Miningul Bitcoin

Ce este Bitcoin Mining?

Miningul Bitcoin este procesul de creare a noilor bitcoin prin rezolvarea puzzle-urilor. Este alcatuit din sisteme de calcul echipate cu cipuri specializate care concureaza pentru a rezolva puzzle-uri matematice. Primul miner de bitcoin (cum sunt numite aceste sisteme) care a rezolvat puzzle-ul este recompensat cu bitcoin. Procesul de minerit confirma, de asemenea, tranzactiile din reteaua criptomonedei si le face de incredere. 

La scurt timp dupa lansarea Bitcoin, acesta a fost extras pe computere desktop cu unitati centrale de procesare (CPU) obisnuite. Dar procesul a fost extrem de lent. Acum criptomoneda este generata folosind pool-uri mari de minerit raspandite in multe zone geografice. Minerii Bitcoin agrega sisteme de minerit care consuma cantitati masive de electricitate pentru a extrage criptomoneda. 

In regiunile in care electricitatea este generata folosind combustibili fosili, mineritul bitcoin este considerat daunator mediului. Drept urmare, multi mineri de bitcoin au mutat operatiunile in locuri cu surse regenerabile de energie pentru a reduce impactul Bitcoin asupra schimbarilor climatice.

Asa cum aurul este extras de pe pamant folosind instrumente si masini mari, mineritul bitcoin foloseste si sisteme mari asemanatoare centrelor de date. Aceste sisteme rezolva puzzle-uri matematice generate de algoritmul Bitcoin pentru a produce noi monede. 

Prin rezolvarea problemelor de matematica computationala, minerii bitcoin fac si reteaua criptomonedei demna de incredere prin verificarea informatiilor despre tranzactie. Ei verifica tranzactii in valoare de 1 megaoctet (MB) – dimensiunea unui singur bloc. Aceste tranzactii pot fi, teoretic, la fel de mici ca o tranzactie, dar sunt cel mai adesea cateva mii, in functie de cate date stocheaza fiecare tranzactie. Ideea din spatele verificarii informatiilor privind tranzactiile Bitcoin este de a preveni dublarea cheltuielilor. Cu monedele tiparite, contrafacerea este intotdeauna o problema. Dar, in general, cand cheltuiti 20 de dolari la magazin, acea factura este in mainile functionarului. Cu moneda digitala, totusi, este o alta poveste.

Informatiile digitale pot fi reproduse relativ usor, asa ca, cu Bitcoin si alte monede digitale, exista riscul ca un consumator sa poata face o copie a bitcoinului sau si sa o trimita unei alte parti, pastrand in continuare originalul.

Tranzactiile Bitcoin sunt agregate in blocuri care sunt adaugate la o baza de date numita blockchain. Nodurile complete din reteaua Bitcoin pastreaza o evidenta a blockchain-ului si verifica tranzactiile care au loc pe acesta. Minerii Bitcoin descarca intreaga istorie a blockchain-ului si aduna tranzactii valide intr-un bloc. Daca blocul de tranzactii asamblate este acceptat si verificat de alti mineri, atunci minerul primeste o recompensa bloc. 

Recompensa de bloc este redusa la jumatate la fiecare 210.000 de blocuri (sau aproximativ la fiecare patru ani). In 2009, a fost 50. In 2013, suma recompensei a scazut la 25, iar in 2016, a devenit 12,5. In cel mai recent eveniment de injumatatire al Bitcoin, recompensa a fost schimbata la 6,25.

Un alt stimulent pentru minerii de bitcoin sa participe la proces este taxele de tranzactie. Pe langa recompense, minerii primesc si comisioane din orice tranzactii continute in acel bloc de tranzactii. Pe masura ce Bitcoin atinge limita planificata de 21 de milioane (asteptata in jurul anului 2140), minerii vor fi recompensati cu taxe pentru procesarea tranzactiilor pe care utilizatorii retelei le vor plati. Aceste taxe asigura ca minerii au in continuare stimulente sa mine si sa mentina reteaua in functiune. Ideea este ca concurenta pentru aceste taxe va face ca acestea sa ramana scazute dupa ce evenimentele de injumatatire sunt terminate. 

