego bloku; górnik dodający blok pobiera opłaty transakcyjne. Dotacja blokowa: nowo utworzona kryptowaluta, znana jako dotacja blokowa, jest wypłacana górnikowi, który z powodzeniem dodaje blok do księgi rachunkowej.

Łącznie opłaty i subwencje są znane jako nagroda blokowa. W Bitcoin subsydium blokowe rozpoczęło się od 50 BTC. (BTC to symbol giełdowy dla bitcoinów.) Dotacja blokowa w momencie pisania wynosi obecnie 12,5 BTC. Dotacja blokowa jest zmniejszana o połowę co 210 000 bloków lub mniej więcej co cztery lata; kiedyś w maju 2020 r. ponownie zmniejszy się o połowę do 6,25 BTC na blok.

Poniższy obraz, z eksploratora blockchain BlockChain.com, pokazuje dotację blokową wypłacaną na adres, który jest własnością górnika, który dodał blok do blockchain. U szczytu widać, że 12,5 BTC jest wypłacane jako dotacja; faktyczna suma otrzymana przez górnika (pełna nagroda, 13,24251028 BTC) jest większa, ponieważ obejmuje również opłaty transakcyjne za wszystkie transakcje w bloku.

transakcje wydobywania kryptowalut

Uczynienie kryptowaluty godnym zaufania

Aby kryptowaluta mogła działać, protokół musi spełniać kilka warunków. Lista 6 czynników Jan Lanksy jest szczególnie pomocna. (Jan jest wykładowcą akademickim z kryptowaluty na uniwersytecie w Czechach). Jak widać poniżej, wydobycie (w kopalnianych kryptowalutach, waluty niemożliwe do wydobycia mają różne mechanizmy) jest integralną częścią zapewniania spełnienia tych warunków.

  • System nie wymaga centralnego organu i jest utrzymywany w drodze rozproszonego konsensusu. Oznacza to, że wszyscy zgadzają się na salda związane z adresami w księdze blockchain. Wydobycie jest integralną częścią dodawania transakcji do blockchain i utrzymywania konsensusu. System śledzi jednostki kryptowalut i ich własność. Wagi można sprawdzić w dowolnym momencie. Wydobywanie dodaje transakcje do łańcucha bloków w sposób, który staje się niezmienny - łańcucha bloków nie można zmienić. Jeśli blockchain pokazuje, że saldo wynosi pięć bitcoinów, to absolutnie posiadasz pięć bitcoinów! System określa, czy można tworzyć nowe jednostki kryptowalut, a jeśli tak, system określa okoliczności ich pochodzenia i sposób określania własności tych nowych jednostek. Stała emisja lub stopa inflacji jest predefiniowana. Wydobycie zapewnia sposób na uwolnienie nowej kryptowaluty do obiegu z określoną, kontrolowaną szybkością, przy czym własność zostaje przypisana górnikowi. Własność jednostek kryptowalut jest potwierdzona za pomocą kryptografii. Dzięki zastosowaniu kryptografii spełnione są trzy warunki autentyczności, niezaprzeczalności i niezmienności. Górnicy, korzystając z kryptografii, sprawdzają poprawność żądań transakcji przed dodaniem ich do nowego bloku. Górnik sprawdza, czy żądanie transakcji dotyczy kwoty, która jest dostępna dla właściciela krypto, czy właściciel poprawnie podpisał żądanie swoim kluczem prywatnym, aby udowodnić własność, oraz czy adres odbiorczy jest prawidłowy i może zaakceptować transfer. System pozwala na przeprowadzanie transakcji, w których zmienia się własność jednostek kryptograficznych. Transakcje mogą być zgłaszane tylko przez nadawców, którzy mogą udowodnić własność przenoszonej kryptowaluty. Właściciele kryptowaluty potwierdzają własność, podpisując transakcje przy użyciu adresu prywatnego powiązanego z adresem. Wydobywanie to proces, w którym transakcje są przeprowadzane, a górnicy weryfikują własność przed dodaniem transakcji do łańcucha bloków. Jeśli jednocześnie zostaną wprowadzone dwie różne instrukcje dotyczące zmiany własności tych samych jednostek kryptograficznych, system wykona co najwyżej jedną z nich. Nie ma możliwości podwójnego wydania tej samej jednostki. Problem podwójnego wydatkowania był tym, który osłabiał wcześniejsze waluty cyfrowe. Ale przy nowoczesnych kryptowalutach górnicy sprawdzają transakcje, przeszukując rejestr transakcji blockchain, aby ustalić, czy właściciel rzeczywiście ma wystarczającą równowagę w tym momencie. Jeśli wystarczające saldo nie zostanie uwzględnione w adresie wydatków (adres wejściowy) w żądaniu transakcji, transakcja zostanie odrzucona przez oprogramowanie węzła i nigdy nie zostanie wydobyta w łańcuchu bloków. Ponadto, jeśli ten sam nadawca ma dwa lub więcej oczekujących żądań transakcji, ale nie posiada wystarczającej ilości kryptowaluty, aby je wszystkie pokryć, górnicy mogą zdecydować, które z żądań jest prawidłowe. Dodatkowe transakcje zostaną odrzucone, aby uniknąć podwójnego wydawania tej samej waluty.

