Εξόρυξη Bitcoin

 

 Τι είναι η εξόρυξη Bitcoin;

Πιθανότατα ακούτε τη φράση "εξόρυξη bitcoin" και το μυαλό σας αρχίζει να περιπλανιέται στη δυτική φαντασίωση της αξίνας, του χώματος και της πλουτοπαραγωγής. Όπως αποδεικνύεται, αυτή η αναλογία δεν είναι πολύ μακριά.

Η εξόρυξη Bitcoin πραγματοποιείται από υπολογιστές μεγάλης ισχύος που επιλύουν πολύπλοκα μαθηματικά υπολογιστικά προβλήματα- τα προβλήματα αυτά είναι τόσο πολύπλοκα που δεν μπορούν να επιλυθούν με το χέρι και είναι αρκετά περίπλοκα ώστε να επιβαρύνουν ακόμη και απίστευτα ισχυρούς υπολογιστές.

Βασικά συμπεράσματα

    Η εξόρυξη Bitcoin είναι η διαδικασία δημιουργίας νέων bitcoin με την επίλυση ενός υπολογιστικού γρίφου.

    Η εξόρυξη Bitcoin είναι απαραίτητη για τη διατήρηση του βιβλίου συναλλαγών στο οποίο βασίζεται το bitcoin.

    Οι εξορύκτες έχουν γίνει πολύ εξελιγμένοι τα τελευταία χρόνια, χρησιμοποιώντας πολύπλοκα μηχανήματα για την επιτάχυνση των εργασιών εξόρυξης.

Το αποτέλεσμα της εξόρυξης bitcoin είναι διττό. Πρώτον, όταν οι υπολογιστές επιλύουν αυτά τα πολύπλοκα μαθηματικά προβλήματα στο δίκτυο bitcoin, παράγουν νέα bitcoin (όχι όπως όταν μια επιχείρηση εξόρυξης εξορύσσει χρυσό από το έδαφος). Και δεύτερον, επιλύοντας υπολογιστικά μαθηματικά προβλήματα, οι εξορύκτες bitcoin καθιστούν το δίκτυο πληρωμών bitcoin αξιόπιστο και ασφαλές, επαληθεύοντας τις πληροφορίες των συναλλαγών του.

Όταν κάποιος στέλνει bitcoin οπουδήποτε, αυτό ονομάζεται συναλλαγή. Οι συναλλαγές που πραγματοποιούνται στο κατάστημα ή στο διαδίκτυο τεκμηριώνονται από τις τράπεζες, τα συστήματα σημείων πώλησης και τις φυσικές αποδείξεις. Οι ανθρακωρύχοι του Bitcoin επιτυγχάνουν το ίδιο πράγμα συγκεντρώνοντας τις συναλλαγές σε "μπλοκ" και προσθέτοντάς τες σε ένα δημόσιο αρχείο που ονομάζεται "blockchain". Στη συνέχεια, οι κόμβοι διατηρούν αρχεία αυτών των μπλοκ, ώστε να μπορούν να επαληθευτούν στο μέλλον.

Όταν οι ανθρακωρύχοι bitcoin προσθέτουν ένα νέο μπλοκ συναλλαγών στην αλυσίδα μπλοκ, μέρος της δουλειάς τους είναι να διασφαλίζουν ότι οι συναλλαγές αυτές είναι ακριβείς. Συγκεκριμένα, οι ανθρακωρύχοι bitcoin διασφαλίζουν ότι το bitcoin δεν διπλασιάζεται, μια μοναδική ιδιορρυθμία των ψηφιακών νομισμάτων που ονομάζεται "διπλή δαπάνη". Με τα τυπωμένα νομίσματα, η παραχάραξη είναι πάντα ένα ζήτημα. Αλλά γενικά, μόλις ξοδέψετε 20 δολάρια στο κατάστημα, αυτό το χαρτονόμισμα βρίσκεται στα χέρια του υπαλλήλου. Με τα ψηφιακά νομίσματα, ωστόσο, είναι μια διαφορετική ιστορία. 