Ce este puzzle-ul matematic pentru minerit de bitcoin?

In centrul minarii bitcoin se afla un puzzle matematic pe care minerii ar trebui sa il rezolve pentru a castiga recompense bitcoin. Puzzle-ul se numeste proof of work (PoW), o referire la munca de calcul petrecuta de mineri pentru a extrage bitcoin. Desi este adesea numit complex, puzzle-ul de minerit este de fapt destul de simplu si poate fi descris ca o presupunere. 

Minerii din reteaua Bitcoin incearca sa vina cu un numar hexazecimal de 64 de cifre, numit hash, care este mai mic sau egal cu un hash tinta in SHA256, algoritmul PoW al Bitcoin. Sistemele unui miner folosesc o forta bruta considerabila sub forma mai multor unitati de procesare stivuite impreuna si scuipa hashuri la viteze diferite – megahash-uri pe secunda (MH/s), gigahash-uri pe secunda (GH/s) sau terahash-uri pe secunda (TH/s). )—in functie de unitate, ghicirea tuturor combinatiilor posibile de 64 de cifre pana cand ajung la o solutie. Sistemele care ghicesc un numar mai mic sau egal cu hash-ul sunt recompensate cu bitcoin. 

Iata un exemplu pentru a explica procesul. Sa spunem ca le rog prietenilor sa ghiceasca un numar intre 1 si 100 la care m-am gandit si notat pe o foaie de hartie. Prietenii mei nu trebuie sa ghiceasca numarul exact; trebuie doar sa fie prima persoana care ghiceste un numar mai mic sau egal cu numarul meu.

Daca ma gandesc la numarul 19 si un prieten vine cu 21, el pierde pentru ca 21 este mai mare decat 19. Dar daca cineva ghiceste 16 si un alt prieten ghiceste 18, atunci acesta din urma castiga pentru ca 18 este mai aproape de 19 decat de 16. In termeni foarte simpli, puzzle-ul matematic pentru minerit bitcoin este aceeasi situatie descrisa mai sus, cu exceptia numerelor hexazecimale de 64 de cifre si a miilor de sisteme de calcul.

Ce este dificultatea in minerit?

Unul dintre termenii pe care ii veti intalni adesea in literatura de minerit bitcoin este dificultatea in minerit. Dificultatea de minerit se refera la dificultatea de a rezolva puzzle-ul matematic si de a genera bitcoin. Dificultatea minarii influenteaza rata la care sunt generati bitcoinii. 

Dificultatea de minerit se schimba la fiecare 2.016 blocuri sau aproximativ la fiecare doua saptamani. Nivelul de dificultate care urmeaza depinde de cat de eficienti au fost minerii in ciclul precedent. De asemenea, este afectat de numarul de noi mineri care s-au alaturat retelei Bitcoin, deoarece creste rata de hash sau cantitatea de putere de calcul utilizata pentru a extrage criptomoneda. In 2013 si 2014, pe masura ce pretul bitcoin a crescut, mai multi mineri s-au alaturat retelei sale, iar timpul mediu pentru a descoperi un bloc de tranzactii a scazut la noua minute de la 10 minute. 

Dar si contrariul poate fi adevarat. Adica, cu cat exista mai multi mineri care concureaza pentru o solutie, cu atat problema va deveni mai dificila. Daca puterea de calcul este luata de pe retea, dificultatea se ajusteaza in jos pentru a usura mineritul.  

Nivelul de dificultate pentru minerit in august 2020 a fost de peste 16 trilioane. Adica, sansele ca un computer sa produca un hash sub tinta sunt de 1 la 16 trilioane. Pentru a pune acest lucru in perspectiva, aveti de aproximativ 44.500 de ori mai multe sanse sa castigati jackpotul Powerball cu un singur bilet de loterie decat sa alegeti hash-ul corect la o singura incercare.