Jeśli choć jeden z tych sześciu warunków nie zostanie spełniony, kryptowaluta zawiedzie, ponieważ nie może zbudować wystarczającego zaufania, aby ludzie mogli z niej niezawodnie korzystać. Proces wydobywania krzepnie i spełnia każdy z tych warunków.

Bizantyjscy generałowie

Istnieje ćwiczenie umysłu znane jako problem generałów bizantyjskich (lub błąd bizantyjski, lawina błędów i różne inne rzeczy), które ilustrują problem, który algorytmy konsensusu kryptowaluty starają się rozwiązać.

Ogólny problem? Próbujesz osiągnąć konsensus; w krypto-walucie próbujesz osiągnąć porozumienie w sprawie historii transakcji walutowych. Ale w sieci kryptowalut, rozproszonym systemie komputerowym równym, masz tysiące, może dziesiątki tysięcy komputerów (węzłów); w sieci Bitcoin masz obecnie od 80 000 do 100 000 węzłów.

Ale z dziesiątek tysięcy systemów niektóre będą miały problemy techniczne; awarie sprzętu, błędna konfiguracja, nieaktualne oprogramowanie, nieprawidłowo działające routery itp. Inni będą niegodni zaufania; zamierzają wykorzystać słabości do korzyści finansowych osób zarządzających węzłem (są one prowadzone przez „zdrajców”). Problem polega na tym, że z różnych powodów niektóre węzły mogą wysyłać sprzeczne i wadliwe informacje.

Więc ktoś wymyślił coś w rodzaju przypowieści lub metafory, Bizancjum Generałów. (Facet o imieniu Leslie Lamport Shostak po raz pierwszy opowiedział tę historię w 1980 r. W artykule dotyczącym ogólnych kwestii niezawodności w rozproszonych systemach komputerowych.)

Pierwotnie nazywany albańskim problemem generałów, został przemianowany na dawno nieistniejące imperium, aby nie urazić żadnego Albańczyka! (Chociaż w tym połączonym świecie ciągłych przestępstw w mediach społecznościowych musi istnieć przynajmniej kilku obrażonych mieszkańców Stambułu).

Najwyraźniej naukowcy zajmujący się komputerami rozproszonymi lubią siedzieć i wymyślać te małe metafory; jest problem filozofa, problem czytelników / pisarzy i tak dalej. W rzeczywistości problem generałów bizantyjskich wywodzi się z problemu generałów chińskich.

