Cách hoạt động của hoạt động khai thác Bitcoin

Khai thác Bitcoin là quá trình khám phá các khối mới, xác minh các giao dịch và thêm chúng vào chuỗi khối Bitcoin. Đây là điều đó có nghĩa là gì, nó hoạt động như thế nào và tại sao nó lại quan trọng.

Theo nghĩa truyền thống, khai thác bitcoin bao gồm các bước tương tự liên quan đến khai thác tài nguyên khoáng sản; cụ thể là đòi hỏi một lượng lớn năng lượng, thời gian và tiền bạc để khám phá ra điều gì đó trước khi những người khác làm. Khi những người khai thác vàng sử dụng máy móc hạng nặng để tìm vàng, những người khai thác bitcoin sử dụng máy tính mạnh mẽ để “khám phá” các khối mới để thêm vào chuỗi khối Bitcoin.

Mỗi khi một khối mới được phát hiện, người khai thác thành công được cấp quyền điền vào khối đó bằng dữ liệu giao dịch mới. Đổi lại cho việc dành thời gian và nguồn lực để thực hiện nhiệm vụ này, những người khai thác chiến thắng sẽ nhận được một lượng bitcoin mới được khai thác miễn phí được gọi là “phần thưởng khối” cũng như bất kỳ khoản phí nào liên quan đến các giao dịch mà họ lưu trữ trong các khối mới.

Quá trình khai thác là cách dữ liệu giao dịch mới được thêm vào chuỗi khối Bitcoin và điều chỉnh cách bitcoin mới đi vào lưu thông.

Làm cách nào để các thợ đào bitcoin khám phá ra các khối mới?
Để xác thực và thêm các giao dịch mới vào blockchain, các thợ đào phải cạnh tranh với nhau bằng cách sử dụng thiết bị máy tính chuyên dụng. Họ sử dụng thiết bị của mình để tạo ra các mã có độ dài cố định được gọi là “mã băm” (xem bên dưới.) Để khám phá khối tiếp theo, người khai thác phải tạo một mã băm có số lượng 0 bằng hoặc cao hơn ở phía trước của nó so với “mục tiêu băm. ”

Băm mục tiêu là một mã thập lục phân gồm 64 chữ số (bao gồm các số 0-9 và các chữ cái AF) mà tất cả các thợ đào đang cố gắng lấy bên dưới để khám phá khối tiếp theo.

Như một điểm bắt đầu, tất cả các thợ đào lấy dữ liệu từ khối trước đó, được gọi là “tiêu đề khối” - chứa những thứ như dấu thời gian của khối, băm của dữ liệu khối trước đó và một không gian trống được gọi là “mật mã nonce. ” Hầu hết dữ liệu trong tiêu đề khối là cố định, có nghĩa là nó không thể thay đổi, ngoại trừ nonce. Một nonce có nghĩa là “một số chỉ được sử dụng một lần” và là một phần của tiêu đề khối trước đó mà các thợ đào được phép chỉnh sửa. Hãy nhớ rằng, chỉ cần thay đổi một bit đầu vào sẽ tạo ra một hàm băm hoàn toàn khác.

Phần khó khăn là, các hàm băm được tạo hoàn toàn ngẫu nhiên, có nghĩa là người khai thác không thể biết các hàm băm sẽ như thế nào trước khi họ tạo chúng. Vì vậy, nó chỉ đơn giản là một trường hợp thử và sai cho đến khi ai đó tìm thấy giá trị nonce phù hợp - được gọi là “nonce vàng”.

Đây là lý do tại sao các thợ đào phải đầu tư vào các máy tính sử dụng nhiều năng lượng, đặc biệt là các máy khai thác mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC), có thể tạo ra hàng nghìn tỷ băm mỗi giây.

Một cách dễ dàng để nghĩ về khai thác bitcoin là tưởng tượng mỗi khối mới là một chiếc rương kho báu với một ổ khóa kết hợp trên đó. Để nhận được phần thưởng khối bitcoin miễn phí bên trong và giành quyền thêm dữ liệu giao dịch mới vào đó (và thu các khoản phí liên quan), bạn phải tiếp tục xoay một trong các bánh xe số trên khóa (số mục tiêu băm.)

Dưới đây là một ví dụ về hàm băm mục tiêu có thể trông như thế nào:

0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee

Để biết khó khăn như thế nào để tạo một băm có nhiều số 0 ở phía trước hơn so với băm mục tiêu ở trên, hãy thử tự tạo một băm chiến thắng với trình tạo băm trực tuyến miễn phí này . Chỉ cần nhập bất cứ thứ gì bạn muốn vào hộp văn bản được cung cấp và xem nó có tạo ra một hàm băm với hơn 17 số không ở phía trước hay không!

Hàm băm là gì?
Hàm băm là một hàm toán học mật mã chuyển đổi bất kỳ thông báo hoặc dữ liệu đầu vào nào thành mã có độ dài cố định. Hãy coi nó như một kỹ thuật mã hóa trong đó các thông điệp được chuyển đổi theo phương pháp toán học thành một chuỗi số và chữ cái có độ dài cố định.

Các đầu ra có độ dài được thiết lập để không thể đoán kích thước của đầu vào. Ví dụ, hàm băm cho từ “chào” sẽ có độ dài chính xác bằng hàm băm của toàn bộ văn bản của cuốn sách Harry Potter.