Care sunt economia minarii Bitcoin?

La sfarsitul zilei, mineritul bitcoin este o afacere. Profiturile generate din productia sa — bitcoin — depind de investitia facuta in intrarile sale. 

Exista trei costuri principale ale mineritului bitcoin: 

• Electricitate: aceasta este puterea care conduce sistemele dumneavoastra miniere 24/7. Poate ajunge la o factura substantiala. Potrivit unor estimari, electricitatea este responsabila pentru pana la 90% din costurile minarii bitcoin. Cand considerati ca procesul consuma la fel de multa energie electrica ca anumite tari, costurile se pot dovedi destul de mari. 
• Sisteme de minerit: Spre deosebire de naratiunea populara, computerele desktop si sistemele obisnuite de jocuri nu sunt potrivite sau eficiente pentru mineritul bitcoin. Procesul poate incalzi astfel de sisteme si poate cauza probleme de latime de banda intr-o retea de acasa. Sistemele de cip integrat specific aplicatiei (ASIC), care sunt masini personalizate pentru minerit de bitcoin, sunt principala investitie in infrastructura pentru minerii de bitcoin. Gama de preturi pentru astfel de masini poate varia intre 4.000 USD si 12.000 USD. Chiar si cu costuri atat de mari, un singur sistem echipat cu ASIC genereaza mai putin de un singur bitcoin. Minerii Bitcoin organizeaza mii de sisteme ASIC in pool-uri de minerit care ruleaza 24/7 pentru a genera numarul hexazecimal de 64 de cifre necesar pentru a rezolva un puzzle hash. 
• Infrastructura retelei: Vitezele retelei nu fac o diferenta semnificativa in procesul de extragere a bitcoin. Cu toate acestea, este important sa aveti o conexiune la internet disponibila 24/7 fara intreruperi. Conexiunea ar trebui sa aiba, de asemenea, latenta de la bazinele miniere din apropiere. Retelele dedicate reduc dependenta externa si asigura minimizarea latentei. Deconectarea nu opreste neaparat procesul de sincronizare a tranzactiilor. Dar poate face ca procesul sa consume mult timp si, eventual, sa fie predispus la erori dupa reluarea conexiunii.

Costurile totale pentru aceste trei intrari ar trebui sa fie mai mici decat productia – in acest caz, pretul bitcoin – pentru ca minerii sa genereze profituri din afacerea lor. Avand in vedere pretul in crestere vertiginos al bitcoin, ideea de a crea propria criptomoneda ar putea suna ca o propunere atractiva.

Cu toate acestea, in ciuda a ceea ce va spun sustinatorii Bitcoin, extragerea criptomonedei nu este un hobby de niciun fel. Este o afacere costisitoare, cu o mare probabilitate de esec. Asa cum este ilustrat in sectiunea privind dificultatea minarii, nu exista nicio garantie ca veti castiga recompense bitcoin chiar si dupa ce ati cheltuit cheltuieli si efort considerabile. Agregarea sistemelor de minerit pentru a conduce o afacere mica care extrage bitcoin ar putea oferi o cale de iesire. Cu toate acestea, chiar si astfel de afaceri sunt la cheremul preturilor volatile ale criptomonedei. Daca pretul criptomonedei se prabuseste, asa cum a facut-o in 2018, atunci devine neeconomic sa rulezi sisteme de minerit bitcoin, iar micii mineri vor fi fortati sa iasa din afaceri. Scaderea numarului de bitcoini acordate minerilor la fiecare patru ani face ca activitatea sa fie si mai neatragatoare.

Avand in vedere dificultatea considerabila inerenta economiei minarii bitcoin, activitatea este acum dominata de marile companii miniere care au operatiuni pe mai multe continente. AntPool, cea mai mare companie de minerit bitcoin din lume, gestioneaza pool-uri de minerit in multe tari. Multe companii miniere de bitcoin au devenit si ele publice, desi evaluarile lor sunt relativ modeste.

