Крипто-майнінг є важливим аспектом операцій з криптовалютами, оскільки він генерує нові монети, підтверджує транзакції та додає нові блоки до ланцюжка блоків блокчейну через мережу децентралізованих вузлів або валідаторів за допомогою алгоритму консенсусу. Ці мережі вузлів підтверджують та реєструють транзакції, які чекають на включення до бази даних блокчейну.

У зв'язку з зростанням складності видобутку блоків (це для Proof of Work, PoW) та великим попитом на обчислювальну потужність, яка перевищує можливості окремої особи; компанії та групи об'єднують ресурси, створюючи «майнінгові пули», щоб чітко впоратися з постійно зростаючою складністю криптовалютного видобутку. Проте це не стосується Proof of Work, (PoS), для якого власники монет мають ставити свої монети, щоб стати валідаторами. Однак криптовалютний майнінг в основному має дві функції; генерування нових монет та перевірка / додавання нових блоків транзакцій в блокчейн.

У великій мірі безпека блокчейну залежить від діяльності майнінгу. Так, майнери у PoW використовують високоспеціалізовані комп'ютери з постійним живленням електроенергії, а валідатори у PoS ставлять певну кількість криптовалюти для підтвердження транзакцій та забезпечення безпеки блокчейну та його децентралізованого характеру.

У цій статті буде обговорено концепцію криптомайнінгу з особливим акцентом на два найпопулярніші алгоритми консенсусу — доказ роботи (PoW) та доказ ставки (PoS).

Дослідження криптовалютного майнінгу: Особлива увага на майнінг біткоїнів

На початкових етапах майнінгу біткоїн виконувалося фізичними особами за допомогою персональних комп'ютерів для обробки та підтвердження транзакцій у блокчейні, але з роками вартість і складність всього процесу зросли, що вимагало від компаній та майнінгових пулів продовжувати операцію.

Ці спеціалізовані компанії або пули намагаються вирішити складні математичні обчислення, необхідні для підтвердження криптовалютних транзакцій та додавання блоків до бази даних блокчейну. І як винагорода за виконану роботу ці комп'ютери отримують певну кількість новоствореної монети. Ця винагорода була запрограмована на подвоєння через кожні чотири роки життєвого циклу блокчейну доказу роботи (PoW), такого як Bitcoin та Litecoin. Давайте коротко поговоримо про подвоєння винагороди за блоки, використовуючи Bitcoin як приклад.

Зменшення Bitcoin

Зменшення винагороди за видобуток біткоіна - це систематичне зменшення загальних витрат на видобуток одного блоку біткоіна один раз за чотири роки життєвого циклу блокчейну. Іншими словами, це половина винагороди, яку отримують майнери за підтвердження транзакцій та генерування блоку біткоїна.

Наприклад, Bitcoin (BTC) та Litecoin (LTC) проходять блокчейн-поділку один раз у чотири роки. Bitcoin пережив свою першу подію поділки 28 листопада 2012 року на висоті блоку 210 000, коли винагорода для майнерів скоротилася з 50 BTC до 25 BTC. Після другої події поділки, 9 липня 2016 року на висоті блоку 420 000, винагорода за блок скоротилася до 12,5 BTC з 25 BTC, оскільки складність видобутку зросла, а також збільшилася кількість майнерів.

Третє і найновіше зменшення нагороди за блок Bitcoin відбулося 11 травня 2020 року на висоті блоку 630 000, що призвело до зменшення нагороди за блок до 6,25 BTC. Наступне очікуване зменшення нагороди за блок Bitcoin відбудеться в 2024 році, і відлік вже почався.

Основною причиною половину Біткойна є збільшення його стійкості на ринку, боротьба з інфляцією та зміцнення його ринкової цінності як дефляційної валюти. Інфляція завжди була великою проблемою у фінансовій галузі, і метою Біткойна є чітко вирішити негативні події 2008 року (це глобальна рецесія). Більшість механізмів згоди на роботу (PoW) здійснюють зменшення винагороди за блок, так само, як Біткойн. Давайте швидко розглянемо зменшення винагороди за блок в Litecoin.

