Kopanie kryptowalut to nic innego, jak dzielenie się mocą obliczeniową uczestników sieci zaangażowanych w tworzenie kolejnych coinów. “Kopanie” to polskie tłumaczenie angielskiego terminu „mining” pochodzącego od czasownika „to mine”, co oznacza “wydobywać”. Bezpieczeństwo w tym systemie zapewnia mechanizm znany jako publiczny i współdzielony rejestr transakcji – blockchain.
W przypadku Bitcoina mniej więcej co 10 minut system tworzy nowy blok z transakcjami oczekującymi na zatwierdzenie, które później dodaje się do łańcucha. Tak więc wydobycie możemy określić jako proces dodawania nowych bloków do blockchaina. W zamian za udostępnioną moc obliczeniową system wynagradza górników kryptowalutowych prowizjami oraz możliwością otrzymania udziałów w nowo utworzonych Bitcoinach. Nowe jednostki BTC są rozdzielane losowo, ale im większą mocą obliczeniową dysponuje “kopalnia” lub “farma”, tym większe jest prawdopodobieństwo trafienia bloku.
Górnictwo jest niezwykle kosztownym i skomplikowanym przedsięwzięciem, zarówno pod względem zużycia procesora, jak i energii, nie wspominając o coraz bardziej rygorystycznych przepisach. Maksymalna liczba Bitcoinów możliwych do wydobycia wynosi 21 milionów, lecz z czasem staje się ono coraz trudniejsze. To dlatego, że nagroda za utworzenie nowego bloku jest systematycznie zmniejszana o połowę w procesie zwanym “halvingiem”. Stopniowa redukcja nagrody miała zapewnić większą stabilność kryptowaluty i ochronę przed inflacją oraz zapobiec jej wyczerpaniu się. Niższe nagrody i mniejsza dostępność nowych Bitcoinów teoretycznie powinny sprawić, że korzystniej będzie zarabiać na prowizjach handlowych niż na wydobyciu.
Kopanie Bitcoinów
Jak już wiemy, sieć stale tworzy pewną liczbę BTC i losowo rozdziela je między aktywnych uczestników procesu walidacji bloku. Każdy blok zawiera transakcje z ostatnich 10 minut i jest powierzony jednemu górnikowi. Górnik instaluje na swoim sprzęcie oprogramowanie kryptograficzne do “hashowania”, które przetwarza dane transakcji BTC i dodaje do nich wybieraną losowo wartość zwaną “nonce”. Wartość ta, w połączeniu z danymi bloku, tworzy ciąg alfanumeryczny zwany “hashem”. Aby obliczyć zawartość ciągu hash, górnik musi wykonać wiele obliczeń i prób, dzięki czemu uzyskuje liczne “nonces”.
Przeprowadzenie wielu prób to jedyny możliwy sposób na znalezienie rozwiązania. Te skomplikowane i unikalne obliczenia kryptograficzne nazywane są algorytmem konsensusu Proof-of-Work. Co istotne, system ten jest zbyt złożony, aby można było go podrobić. W procesie obliczania nowego bloku dodawany jest również hash poprzedniego bloku, który wraz z nonce i danymi nowego bloku generuje hash bieżącego bloku. W ten sposób bloki transakcji są ze sobą powiązane poprzez współdzielenie hasha (koniec jednego bloku pokrywa się z początkiem następnego).
Haker, który chciałaby zmienić jedną lub więcej wcześniejszych transakcji, musiałaby stworzyć nowy blok z innym skrótem, który zostałby natychmiast rozpoznany i odrzucony przez inne węzły. Po zatwierdzeniu ciągu znaków blok transakcji jest zatwierdzany i dodawany do łańcucha. Jednym z celów modelu Proof-of-Work jest zapobieganie podwójnemu wydawaniu (ang. double spending), tj. przenoszeniu Bitcoinów do dwóch portfeli jednocześnie w ramach tej samej transakcji.
Każdy węzeł, czyli uczestnik sieci, rywalizuje o to, aby jako pierwszy rozwiązać zagadkę kryptograficzną Proof-of-Work i dodać nowy blok do sieci. Gdy mu się to uda – odbiera swoją nagrodę. Natomiast im większa łączna moc obliczeniowa zostanie wprowadzona do systemu, tym trudniejsze stają się kalkulacje. I odwrotnie: im mniej górników bierze udział w procesie, tym mniejsza jest jego złożoność. W ten sposób interwał tworzenia bloków wynosi zawsze około 10 minut, a wydobycie może być kontynuowane nawet przy zmniejszonej mocy obliczeniowej.
Sieć pozostaje niezawodna tak długo, jak długo jest rozproszona. Nawet gdyby komuś się udało wyprodukować fałszywy blok, jedynym sposobem na jego zatwierdzenie byłoby uzyskanie większości mocy obliczeniowej całej sieci. Choć niektóre wiadomości wskazują, że możliwa jest centralizacja znacznej mocy obliczeniowej, ryzyko powstania monopolu Bitcoina wydaje się wciąż dość odległe.
Pool mining
Pierwsze farmy ASiC zaczęły powstawać w Singapurze i Chinach w okolicach 2013 roku na obszarach, gdzie niskie temperatury oraz obecność elektrowni wodnych sprawiły, że eksploatacja urządzeń była tańsza i bardziej efektywna. Z czasem centralizacja okazała się korzystna, a praktyka pool mining rozpowszechniła się na całym świecie.
Pule, czyli kopalnie, to grupy górników, którzy łączą swoją moc obliczeniową, aby zmaksymalizować szanse na zdobycie nowych Bitcoinów generowanych w sieci. Uzyskane w ten sposób środki są następnie rozdzielane między uczestników proporcjonalnie do zasobów udostępnionych do ich wydobycia. Oprogramowanie górnicze do pobrania lub kontrakty na wydobywanie w chmurze są nadal dostępne, chociaż wydobywanie Bitcoinów w domu stało się niezwykle kosztowne i w większości przypadków zostało porzucone.