Οι ψηφιακές πληροφορίες μπορούν να αναπαραχθούν σχετικά εύκολα, οπότε με το Bitcoin και άλλα ψηφιακά νομίσματα, υπάρχει ο κίνδυνος ότι ένας καταναλωτής μπορεί να δημιουργήσει ένα αντίγραφο του bitcoin του και να το στείλει σε κάποιον άλλον, διατηρώντας το πρωτότυπο.1
Ειδικές εκτιμήσεις

Επιβράβευση των ανθρακωρύχων Bitcoin

Με έως και 300.000 αγορές και πωλήσεις που πραγματοποιούνται σε μία μόνο ημέρα, η επαλήθευση κάθε μιας από αυτές τις συναλλαγές μπορεί να είναι πολλή δουλειά για τους ανθρακωρύχους. Ως αποζημίωση για τις προσπάθειές τους, οι ανθρακωρύχοι λαμβάνουν bitcoin κάθε φορά που προσθέτουν ένα νέο μπλοκ συναλλαγών στην αλυσίδα μπλοκ.

Το ποσό των νέων bitcoin που απελευθερώνεται με κάθε εξορυγμένο μπλοκ ονομάζεται "ανταμοιβή μπλοκ". Η ανταμοιβή μπλοκ μειώνεται στο μισό κάθε 210.000 μπλοκ (ή περίπου κάθε 4 χρόνια). Το 2009, ήταν 50. Το 2013, ήταν 25, το 2018 ήταν 12,5, και τον Μάιο του 2020, μειώθηκε στο μισό σε 6,25.

Το Bitcoin μείωσε επιτυχώς στο μισό την αμοιβή εξόρυξης - από 12,5 σε 6,25 - για τρίτη φορά στις 11 Μαΐου 2020.

Αυτό το σύστημα θα συνεχιστεί μέχρι περίπου το 2140. Σε εκείνο το σημείο, οι εξορύκτες θα ανταμείβονται με αμοιβές για την επεξεργασία συναλλαγών που θα πληρώνουν οι χρήστες του δικτύου. Αυτές οι αμοιβές διασφαλίζουν ότι οι ανθρακωρύχοι θα εξακολουθούν να έχουν κίνητρο να εξορύσσουν και να διατηρούν το δίκτυο σε λειτουργία. Η ιδέα είναι ότι ο ανταγωνισμός για αυτές τις αμοιβές θα προκαλέσει τη διατήρησή τους σε χαμηλά επίπεδα μετά το πέρας των halvings.

Αυτές οι υποτιμήσεις μειώνουν τον ρυθμό με τον οποίο δημιουργούνται νέα νομίσματα και, ως εκ τούτου, μειώνουν τη διαθέσιμη προσφορά. Αυτό μπορεί να προκαλέσει κάποιες επιπτώσεις για τους επενδυτές, καθώς άλλα περιουσιακά στοιχεία με χαμηλή προσφορά -όπως ο χρυσός- μπορεί να έχουν υψηλή ζήτηση και να ωθήσουν τις τιμές σε υψηλότερα επίπεδα. Με αυτόν τον ρυθμό μείωσης κατά το ήμισυ, ο συνολικός αριθμός των bitcoin σε κυκλοφορία θα φτάσει στο όριο των 21 εκατομμυρίων, καθιστώντας το νόμισμα εντελώς πεπερασμένο και δυνητικά πιο πολύτιμο με την πάροδο του χρόνου.


Επαλήθευση των συναλλαγών Bitcoin

Προκειμένου οι ανθρακωρύχοι bitcoin να κερδίζουν πραγματικά bitcoin από την επαλήθευση των συναλλαγών, πρέπει να συμβούν δύο πράγματα. Πρώτον, πρέπει να επαληθεύσουν συναλλαγές αξίας ενός megabyte (MB), οι οποίες θεωρητικά μπορεί να είναι τόσο μικρές όσο μία συναλλαγή, αλλά συχνότερα είναι αρκετές χιλιάδες, ανάλογα με το πόσα δεδομένα αποθηκεύει κάθε συναλλαγή.

