Co oznacza trudność wydobycia kryptowalut?

Trudność wydobycia kryptowaluty takiej jak Bitcoin wskazuje, jak trudne i czasochłonne jest znalezienie odpowiedniego skrótu dla każdego bloku. 

 

Zrozumienie trudności kryptowalut

Bitcoin i inne kryptowaluty korzystające z blockchainów typu proof-of-work są utrzymywane dzięki procesowi wydobycia. Górnicy weryfikują transakcje dokonywane na blockchainie i pełnią obowiązki audytorów, aby zapobiec oszustwom i zapewnić legalność transakcji. Górnictwo zostało wymyślone przez założyciela bitcoina, Satoshi Nakamoto.

W tym systemie górnicy – którzy uruchamiają oprogramowanie kryptowaluty na swoich komputerach – konkurują ze sobą w celu znalezienia nowego bloku, dodając do łańcucha najnowszą partię danych o transakcjach. Gdy wystarczająca liczba transakcji zostanie zweryfikowana, do łańcucha dodawany jest nowy blok. Górnicy mogą otrzymywać wynagrodzenie za swoje wysiłki, ale zanim otrzymają rekompensatę, o ile w ogóle ją otrzymają, muszą spełnić jeszcze inne wymagania. Stopień mocy obliczeniowej potrzebnej do wydobycia bloku jest reprezentowany przez trudność kryptowaluty. Czas potrzebny na znalezienie nowego bloku jest uzależniony od poziomu trudności kryptowaluty i przypadku losowego.

Aby zmierzyć trudność kryptowalutową nowego bloku, ważne jest zrozumienie mocy hashowania, która reprezentuje łączną moc obliczeniową wykorzystywaną do wydobywania i przetwarzania transakcji w blockchainie.

Losowe hashe

Hash to kod alfanumeryczny używany do reprezentowania słów lub danych. Górnicy biorą partię danych transakcji i przepuszczają je przez algorytm haszujący – jednokierunkową funkcję, która – przy określonym zestawie danych – zawsze daje ten sam wynik, ale której wyniku nie można odwrócić, aby pokazać oryginalne dane. Algorytmy haszujące służą do tworzenia takich losowych kodów haszujących. Zanim nowe dane zostaną dodane do blockchaina, górnicy muszą rywalizować w celu uzyskania hasha, który jest niższy lub równy wartości liczbowej zwanej docelowym hashem.

Górnicy realizują proces haszowania, zmieniając jedną wartość, zwaną nonce – czyli liczbę używaną jednorazowo – i za każdym razem, gdy nonce jest zmieniany, tworzony jest nowy hash z własnym zestawem liczb. Nie ma możliwości przewidzenia, jaki będzie hash, a ponieważ każdy zestaw danych ma tylko jedno wyjście dla danej funkcji hashującej, górnicy muszą powtarzać proces dodawania nowego nonce do danych, dopóki nie osiągną wymaganego hasha.

Trudność kryptowaluty

Wymaganie, które musi spełnić hash, odpowiada trudności. Poprawny skrót musi być niższy od pewnej wartości docelowej ustalanej automatycznie (i okresowo korygowanej) przez protokół kryptowaluty. Im niższa wartość docelowa, tym więcej powtórzeń funkcji hashującej musi przejść górnik, aby uzyskać akceptowalny wynik – innymi słowy, tym wyższa trudność. Teoretycznie górnik może mieć szczęście i uzyskać poprawny skrót dla danego bloku już przy pierwszej próbie. Jednak z czasem wyższa trudność oznacza, że górnicy muszą przebrnąć przez średnio więcej niecek na blok.

Osoby prywatne i organizacje udostępniają swoją moc obliczeniową za pośrednictwem swoich platform wydobywczych, aby przetwarzać dane i tworzyć hashe. Siła haszowania sieci kryptowalutowej stanowi sumę szybkości haszowania wszystkich platform wydobywczych. Szybkość hashowania to liczba haszy, które można obliczyć w ciągu sekundy.

Ponieważ każdy hash jest tworzony losowo, mogą minąć miliony prób lub hashy, zanim zostanie osiągnięty docelowy poziom hashowania i nowe monety kryptowalutowe zostaną wybite dla górnika, któremu się udało. Dopiero wtedy transakcje są dodawane do nowego bloku w łańcuchu bloków. W pewnym sensie proces haszowania jest podobny do systemu loterii. W wyniku tego procesu wydobycia emitowane są nowe monety.