W każdym razie pomysł jest taki, jak opisano w oryginalnym artykule:

„Wyobrażamy sobie, że kilka dywizji armii bizantyjskiej obozuje poza miastem wroga, każda dywizja dowodzona przez własnego generała. Generałowie mogą komunikować się ze sobą tylko przez posłańca. Po zaobserwowaniu wroga muszą zdecydować o wspólnym planie działania. Jednak niektórzy generałowie mogą być zdrajcami, próbującymi powstrzymać lojalnych generałów przed osiągnięciem porozumienia. Generałowie muszą mieć algorytm gwarantujący, że A. Wszyscy lojalni generałowie decydują o tym samym planie działania… [i] B. Niewielka liczba zdrajców nie może spowodować, że lojalni generałowie przyjęli zły plan ”.

(Wyszukaj online bizantyjskich generałów problem Leslie Lamport Robert Shostak Marshall Pease, jeśli chcesz zobaczyć oryginalny artykuł).

To jest problem, który algorytmy konsensusowe kryptowaluty, jak są znane, próbują rozwiązać. Jak generałowie (węzły komputerowe) wypracowują konsensus (wszyscy zgadzają się co do tego samego planu działania - lub księgi transakcji) i unikają zwiedzenia przez niewielką liczbę zdrajców (wadliwy sprzęt i hakerzy)?

Patrząc na górnika kryptowalut

Aby mieć szansę na nagrodę za wydobycie, górnicy kryptowaluty muszą skonfigurować swoje urządzenia wydobywcze (sprzęt komputerowy) i uruchomić oprogramowanie wydobywcze związane z tą kryptowalutą.

W zależności od tego, ile zasobów zaangażuje górnik kryptograficzny, będzie on miał proporcjonalną szansę na bycie szczęśliwym górnikiem, który może stworzyć i połączyć najnowszy blok; im więcej wykorzystanych zasobów, tym większa szansa na wygraną. Każdy blok ma z góry określoną kwotę, która jest nagradzana dla zwycięskiego górnika za ciężką pracę, którą mogą wydać, jak chcą.

Jak więc wybrać zwycięskiego górnika? To zależy. W większości przypadków stosowana jest jedna z dwóch podstawowych dwóch metod:

  • Dowód pracy: w ramach metody dowodu pracy górnik musi wykonać zadanie, a pierwszy górnik, który ukończył zadanie, dodaje najnowszy blok do łańcucha bloków i wygrywa nagrodę blokową, dotację blokową i opłaty transakcyjne. Bitcoin i inne kryptowaluty, takie jak Ether (na razie może w pewnym momencie przejść na Dowód stawki), Bitcoin Cash, Litecoin i Dogecoin, używają dowodu pracy. Dowód stawki: w systemie dowodu stawki oprogramowanie wybierze jeden z węzłów kryptowaluty, aby dodać najnowszy blok, ale aby móc działać, węzły muszą mieć stawkę, co ogólnie oznacza, że ​​muszą posiadać pewna ilość kryptowaluty. Sieć kryptowalut wybiera górnika, który doda kolejny blok do łańcucha na podstawie kombinacji losowego wyboru i wysokości stawki - na przykład w przypadku niektórych kryptowalut, im więcej posiadanych kryptowalut i im dłużej jest ona własnością, tym bardziej prawdopodobne jest, że górnik ma być wybrany. (To jak posiadanie losów na loterię; im więcej posiadasz, tym większe prawdopodobieństwo, że wygrasz.) W przypadku innych kryptowalut wybór jest dokonywany kolejno, jeden po drugim, z kolejki wstępnie wybranych górników.

Kiedy Bitcoin zaczął, każdy z prostym komputerem stacjonarnym był w stanie wydobywać. Niedoszły górnik po prostu pobrał oprogramowanie do wydobywania bitcoinów, zainstalował je i pozwolił, aby BTC się pojawił! Z biegiem czasu konkurencja wzrosła.

Szybsze i mocniejsze komputery zostały zbudowane i wykorzystane do wydobywania. W końcu opracowano specjalistyczne układy przetwarzające o nazwie ASIC (Application Specific Integrated Circuits). ASIC, jak sama nazwa wskazuje, to układ komputerowy zaprojektowany do określonego celu, takiego jak szybkie wyświetlanie grafiki w wysokiej rozdzielczości, uruchamianie smartfona lub wykonywanie określonej formy obliczeniowej.