Δεύτερον, για να προσθέσουν ένα μπλοκ συναλλαγών στην αλυσίδα μπλοκ, οι ανθρακωρύχοι πρέπει να λύσουν ένα πολύπλοκο υπολογιστικό μαθηματικό πρόβλημα, που ονομάζεται επίσης "απόδειξη εργασίας". Αυτό που στην πραγματικότητα κάνουν είναι να προσπαθούν να βρουν έναν 64ψήφιο δεκαεξαδικό αριθμό, που ονομάζεται "κατακερματισμός", ο οποίος είναι μικρότερος ή ίσος με τον κατακερματισμό-στόχο. Βασικά, ο υπολογιστής ενός ανθρακωρύχου εκτοξεύει hashes με διαφορετικούς ρυθμούς-megahashes ανά δευτερόλεπτο (MH/s), gigahashes ανά δευτερόλεπτο (GH/s) ή terahashes ανά δευτερόλεπτο (TH/s) - ανάλογα με τη μονάδα, μαντεύοντας όλους τους πιθανούς 64ψήφιους αριθμούς μέχρι να καταλήξουν σε μια λύση. Με άλλα λόγια, πρόκειται για ένα τυχερό παιχνίδι.

Το επίπεδο δυσκολίας του πιο πρόσφατου μπλοκ από τον Αύγουστο του 2020 είναι πάνω από 16 τρισεκατομμύρια. Δηλαδή, η πιθανότητα ένας υπολογιστής να παράγει ένα hash κάτω από το στόχο είναι 1 στα 16 τρισεκατομμύρια. Για να το θέσουμε αυτό σε προοπτική, είναι περίπου 44.500 φορές πιο πιθανό να κερδίσετε το τζακ ποτ του Powerball με ένα μόνο λαχείο παρά να επιλέξετε το σωστό hash με μία μόνο προσπάθεια. Ευτυχώς, τα συστήματα υπολογιστών εξόρυξης βγάζουν πολλές πιθανότητες κατακερματισμού. Παρ' όλα αυτά, η εξόρυξη bitcoin απαιτεί τεράστια ποσά ενέργειας και εξελιγμένες υπολογιστικές λειτουργίες.

Το επίπεδο δυσκολίας προσαρμόζεται κάθε 2016 μπλοκ, ή περίπου κάθε 2 εβδομάδες, με στόχο να διατηρούνται σταθεροί οι ρυθμοί εξόρυξης. Δηλαδή, όσο περισσότεροι εξορύκτες υπάρχουν που ανταγωνίζονται για μια λύση, τόσο πιο δύσκολο θα γίνεται το πρόβλημα. Ισχύει και το αντίθετο. Εάν αφαιρεθεί υπολογιστική ισχύς από το δίκτυο, η δυσκολία προσαρμόζεται προς τα κάτω για να γίνει ευκολότερη η εξόρυξη.

Αναλογία εξόρυξης Bitcoin

Ας πούμε ότι λέω σε τρεις φίλους μου ότι σκέφτομαι έναν αριθμό μεταξύ 1 και 100, και γράφω αυτόν τον αριθμό σε ένα κομμάτι χαρτί και τον σφραγίζω σε έναν φάκελο. Οι φίλοι μου δεν χρειάζεται να μαντέψουν τον ακριβή αριθμό, απλά πρέπει να είναι οι πρώτοι που θα μαντέψουν οποιονδήποτε αριθμό που είναι μικρότερος ή ίσος με τον αριθμό που σκέφτομαι. Και δεν υπάρχει όριο στο πόσες μαντεψιές θα κάνουν.

Ας πούμε ότι σκέφτομαι τον αριθμό 19. Αν ο φίλος Α μαντέψει το 21, χάνει γιατί 21>19. Αν ο φίλος Β μαντέψει 16 και ο φίλος Γ μαντέψει 12, τότε θεωρητικά και οι δύο έχουν καταλήξει σε βιώσιμες απαντήσεις, επειδή 16<19 και 12<19. Δεν υπάρχει "επιπλέον πίστωση" για τον φίλο Β, παρόλο που η απάντηση του Β ήταν πιο κοντά στην απάντηση-στόχο 19. 