Зменшення Litecoin

Litecoin є однією з провідних криптовалют у галузі і була запущена в 2011 році для надання ​​відповідної альтернативи Bitcoin. Litecoin пережив дві події зменшення винагород за блок. Перша відбулася 25 серпня 2015 року на висоті блоку 840 000, і винагорода за блок знизилася з 50 LTC до 25 LTC. Друга відбулася 5 серпня 2019 року на висоті блоку 1 680 000, і поточна винагорода за блок становить 12.5 LTC, яка скоротиться до 6.25 LTC до наступного зменшення винагороди за блок у Litecoin, запланованого на 3 серпня 2023 року. Ця подія зменшення винагороди відбулася вже двічі.

Зменшення винагороди за блок Litecoin зменшує інфляцію вдвічі від початкової ставки, тим самим збільшуючи вартість та покупну силу монети. Швидкість інфляції Litecoin на рік становить 3,72% після події зменшення, що відбулася у 2019 році. Очікується, що вона знизиться до 1,80% на рік на наступній події зменшення винагороди за блок. Ціна на монету очікується, що зросте на наступному зменшенні винагороди, якщо попит на монету зросте.

Алгоритми Консенсусу: Доказ роботи (PoW) та Доказ власності (PoS)

Технологія блокчейн - це децентралізована система, яка використовує алгоритми консенсусу для генерації монет, підтвердження транзакцій та додавання блоків транзакцій до блокчейну.

Алгоритм консенсусу дуже важливий для збереження та безпеки блокчейну, оскільки він запобігає випадкам подвійного витрачання та підтвердженню незаконних транзакцій. Кожен підтверджений блок транзакцій має часову мітку з криптографічним хешем при додаванні до блокчейну.

Отже, у простих термінах, алгоритм консенсусу - це процес, у якому децентралізована мережа комп'ютерів або вузлів досягає угоди щодо значення даних або стану мережі. Зазвичай для цього потрібно, щоб принаймні 51% вузлів прийняли значення даних. Таким чином, він забезпечує угоду між децентралізованими комп'ютерами в розподіленій піринговій мережі, забезпечуючи збереження та безпеку системи, а також записів даних. Зазвичай алгоритми консенсусу замінюють потребу у централізованій сутності або сторонньому учаснику.

Далі, алгоритми консенсусу широко використовуються в технології блокчейн, а також в кількох секторах, таких як управління ланцюгом постачання, розумні енергетичні мережі, контроль безпілотних повітряних суден, таких як дрони, тощо. У цьому розділі ми розглянемо провідні механізми консенсусу в технології блокчейн, такі як механізм доказу роботи (PoW) та алгоритми доказу ставки (PoS).

Доказ роботи (PoW)

Алгоритм доказу роботи - перша система угоди між вузлами, що використовується в блокчейні, і є синонімом для блокчейну біткойна - хоча інші блокчейни використовують PoW, такі як Litecoin.

Алгоритм консенсусу PoW включає децентралізовану мережу комп'ютерів та вузлів, які конкурують у вирішенні головоломки або складного математичного рівняння, знаходячи криптографічний хеш певного блоку. Участь взятий вузол намагається вирішити головоломку, випадково вгадуючи різні значення nonce, які відповідають складності. Вузол, який успішно вирішує головоломку, отримує винагороду, зазвичай у криптовалюті.

Крім того, дані транзакції та значення nonce вводяться в хеш-функцію, тоді як відповідне рішення або вихідний хеш (криптографічний хеш) повинні відповідати складності. Таким чином, мережа вузлів використовує дуже велику обчислювальну потужність для вирішення проблеми, тим самим виробляючи криптографічний хеш, який відповідає складності, отже причина терміну «робота».

Bitcoin використовує хеш-функцію SHA - 256 для вирішення криптографічних головоломок.

Алгоритм PoW вважається "неефективним" та дуже дорогим у експлуатації через велику кількість споживаної електроенергії в обчислювальній потужності та займає багато часу (10 хвилин), щоб успішно добути один біткоїн або додати блок транзакцій до блокчейну. Це бачиться багатьма як велике зазіхання, і екологи часто критикують майнінг біткоїнів через негативний вплив на навколишнє середовище та глобальний клімат. Це призвело до повного заборони майнінгу біткоїнів в деяких країнах, таких як Китай, Болівія, Бангладеш, Катар та Марокко.