Cata energie electrica foloseste procesul de minerit bitcoin?

Pentru cea mai mare parte a scurtei istorii a Bitcoin, procesul sau de extragere a ramas un proces consumatoare de energie. In deceniul de dupa lansare, mineritul bitcoin a fost concentrat in China, o tara care se bazeaza pe combustibili fosili precum carbunele pentru a produce cea mai mare parte a energiei electrice. Deloc surprinzator, costurile astronomice ale energiei miniere de bitcoin au atras atentia activistilor impotriva schimbarilor climatice, care dau vina pe activitate pentru cresterea emisiilor. Potrivit unor estimari, procesul de minerit al criptomonedei consuma la fel de multa energie electrica ca tari intregi. Dar sustinatorii bitcoin au lansat studii care sustin ca criptomoneda este alimentata in mare parte de surse regenerabile de energie. Puteti citi mai multe despre dezbatere aici.

Un lucru de retinut despre aceste studii este ca se bazeaza pe presupuneri si pe date auto-raportate din bazinele miniere. De exemplu, un raport Coinshares din 2019 face mai multe ipoteze cu privire la sursele de energie pentru mineri incluse in evaluarea lor asupra ecosistemului minier bitcoin.

Istoria mineritului Bitcoin

Doua evolutii au contribuit la evolutia si compozitia mineritului bitcoin asa cum este astazi. Prima este fabricarea de masini de minerit personalizate pentru bitcoin. Deoarece mineritul bitcoin este in esenta o presupunere, a ajunge la raspunsul corect inainte ca un alt miner are aproape totul de-a face cu cat de repede poate produce computerul tau hashes. In primele zile ale Bitcoin, computerele desktop cu procesoare obisnuite dominau mineritul bitcoin. Dar au inceput sa ia mult timp pentru a descoperi tranzactii in reteaua criptomonedei, deoarece nivelul de dificultate al algoritmului a crescut cu timpul. Potrivit unor estimari, ar fi durat „in medie cateva mii de ani” folosind procesoarele pentru a gasi un bloc valid la nivelul de dificultate de la inceputul anului 2015.

De-a lungul timpului, minerii si-au dat seama ca placile grafice, cunoscute si sub numele de unitati de procesare grafica (GPU), erau mai eficiente si mai rapide la minerit. Dar au consumat multa energie pentru sistemele hardware individuale care nu erau cu adevarat necesare pentru extragerea criptomonedei. Matricele de porti programabile in camp (FPGA), un tip de GPU, au reprezentat o imbunatatire, dar au suferit de aceleasi dezavantaje GPU-urile. 

In zilele noastre, minerii folosesc masini de minerit personalizate, numite mineri ASIC, care sunt echipate cu cipuri specializate pentru extragerea bitcoin mai rapida si mai eficienta. Ele costa oriunde de la cateva sute la zeci de mii de dolari. Astazi, mineritul bitcoin este atat de competitiv incat poate fi realizat profitabil doar cu cele mai moderne ASIC-uri. Cand utilizati computere desktop, GPU-uri sau modele mai vechi de ASIC, costul consumului de energie depaseste efectiv veniturile generate. Chiar si cu cea mai noua unitate la dispozitia dumneavoastra, un computer este rareori suficient pentru a concura cu pool-urile de minerit – grupuri de mineri care isi combina puterea de calcul si impart bitcoinul extras intre ei.

Furcile Bitcoin au influentat, de asemenea, structura retelei de mineri bitcoin. Intre 1 din 16 trilioane de sanse, nivelurile de dificultate de scalare si reteaua masiva de utilizatori care verifica tranzactiile, un bloc de tranzactii este verificat aproximativ la fiecare 10 minute. Dar este important sa ne amintim ca 10 minute este un obiectiv, nu o regula.