Τώρα φανταστείτε ότι θέτω την ερώτηση "μαντέψτε ποιον αριθμό σκέφτομαι", αλλά δεν ρωτάω μόνο τρεις φίλους και δεν σκέφτομαι έναν αριθμό μεταξύ 1 και 100. Αντίθετα, ρωτάω εκατομμύρια επίδοξους ανθρακωρύχους και σκέφτομαι έναν 64ψήφιο δεκαεξαδικό αριθμό. Τώρα καταλαβαίνετε ότι θα είναι εξαιρετικά δύσκολο να μαντέψετε τη σωστή απάντηση.

Οι ανθρακωρύχοι του bitcoin πρέπει όχι μόνο να βρουν το σωστό hash, αλλά και να είναι οι πρώτοι που θα το κάνουν.

Επειδή η εξόρυξη bitcoin είναι ουσιαστικά εικασία, το να φτάσετε στη σωστή απάντηση πριν από έναν άλλο miner έχει να κάνει σχεδόν αποκλειστικά με το πόσο γρήγορα μπορεί ο υπολογιστής σας να παράγει hashes. Μόλις πριν από μια δεκαετία, η εξόρυξη bitcoin μπορούσε να γίνει ανταγωνιστικά σε κανονικούς επιτραπέζιους υπολογιστές. Με την πάροδο του χρόνου, ωστόσο, οι εξορύκτες συνειδητοποίησαν ότι οι κάρτες γραφικών που χρησιμοποιούνται συνήθως για βιντεοπαιχνίδια ήταν πιο αποτελεσματικές και άρχισαν να κυριαρχούν στο παιχνίδι. Το 2013, οι ανθρακωρύχοι bitcoin άρχισαν να χρησιμοποιούν υπολογιστές σχεδιασμένους ειδικά για την όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματική εξόρυξη κρυπτονομισμάτων, που ονομάζονται ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικής εφαρμογής (ASIC). Αυτά μπορεί να κοστίζουν από μερικές εκατοντάδες δολάρια έως δεκάδες χιλιάδες, αλλά η αποτελεσματικότητά τους στην εξόρυξη Bitcoin είναι ανώτερη.

Σήμερα, η εξόρυξη Bitcoin είναι τόσο ανταγωνιστική που μπορεί να γίνει κερδοφόρα μόνο με τα πιο σύγχρονα ASIC. Όταν χρησιμοποιούνται επιτραπέζιοι υπολογιστές, GPU ή παλαιότερα μοντέλα ASIC, το κόστος της κατανάλωσης ενέργειας υπερβαίνει στην πραγματικότητα τα παραγόμενα έσοδα. Ακόμη και με την πιο πρόσφατη μονάδα στη διάθεσή σας, ένας υπολογιστής σπάνια είναι αρκετός για να ανταγωνιστεί αυτό που οι ανθρακωρύχοι αποκαλούν "mining pools".

Ένα mining pool είναι μια ομάδα ανθρακωρύχων που συνδυάζουν την υπολογιστική τους ισχύ και μοιράζονται τα εξορυγμένα bitcoin μεταξύ των συμμετεχόντων. Ένας δυσανάλογα μεγάλος αριθμός μπλοκ εξορύσσεται από τις ομάδες και όχι από μεμονωμένους ανθρακωρύχους. Οι ομάδες εξόρυξης και οι εταιρείες έχουν αντιπροσωπεύσει μεγάλα ποσοστά της υπολογιστικής ισχύος του bitcoin.

Bitcoin vs. Παραδοσιακά νομίσματα

Οι καταναλωτές τείνουν να εμπιστεύονται τα τυπωμένα νομίσματα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το δολάριο των ΗΠΑ υποστηρίζεται από μια κεντρική τράπεζα των ΗΠΑ, που ονομάζεται Ομοσπονδιακή Τράπεζα των ΗΠΑ. Εκτός από ένα πλήθος άλλων αρμοδιοτήτων, η Ομοσπονδιακή Τράπεζα ρυθμίζει την παραγωγή νέου χρήματος και η ομοσπονδιακή κυβέρνηση ασκεί δίωξη για τη χρήση πλαστών νομισμάτων.