Проте останні технологічні інновації — і відповідно до першого закону термодинаміки, згідно з яким енергію не можна створити або знищити, але можна перетворити з однієї форми в іншу — призводять до зростання кількості компаній, які виробляють пристрої, які можуть перетворювати велику енергію майнінгу на тепло для наших домів та будівель взимку.

Доказ власності (PoS)

Висока обчислювальна потужність PoW, необхідна для вирішення складних математичних головоломок, і тривалість часу, витраченого на відкриття криптографічного хешу, породила близьку альтернативу Proof of Stake (PoS). Алгоритм консенсусу PoS не потребує обчислювальних ресурсів (спеціалізованого обладнання та електроенергії) для видобутку блоків. Замість цього власники криптовалюти можуть стейкати свою монету для участі в синхронізації даних, валідації транзакцій та додавання блоків до блокчейну. Також, стейкінг-пули дозволяють власникам невеликої кількості монет стейкати / блокувати свої монети в пул для можливості заробляти на комісійному зборі.

Фактично, власники монет блокують частку своєї криптовалюти в гаманці, а потім налаштовують унікальний валідатор вузла. Протокол криптовалюти випадковим чином вибирає валідатора для підтвердження транзакцій та перевірки блоків. Вибір валідатора залежить від кількості загального обсягу монет та тривалості заблокованої монети. Блоки перевіряються більш ніж одним валідатором та винагороджуються комісією за транзакцію. Валідатори повинні підтверджувати та додавати точні блоки до блокчейну, щоб уникнути втрати частки своєї ставки або навіть всієї ставки.

PoS споживає менше кількості електроенергії, тому він дружній до навколишнього середовища і дешевший у експлуатації, порівняно з PoW. Основним недоліком вважається те, що віриться, що PoS пропонує менше безпеки, ніж PoW, оскільки валідатор з найбільшою кількістю монет, які він ставить, непереборно контролює, яка транзакція схвалена та додана до блокчейну. Це скасовує функцію децентралізації блокчейну.

Спочатку Ethereum використовував алгоритм PoW для підтвердження транзакцій, але нещодавно перейшов на PoS з метою скорочення великого споживання електроенергії та часу, необхідного для видобуття блоку. Таким чином, за алгоритмом PoS Ethereum 2.0 вимагає від власників монет залучати 32 ETH для вибору в якості валідатора.

Як працює майнінг: особливий акцент на алгоритм доказу роботи Bitcoin

Під час майнінгу Bitcoin майнери перевіряють транзакції, розв'язуючи або хешуючи набір математичних рівнянь або алгоритмів, пов'язаних з транзакціями, за допомогою складних комп'ютерів та великих обсягів електроенергії. Ці транзакції записуються в блок, при цьому кожен блок має унікальний хеш, пов'язаний з наступним блоком за допомогою криптографічної техніки. Зміна хешу конкретного блоку навмисно змінює хеш наступних блоків, тим самим роблячи всю мережу блокчейн недійсною.

NB: Block Hash - це алфавітно-цифровий рядок букв та цифр, який приховує дані про транзакції та ідентифікацію користувача, створений за допомогою хеш-функції - Bitcoin використовує SHA-256.

Зростаюча складність у майнінгу крипто є результатом складного процесу хешування блоку, що означає, що потрібна велика кількість обчислювальних ресурсів для вирішення цих математичних криптографічних обчислень та виявлення транзакції або хешу блоку.

Для майнінгу Bitcoin необхідне обладнання включає в себе:

• Спеціалізований апаратний пристрій:Це пристрої, спеціально побудовані для майнінгу криптовалют, таких як графічний процесор (GPU), SSD для криптомайнінгу, програмовані інтегральні схеми (ASIC), і недавно запущені чіпи з програмованими воротами (FPGA).

  Це обладнання виконує певні типи обчислювальних операцій, необхідних для майнінгу. Це відступлення від використання звичайних домашніх комп'ютерів та графічних карток споживачів.

Важливо зауважити, що ці пристрої не підходять для домашнього середовища, оскільки вони споживають велику кількість електроенергії. Вони дуже шумні і виділяють великий обсяг енергії в навколишнє середовище.