Các hàm băm này không thể thay đổi được, có nghĩa là không thể hoàn nguyên hàm băm trở lại đầu vào ban đầu của nó. Đầu vào giống nhau cũng sẽ luôn tạo ra cùng một chuỗi các chữ cái và số. Ví dụ: băm của "hi" sẽ là cùng một mã mọi lúc. Mỗi mã được tạo ra cũng hoàn toàn duy nhất, có nghĩa là không thể tạo ra cùng một hàm băm với hai đầu vào khác nhau.

Trong trường hợp của Bitcoin, blockchain sử dụng Thuật toán băm bảo mật 256 hoặc SHA 256 để tạo đầu ra dài 256 bit hoặc 64 ký tự, bất kể kích thước của đầu vào.

Khai thác bitcoin thưởng như thế nào?
Đối với mỗi khối mới được thêm vào blockchain, giao thức - một tập hợp các quy tắc được lập trình thành Bitcoin - sẽ giải phóng một lượng cố định các đồng tiền mới được đúc cho người khai thác thành công. Hệ thống phần thưởng khối này tăng gấp đôi so với cơ chế phân phối Bitcoin.

Là một phần của các biện pháp được lập trình do Satoshi Nakamoto đưa ra để giảm đều đặn số lượng bitcoin được phát hành theo thời gian, số tiền được trao cho thợ đào sẽ bị cắt giảm khoảng 4 năm một lần, hoặc 210.000 khối, trong một quá trình được gọi là “Bitcoin Halving”. Năm 2009, phần thưởng khối là 50 BTC. Con số này đã giảm xuống còn 25 BTC vào năm 2013. Lần giảm một nửa gần đây nhất xảy ra vào năm 2020 và chứng kiến ​​phần thưởng khối giảm từ 12,5 BTC xuống 6,25 BTC.

Lưu ý rằng bitcoin có giới hạn nguồn cung tối đa là 21 triệu và chúng tôi đã có 18,7 triệu đồng đang lưu hành. Phần thưởng khối sẽ không còn được phân phối sau khi 21 triệu BTC đã được tung ra thị trường. Khi điều này xảy ra, các thợ đào sẽ chỉ có thể kiếm được phần thưởng từ phí giao dịch bitcoin.

Ngay cả với sự kết hợp của hai nguồn doanh thu này, không phải mọi thợ đào đều tạo ra lợi nhuận. Để đủ sống, thu nhập của thợ mỏ phải vượt quá số tiền chi cho điện và mua và bảo trì các giàn khai thác. Ngoài ra, khi độ khó khai thác tăng lên, các hoạt động khai thác lớn buộc phải mở rộng hoặc nâng cấp thiết bị của họ để duy trì lợi thế cạnh tranh. . Mỗi người khai thác đồng ý chia sẻ phần thưởng tùy theo sự đóng góp của mỗi người khai thác. Các mạng lưới thợ mỏ này được gọi là “các nhóm khai thác. ”

Khó khăn khi khai thác bitcoin
Một điều quan trọng cần biết về Bitcoin là khi Satoshi Nakamoto tạo ra giao thức, họ đã lập trình trong thời gian khám phá khối mục tiêu là 10 phút. Điều này có nghĩa là sẽ mất khoảng 10 phút để người khai thác tạo thành công mã chiến thắng để khám phá khối tiếp theo.

Vậy làm thế nào để mạng đảm bảo các khối mới được phát hiện sau mỗi 10 phút?

Giao thức Bitcoin có khả năng tự động tăng hoặc giảm độ phức tạp của quá trình khai thác tùy thuộc vào việc các khối được tìm thấy nhanh hay chậm.

Hai tuần một lần, giao thức Bitcoin sẽ tự động điều chỉnh hàm băm mục tiêu để giúp các thợ đào tìm các khối khó hơn hoặc dễ dàng hơn. Nếu họ mất quá nhiều thời gian (hơn 10 phút), độ khó sẽ giảm dần; dưới 10 phút, nó sẽ điều chỉnh lên trên. Cụ thể hơn, giao thức sẽ tăng hoặc giảm số lượng số không ở phía trước. Điều này nghe có vẻ không nhiều, nhưng chỉ cần thêm một số 0 duy nhất vào hàm băm mục tiêu sẽ khiến mã khó bị đánh bại hơn đáng kể và ngược lại.

Cuộc đàn áp vào năm 2021 đối với các hoạt động khai thác ở Trung Quốc đã khiến mạng lưới bitcoin gặp khó khăn khi giảm mạnh nhất trong lịch sử. Điều này sau đó dẫn đến việc các thợ đào bitcoin còn lại báo cáo doanh thu khai thác tăng đáng kể.

Thông qua hệ thống này, giao thức Bitcoin có thể duy trì thời gian khám phá khối gần 10 phút nhất có thể. Bạn có thể theo dõi độ khó khai thác của Bitcoin tại đây .

Mặc dù tích cực tham gia vào mạng lưới Bitcoin có thể là một liên doanh đáng giá, nhưng các yêu cầu về điện và phần cứng thường hạn chế khả năng sinh lời của nó - đặc biệt là đối với những người khai thác có nguồn lực hạn chế.