Określone układy ASIC zostały zaprojektowane tak, aby były wysoce wydajne w formach obliczeń wymaganych do wydobywania kryptowalut - na przykład do wydobywania bitcoinów. Taki układ może być 1000 razy wydajniejszy przy wydobywaniu Bitcoinów niż układ na twoim komputerze, więc w dzisiejszym środowisku wydobywczym Bitcoin, przejdź do ASIC lub idź do domu!

W przypadku kryptowalut o wysokim stopniu trudności, takich jak Bitcoin, idealnym środowiskiem wydobywczym jest jedno z:

  • Niskie koszty sprzętu: te platformy wydobywcze nie są bezpłatne. Niskie temperatury: niższe temperatury ułatwiają chłodzenie urządzeń górniczych. Niskie koszty energii elektrycznej: platformy wydobywcze mogą zużywać dużo energii. Szybkie, niezawodne połączenia internetowe: musisz szybko komunikować się z siecią kryptowalut przy minimalnym przestoju, ponieważ konkurujesz z innymi górnikami.

Ale nie bój się! Dzięki wielu różnym kopiom i naśladownictwu szalejących Bitcoinów, Bitcoin nie jest już jedyną grą w mieście i można znaleźć wiele alternatywnych możliwości wydobycia, o różnych poziomach wymaganej mocy obliczeniowej. Obecnie niektóre z najbardziej rentownych kryptowalut do wydobycia są mniej znane i można je wydobywać przy użyciu gotowego sprzętu komputerowego ze względu na mniej rygorystyczne poziomy trudności związane z mniejszą popularnością i adopcją.

Obecnie duża część globalnego wydobywania kryptowalut odbywa się w Chinach, być może trzykrotnie szybciej niż najbliższy kraj (Stany Zjednoczone). Połączenie taniej energii elektrycznej i łatwego dostępu do tanich komponentów komputerowych do budowy platform wydobywczych daje Chinom przewagę, którą chińscy górnicy wykorzystali i do tej pory utrzymali, nawet przy wyraźnej dezaprobacie ich kryptowalut przez ich rząd.

Jest to dowód na to, jak odporne i trudne jest zamknięcie rozproszonych systemów kryptowalut, takich jak Bitcoin.

Sprawiając, że świat kryptografii się kręci

Kryptowaluta ma wartość, ponieważ wiele osób uważa, że ​​tak jest. Ale dlaczego uważają, że kryptowaluta ma wartość? Odpowiedzią jest zaufanie.

Posiadacz Bitcoin może ufać, że jego Bitcoin będzie w portfelu za dzień lub za 10 lat. Jeśli chcą zbadać działanie systemu, mogą przeprowadzić audyt bazy kodu, aby zrozumieć system na głębszym poziomie i sprawdzić, w jaki sposób utrzymywane jest zaufanie.

Jeśli jednak nie mają umiejętności ani wiedzy informatycznej do kontrolowania kodu, mogą zaufać, że inni ludzie, bardziej znający się na tym, rozumieją i monitorują system; mogą zaufać całej społeczności blockchain zarządzającej daną kryptowalutą.

Bez funkcji wyszukiwania leżącej u podstaw rozproszonego systemu kryptowalut peer-to-peer to zbiorowe zaufanie (oparte na dowodzie wspólnej pracy w kierunku łańcucha) nie istniałoby.

Wydobywanie kryptowalut zapewnia, że ​​salda nie zmienią się bez Twojej zgody. Zachęca wszystkich do prawidłowego zachowania i karze tych, którzy tego nie robią. Tworzy cyfrową formę transferu wartości, której może zaufać każdy użytkownik jako równorzędny użytkownik w sieci, ponieważ każda część systemu jest dostosowana do jednego celu: zapewnienia bezpiecznego sposobu tworzenia, weryfikacji i przenoszenia własności cyfrowo rzadkich jednostki kryptograficzne.