• Програмні застосунки:Це спеціалізовані програмні додатки, які працюють на комп'ютерах і швидко виконують гірничі роботи. Вони перевіряють та реєструють транзакції в блоках, які надсилаються до мережі вузлів/гірників для підтвердження перед додаванням до блокчейну. Потрібне програмне забезпечення для використання: ECOS, BeMine, Kryptex Miner Awesome Miner, Easy Miner та Pionex. Крім того, це програмне забезпечення розраховує винагороду за майнінг та переказує її на вашу адресу гаманця.
• Постачання Електроенергії: Криптовалютний майнінг вимагає стабільного постачання електроенергії для живлення включених комп'ютерів. Таким чином, щоб побороти витрати на енергію, майнери зазвичай розміщують ферми для майнінгу біля електростанцій тощо.

Тем не менш, технічні знання дуже важливі для встановлення різного обладнання та перевірки їх оптимальної продуктивності.

Фактори, що впливають на криптовалютний майнінг

• Вартість електроенергії: Це є серйозною проблемою в криптовалютному майнінгу. Висока вартість електроенергії, необхідна для живлення апаратного забезпечення, в основному знижує прибуток майнерів. Для майнінгу криптовалюти потрібні величезні обсяги електроенергії.
• Високі витрати на апаратне забезпечення: Більшість пристроїв для майнінгу, такі як ASIC, дуже дорогі, що робить менш привабливим для роздрібних майнерів займатися крипто-майнінгом.
• Зростаюча складність у майнінгу: Оскільки технологія блокчейну стає свідком більшої адаптації, так само зростає попит на криптовалюту та інші цифрові активи. На даний момент криптовалюта набуває широкої популярності, зростає попит на цифрову валюту. З цим всплеском, майнери конкурують за те, щоб добути більше криптовалюти, отже збільшується складність майнінгу.
• Зменшення винагород для майнерів: Зі збільшенням конкуренції в галузі майнінгу та складності блоку поступово зменшується винагорода для майнерів.

Ризики, пов'язані з майнінгом криптовалют

Одним із поширених викликів, з якими стикаються багато людей, є оперативні витрати, особливо вартість постачання стабільної електроенергії. Це саме по собі значно знижує бажання роздрібних майнерів. В деяких країнах витрати є дуже високими, тому криптовалютні майнери ризикують не отримати прибуток, оскільки їхня оперативна вартість значно перевищує доходи від інвестицій.

Один з можливих варіантів - це посилання на шахти біля електростанцій або в промисловому поселенні та використання їхнього великого джерела енергії.

Також вартість придбання сучасного обладнання (ASICs) є величезною і ще більше обмежує кількість людей, які займаються майнінгом Bitcoin. Це не означає, що ви не можете майнити Bitcoin на своєму ПК, але для того, щоб мати конкурентну перевагу у виграші блокової винагороди, вам потрібно мати ASIC, пристрій, спеціально призначений для криптовалютного майнінгу.

Зі створенням майнінгових пулів та майнінгових ферм роздрібні майнери можуть надати частину своєї обчислювальної потужності або гірничого обладнання та отримати частку від блокової винагороди майнінгового пулу.

Крім того, більшість цих пристроїв для майнінгу викликають серйозне забруднення навколишнього середовища, таке як шум та викидання великої кількості тепла в навколишнє середовище, що призводить до глобального потепління. Вихідом є перенаправлення цієї корисної теплової енергії для опалення будинків, офісів та будівель взимку.

Висновок

Майнінг криптовалют - це варта справа, оскільки великою мірою сприяє підтримці та безпеці блокчейну, а також підтверджує та реєструє транзакції в реєстрі блокчейну. Майнери отримують винагороди за блоки в PoW, тоді як валідатори беруть комісію за транзакції в PoS.

Важливо розуміти переваги та недоліки роботи криптовалютного майнінгу та окупність інвестицій. Для максимізації прибутків у PoW майнерам потрібне високоякісне обладнання, дешеве постачання електроенергії та технічні знання, тоді як у PoS валідаторам потрібно відкладати великі суми монет, щоб мати конкурентну перевагу у становленні валідатором.