 Ακόμα και οι ψηφιακές πληρωμές που χρησιμοποιούν το δολάριο ΗΠΑ υποστηρίζονται από μια κεντρική αρχή. Όταν πραγματοποιείτε μια ηλεκτρονική αγορά χρησιμοποιώντας τη χρεωστική ή πιστωτική σας κάρτα, για παράδειγμα, η συναλλαγή αυτή διεκπεραιώνεται από μια εταιρεία επεξεργασίας πληρωμών (όπως η Mastercard ή η Visa). Εκτός από την καταγραφή του ιστορικού των συναλλαγών σας, οι εν λόγω εταιρείες επαληθεύουν ότι οι συναλλαγές δεν είναι δόλιες, γεγονός που αποτελεί έναν από τους λόγους για τους οποίους η χρεωστική ή πιστωτική σας κάρτα μπορεί να ανασταλεί ενώ ταξιδεύετε.

Το Bitcoin, από την άλλη πλευρά, δεν ρυθμίζεται από μια κεντρική αρχή. Αντ' αυτού, το bitcoin υποστηρίζεται από εκατομμύρια υπολογιστές σε όλο τον κόσμο που ονομάζονται "κόμβοι". Αυτό το δίκτυο υπολογιστών εκτελεί την ίδια λειτουργία με την Ομοσπονδιακή Τράπεζα, τη Visa και τη Mastercard, αλλά με μερικές βασικές διαφορές. Οι κόμβοι αποθηκεύουν πληροφορίες σχετικά με προηγούμενες συναλλαγές και βοηθούν στην επαλήθευση της αυθεντικότητάς τους. Σε αντίθεση, όμως, με αυτές τις κεντρικές αρχές, οι κόμβοι του bitcoin είναι διασκορπισμένοι σε όλο τον κόσμο και καταγράφουν τα δεδομένα των συναλλαγών σε έναν δημόσιο κατάλογο στον οποίο μπορεί να έχει πρόσβαση ο καθένας.

Ιστορία της εξόρυξης Bitcoin

Μεταξύ των πιθανοτήτων 1 στα 16 τρισεκατομμύρια, των κλιμακούμενων επιπέδων δυσκολίας και του τεράστιου δικτύου χρηστών που επαληθεύουν τις συναλλαγές, ένα μπλοκ συναλλαγών επαληθεύεται περίπου κάθε 10 λεπτά.4 Αλλά είναι σημαντικό να θυμάστε ότι τα 10 λεπτά είναι ένας στόχος και όχι ένας κανόνας.

Το δίκτυο του bitcoin επεξεργάζεται επί του παρόντος λίγο κάτω από τέσσερις συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο από τον Αύγουστο του 2020, με τις συναλλαγές να καταγράφονται στην αλυσίδα μπλοκ κάθε 10 λεπτά.7 Για σύγκριση, η Visa μπορεί να επεξεργαστεί κάπου 65.000 συναλλαγές ανά δευτερόλεπτο.8 Καθώς το δίκτυο των χρηστών του bitcoin συνεχίζει να αυξάνεται, ωστόσο, ο αριθμός των συναλλαγών που πραγματοποιούνται σε 10 λεπτά θα ξεπεράσει τελικά τον αριθμό των συναλλαγών που μπορούν να επεξεργαστούν σε 10 λεπτά. Σε αυτό το σημείο, οι χρόνοι αναμονής για τις συναλλαγές θα αρχίσουν και θα συνεχίσουν να γίνονται μεγαλύτεροι, εκτός αν γίνει κάποια αλλαγή στο πρωτόκολλο του bitcoin.