Reteaua Bitcoin poate procesa in prezent putin sub patru tranzactii pe secunda, tranzactiile inregistrate in blockchain la fiecare 10 minute. Prin comparatie, Visa poate procesa undeva in jur de 65.000 de tranzactii pe secunda. Pe masura ce reteaua de utilizatori Bitcoin continua sa creasca, totusi, numarul de tranzactii efectuate in 10 minute va depasi in cele din urma numarul de tranzactii care pot fi procesate in 10 minute. In acel moment, timpii de asteptare pentru tranzactii vor incepe si vor continua sa fie mai lungi, cu exceptia cazului in care se face o modificare a protocolului Bitcoin.

Aceasta problema din centrul protocolului Bitcoin este cunoscuta sub numele de scalare. Desi minerii de bitcoin sunt in general de acord ca trebuie facut ceva pentru a aborda scalarea, exista mai putin consens cu privire la modul de a face acest lucru. Au fost propuse doua solutii majore pentru a aborda problema de scalare. Dezvoltatorii au sugerat fie crearea unui strat secundar „in afara lantului” de Bitcoin, care ar permite tranzactii mai rapide, care pot fi verificate ulterior de blockchain, fie cresterea numarului de tranzactii pe care fiecare bloc le poate stoca. Cu mai putine date de verificat per bloc, prima solutie ar face tranzactiile mai rapide si mai ieftine pentru mineri. Al doilea s-ar ocupa de scalare, permitand procesarea mai multor informatii la fiecare 10 minute prin cresterea dimensiunii blocului.

In iulie 2017, minerii de bitcoin si companiile miniere care reprezinta aproximativ 80% pana la 90% din puterea de calcul a retelei au votat pentru incorporarea unui program care sa scada cantitatea de date necesara pentru verificarea fiecarui bloc.

Programul pe care minerii l-au votat pentru a-l adauga la protocolul Bitcoin se numeste martor segregat sau SegWit. Acest termen este o amalgamare intre segregat, adica separat si martor, care se refera la semnaturile unei tranzactii Bitcoin. Martorul segregat inseamna, deci, sa separati semnaturile tranzactiilor dintr-un bloc si sa le atasati ca un bloc extins. Desi adaugarea unui singur program la protocolul Bitcoin poate sa nu para prea mult in calea unei solutii, s-a estimat ca datele de semnatura reprezinta pana la 65% din datele procesate in fiecare bloc de tranzactii.

La mai putin de o luna mai tarziu, in august 2017, un grup de mineri si dezvoltatori a initiat un hard fork, lasand reteaua Bitcoin sa creeze o noua moneda folosind aceeasi baza de cod ca Bitcoin. Desi acest grup a fost de acord cu necesitatea unei solutii pentru scalare, ei s-au ingrijorat ca adoptarea tehnologiei SegWit nu va aborda pe deplin problema de scalare.

In schimb, au mers pe a doua solutie de crestere a numarului de tranzactii pe care le poate stoca fiecare bloc. Moneda rezultata, numita Bitcoin Cash, a marit dimensiunea blocului la 8MB pentru a accelera procesul de verificare pentru a permite o performanta de aproximativ 2 milioane de tranzactii pe zi.

Concluzia

Miningul Bitcoin este un proces consumator de energie, cu sisteme de minerit personalizate care concureaza pentru a rezolva puzzle-uri matematice. Minerul care rezolva primul puzzle-ul este recompensat cu bitcoin. Procesul de extragere bitcoin confirma, de asemenea, tranzactiile din reteaua criptomonedei si le face de incredere.

Desi minerii individuali care folosesc sisteme desktop au jucat un rol in primele zile ale criptomonedei, ecosistemul de minerit bitcoin este dominat de marile companii miniere care administreaza pool-uri de minerit raspandite in multe zone geografice. Miningul Bitcoin este, de asemenea, controversat, deoarece foloseste cantitati astronomice de energie. Odata cu cresterea gradului de constientizare a schimbarilor climatice, cativa mineri au mutat operatiunile in regiuni care folosesc surse regenerabile de energie pentru a produce electricitate.