Dlaczego trudność wydobycia bitcoinów ma znaczenie

Algorytm trudności Bitcoin jest zaprogramowany tak, aby utrzymać stabilność całego systemu poprzez utrzymywanie 10-minutowego czasu na znalezienie nowych bloków. W istocie, potrzeba około 10 minut, aby jeden górnik z całej sieci wygenerował zwycięski kod i zdobył prawo do zaproponowania nowego bloku transakcji bitcoinowych, który ma zostać dodany do blockchaina.

Aby utrzymać tę częstotliwość, algorytm zwiększa lub zmniejsza trudność wydobywania bitcoinów. Gdy pojawia się napływ górników lub platform wydobywczych, algorytm zwiększa trudność wydobywania bitcoina. Jeśli jest odwrotnie (to znaczy, jeśli spada liczba górników rywalizujących o znalezienie nowych bloków), protokół zmniejsza trudność wydobycia, aby ułatwić pozostałym górnikom odkrywanie bloków. Trudność wydobycia w sieci Bitcoin jest zmieniana przez dodawanie lub zmniejszanie zer na początku docelowego hasha.

Docelowy hash to nazwa nadana konkretnemu hashowi (kodowi o stałej długości), który wszyscy górnicy próbują pobić. Zwycięzcą zostaje ten, kto jako pierwszy wygeneruje losowy kod, który ma taką samą lub większą liczbę zer z przodu niż hash docelowy.

Bez takiego systemu bloki byłyby prawdopodobnie odkrywane coraz szybciej, w miarę jak do sieci dołączaliby kolejni górnicy z coraz bardziej zaawansowanym sprzętem. W efekcie nowe bitcoiny wchodziłyby do obiegu w nieprzewidywalnym tempie, co prawdopodobnie zahamowałoby wzrost ich wartości.

Należy zauważyć, że ogromną część atrakcyjności bitcoina stanowi jego stałe, przewidywalne tempo inflacji w porównaniu z nieprzewidywalną i szalejącą inflacją walut fiat, spowodowaną nadmiernym luzowaniem ilościowym. Fakt, że podaż w obiegu jest ograniczona do maksymalnie 21 milionów monet, również oznacza, że jest to prawdziwie skończone aktywo o stosunkowo niewielkiej maksymalnej podaży. Oba te czynniki powinny teoretycznie pomóc w utrzymaniu ceny bitcoina w czasie – zakładając, że popyt pozostanie wysoki.

Jak obliczana jest trudność wydobycia bitcoina?

Trudność wydobycia bitcoinów oblicza się za pomocą różnych wzorów. Jednak najbardziej powszechny z nich to: Poziom Trudności = Cel Trudności/Czasowy Cel Trudności.

Zauważ, że cel trudności jest szesnastkowym zapisem docelowego hasha, którego trudność wydobycia wynosi 1.

Z kolei bieżący cel to docelowy skrót ostatniego bloku transakcji. Kiedy te dwie wartości są podzielone, daje to liczbę całkowitą, która jest poziomem trudności wydobycia bitcoin.

Na przykład, jeśli odpowiedź wynosi 24 tryliony, to górnik musi wygenerować około 24 trylionów haszy, zanim znajdzie zwycięski hash. Oczywiście, czasami górnikom może się poszczęścić i znajdą go przy znacznie mniejszej liczbie prób.

Jak dostosowuje się trudność wydobycia bitcoinów

Korekty trudności wydobycia dokonuje się poprzez porównanie standardowego czasu, jaki powinien zająć znalezienie 2 016 bloków transakcji w sieci Bitcoin, z czasem, jaki zajęło znalezienie ostatnich 2 016 bloków. Należy pamiętać, że akceptowany czas bloków wynosi 10 minut. Dlatego oczekiwany czas wydobycia bloków z 2016 r. wynosi 20 160 minut (czyli 2016 X 10 minut).

Sieć oblicza całkowity czas potrzebny do wydobycia ostatnich 2 016 bloków. Stosunek standardowych 20 160 minut (10 minut x 2 016 bloków) do czasu potrzebnego na skalowanie ostatniej epoki trudności jest następnie mnożony przez najnowszy poziom trudności. W wyniku obliczeń otrzymuje się wynik, który pozwoli określić wymaganą procentową zmianę trudności wydobycia, która spowoduje, że czas bloków osiągnie pożądane 10 minut.

Jednak błąd w oryginalnym protokole Bitcoina powoduje, że korekty poziomu trudności są oparte na poprzednich 2 015 blokach, a nie na teoretycznych 2 016 blokach.

Podczas gdy celem jest 10-minutowy czas bloku, trudność wydobycia nie może być zmieniona powyżej lub poniżej czterokrotności aktualnego poziomu trudności. Górny limit dla każdej epoki trudności to zmiana o +300%, a dolny to zmiana o -75%. Zasada ta została wprowadzona w celu wyeliminowania nagłych zmian trudności wydobycia.