Αυτό το ζήτημα στην καρδιά του πρωτοκόλλου bitcoin είναι γνωστό ως "κλιμάκωση". Ενώ οι ανθρακωρύχοι του bitcoin συμφωνούν γενικά ότι κάτι πρέπει να γίνει για την αντιμετώπιση της κλιμάκωσης, υπάρχει λιγότερη συναίνεση σχετικά με το πώς θα γίνει αυτό. Έχουν προταθεί δύο σημαντικές λύσεις για την αντιμετώπιση του προβλήματος της κλιμάκωσης. Οι προγραμματιστές έχουν προτείνει είτε (1) τη δημιουργία ενός δευτερεύοντος στρώματος "εκτός αλυσίδας" στο Bitcoin που θα επέτρεπε ταχύτερες συναλλαγές που θα μπορούσαν να επαληθευτούν από την αλυσίδα μπλοκ αργότερα, είτε (2) την αύξηση του αριθμού των συναλλαγών που μπορεί να αποθηκεύσει κάθε μπλοκ. Με λιγότερα δεδομένα προς επαλήθευση ανά μπλοκ, η Λύση 1 θα έκανε τις συναλλαγές ταχύτερες και φθηνότερες για τους ανθρακωρύχους. Η λύση 2 θα αντιμετώπιζε την κλιμάκωση επιτρέποντας την επεξεργασία περισσότερων πληροφοριών κάθε 10 λεπτά με την αύξηση του μεγέθους των μπλοκ.

Τον Ιούλιο του 2017, οι ανθρακωρύχοι του bitcoin και οι εταιρείες εξόρυξης που αντιπροσωπεύουν περίπου το 80% έως 90% της υπολογιστικής ισχύος του δικτύου ψήφισαν για την ενσωμάτωση ενός προγράμματος που θα μείωνε τον όγκο των δεδομένων που απαιτούνται για την επαλήθευση κάθε μπλοκ.

Το πρόγραμμα που ψήφισαν οι ανθρακωρύχοι για να προστεθεί στο πρωτόκολλο του bitcoin ονομάζεται segregated witness ή SegWit. Ο όρος αυτός είναι μια συγχώνευση των λέξεων Segregated, που σημαίνει "διαχωρίζω", και Witness, που αναφέρεται στις "υπογραφές σε μια συναλλαγή bitcoin". Segregated Witness, λοιπόν, σημαίνει να διαχωρίζονται οι υπογραφές των συναλλαγών από ένα μπλοκ - και να επισυνάπτονται ως ένα εκτεταμένο μπλοκ. Αν και η προσθήκη ενός μόνο προγράμματος στο πρωτόκολλο του bitcoin μπορεί να μην μοιάζει με μεγάλη λύση, τα δεδομένα των υπογραφών εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύουν έως και το 65% των δεδομένων που επεξεργάζονται σε κάθε μπλοκ συναλλαγών.

Λιγότερο από ένα μήνα αργότερα, τον Αύγουστο του 2017, μια ομάδα ανθρακωρύχων και προγραμματιστών ξεκίνησε ένα hard fork, αφήνοντας το δίκτυο bitcoin για να δημιουργήσει ένα νέο νόμισμα χρησιμοποιώντας την ίδια βάση κώδικα με το bitcoin. Αν και η ομάδα αυτή συμφωνούσε με την ανάγκη για μια λύση στο πρόβλημα της κλιμάκωσης, ανησυχούσε ότι η υιοθέτηση της τεχνολογίας των διαχωρισμένων μαρτύρων δεν θα αντιμετώπιζε πλήρως το πρόβλημα της κλιμάκωσης.

Αντ' αυτού, επέλεξαν τη λύση 2. Το νόμισμα που προέκυψε, το οποίο ονομάστηκε "bitcoin cash", αύξησε το blocksize στα 8 MB προκειμένου να επιταχύνει τη διαδικασία επαλήθευσης ώστε να επιτρέψει μια απόδοση περίπου 2 εκατομμυρίων συναλλαγών την ημέρα. Στις 16 Αυγούστου 2020, το Bitcoin Cash είχε αξία περίπου 302 δολάρια έναντι περίπου 11.800 δολαρίων του Bitcoin.

Share: