Η εξόρυξη Bitcoin εξηγείται: μπλοκ, ανταμοιβές, ενέργεια και κίνητρα με απλά λόγια

Όταν στέλνετε bitcoin, η συναλλαγή σας μεταδίδεται στο δίκτυο και περιμένει σε μια περιοχή αναμονής που συχνά ονομάζεται mempool. Οι εξορύκτες επιλέγουν συναλλαγές από αυτή τη δεξαμενή και τις συναρμολογούν σε ένα υποψήφιο μπλοκ, μαζί με μια ειδική πρώτη καταχώρηση που πληρώνει τον εξορύκτη. Ένα μπλοκ είναι ουσιαστικά μια παρτίδα συναλλαγών συν μια συμπαγής κεφαλίδα που το συνδέει με το μπλοκ πριν από αυτό.

Για να προσθέσει το μπλοκ στην αλυσίδα, ο εξορύκτης πρέπει να βρει μια έγκυρη «απόδειξη εργασίας» (proof of work): μια εκδοχή της κεφαλίδας του μπλοκ της οποίας το κρυπτογραφικό αποτύπωμα (το hash της) πέφτει κάτω από μια τιμή-στόχο. Επειδή ένα hash είναι απρόβλεπτο, δεν υπάρχει έξυπνη συντόμευση. Οι εξορύκτες απλώς αλλάζουν έναν μικρό μετρητή που ονομάζεται nonce και κάνουν εκ νέου hash, ξανά και ξανά, μέχρι κάποια προσπάθεια να παραγάγει τυχαία έναν αρκετά μικρό αριθμό.

Ο πρώτος εξορύκτης που βρίσκει ένα έγκυρο hash μεταδίδει το μπλοκ. Κάθε άλλος συμμετέχων μπορεί να το ελέγξει σε μια στιγμή, και μόλις γίνει αποδεκτό, γίνεται η νέα κορυφή της αλυσίδας πάνω στην οποία όλοι χτίζουν στη συνέχεια. Κάθε επιπλέον μπλοκ που στοιβάζεται από πάνω ονομάζεται επιβεβαίωση, και περισσότερες επιβεβαιώσεις καθιστούν μια παρελθούσα συναλλαγή προοδευτικά δυσκολότερο να αντιστραφεί.

Ο κανόνας ότι το hash ενός μπλοκ πρέπει να είναι κάτω από μια τιμή-στόχο είναι αυτός που κάνει δύσκολη την εύρεσή του. Η μείωση του στόχου σημαίνει ότι υπάρχουν λιγότερα έγκυρα hash, οπότε χρειάζονται κατά μέσο όρο περισσότερες προσπάθειες. Αυτή είναι η «εργασία» στην απόδειξη εργασίας: πραγματικό ηλεκτρικό ρεύμα που δαπανάται σε πραγματικό υπολογισμό.

Το Bitcoin στοχεύει σε ένα νέο μπλοκ περίπου κάθε δέκα λεπτά. Καθώς περισσότερη υπολογιστική ισχύς προστίθεται στο δίκτυο, τα μπλοκ θα άρχιζαν να φτάνουν ταχύτερα, οπότε το λογισμικό επαναπροσδιορίζει αυτόματα τη δυσκολία περίπου κάθε δύο εβδομάδες (κάθε 2.016 μπλοκ) για να τραβήξει τον μέσο όρο πίσω προς τα δέκα λεπτά. Αν η ισχύς εξόρυξης αποχωρήσει, η δυσκολία πέφτει. Αυτός ο αυτοδιορθούμενος μηχανισμός κρατά την έκδοση εντός προγράμματος ανεξάρτητα από το πόσα μηχανήματα ανταγωνίζονται.

Ο νικητής εξορύκτης πληρώνεται με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι η επιδότηση μπλοκ: ολοκαίνουργιο bitcoin που δημιουργείται από το ίδιο το πρωτόκολλο και εκδίδεται μέσω αυτής της ειδικής πρώτης συναλλαγής (το coinbase). Ο δεύτερος είναι το άθροισμα των τελών συναλλαγών που επισυνάπτουν οι χρήστες για να συμπεριληφθούν οι πληρωμές τους.

Η επιδότηση δεν είναι σταθερή. Ξεκίνησε στα 50 BTC ανά μπλοκ το 2009 και μειώνεται στο μισό κάθε 210.000 μπλοκ, περίπου κάθε τέσσερα χρόνια, σε ένα γεγονός γνωστό ως halving. Έχει κατέβει σε 25, μετά 12,5, μετά 6,25 και μετά το halving του 2024 στα 3,125 BTC ανά μπλοκ. Αυτό το χρονοδιάγραμμα είναι ο λόγος που η συνολική προσφορά έχει ανώτατο όριο περίπου τα 21 εκατομμύρια νομίσματα.

Με την πάροδο του χρόνου η επιδότηση συρρικνώνεται προς το μηδέν, και τα τέλη συναλλαγών έχουν σχεδιαστεί ώστε να αποτελούν μεγαλύτερο μερίδιο αυτού που κερδίζουν οι εξορύκτες. Αυτή η σταδιακή μεταβίβαση από νεοεκδοθέντα νομίσματα σε τέλη είναι ένα από τα πιο παρακολουθούμενα μακροπρόθεσμα ερωτήματα του Bitcoin.

Επειδή η νίκη εξαρτάται από το να γίνει περισσότερος υπολογισμός από τους ανταγωνιστές, η εξόρυξη καταναλώνει μια μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος παγκοσμίως. Αυτό το κόστος δεν είναι ατύχημα ούτε ελάττωμα που πρέπει να βελτιστοποιηθεί εντελώς· είναι η φυσική άγκυρα που καθιστά την επανεγγραφή της ιστορίας ακριβή και επομένως μη πρακτική.

Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι το μεγαλύτερο συνεχές κόστος ενός εξορύκτη, οπότε οι διαχειριστές αναζητούν αδιάκοπα τη φθηνότερη ισχύ που μπορούν να βρουν. Στην πράξη αυτό έχει σπρώξει την εξόρυξη προς την πλεονάζουσα υδροηλεκτρική ενέργεια, την περικομμένη αιολική και ηλιακή ενέργεια, και άλλως σπαταλημένη ενέργεια όπως το καιόμενο φυσικό αέριο. Ορισμένοι διαχειριστές πωλούν επίσης ευελιξία πίσω στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας απενεργοποιώντας κατά τη διάρκεια της αιχμής ζήτησης.

Η περιβαλλοντική συζήτηση είναι πραγματική και άλυτη. Οι επικριτές επισημαίνουν την καθαρή κλίμακα της κατανάλωσης και την ανθρακική ένταση ορισμένων περιοχών· οι υποστηρικτές υποστηρίζουν ότι η εξόρυξη μπορεί να αξιοποιήσει εγκλωβισμένη ή σπαταλημένη ενέργεια και να υποστηρίξει την εξισορρόπηση του δικτύου. Η ειλικρινής σύνοψη είναι ότι ο αντίκτυπος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πού και πώς μια δεδομένη λειτουργία αντλεί την ισχύ της, και η εικόνα συνεχίζει να αλλάζει.

Το έξυπνο κομμάτι του Bitcoin δεν είναι το ίδιο το hashing αλλά η δομή κινήτρων γύρω από αυτό. Το να παίζεις με τους κανόνες αποφέρει μια προβλέψιμη ανταμοιβή. Η προσπάθεια εξαπάτησης, για παράδειγμα επιχειρώντας να αντιστρέψεις τη δική σου παρελθούσα δαπάνη, θα απαιτούσε να ξεπεράσεις υπολογιστικά το υπόλοιπο δίκτυο, κάτι που είναι εξαιρετικά ακριβό και πιθανότατα θα υποτιμούσε ακριβώς τα νομίσματα που ένας επιτιθέμενος ελπίζει να αποκτήσει.

Οι κόμβοι επαληθεύουν ανεξάρτητα κάθε μπλοκ έναντι των κανόνων συναίνεσης, και το δίκτυο αντιμετωπίζει την αλυσίδα με τη μεγαλύτερη συσσωρευμένη εργασία ως έγκυρη. Ένας εξορύκτης που δημοσιεύει ένα άκυρο μπλοκ απλώς το βλέπει να απορρίπτεται και χάνει το ηλεκτρικό ρεύμα που δαπανήθηκε. Με άλλα λόγια, η εντιμότητα δεν επιβάλλεται με εμπιστοσύνη ή εξουσία· καθίσταται η πιο κερδοφόρα επιλογή.

Αυτός είναι επίσης ο λόγος που η συνολική ισχύς εξόρυξης, ή hash rate, χρησιμοποιείται συχνά ως χονδρικός δείκτης του πόσο δαπανηρή θα ήταν μια επίθεση. Αντικατοπτρίζει τις δαπάνες ασφάλειας παρά την τιμή, αν και τα δύο σχετίζονται μακροπρόθεσμα.

Στην αρχή, οι συνηθισμένοι επεξεργαστές και έπειτα οι κάρτες γραφικών μπορούσαν να εξορύσσουν κερδοφόρα. Σήμερα η εργασία κυριαρχείται από τα ASIC, τσιπ κατασκευασμένα να μην κάνουν τίποτα άλλο παρά τον συγκεκριμένο υπολογισμό hash του Bitcoin όσο πιο αποδοτικά γίνεται. Αυτή η εξειδίκευση είναι ο λόγος που η οικιακή εξόρυξη σε φορητό υπολογιστή δεν είναι πλέον ρεαλιστική για την απόκτηση ουσιαστικών ανταμοιβών.

Επειδή ένα μεμονωμένο μηχάνημα μπορεί να περιμένει χρόνια για να κερδίσει ένα μπλοκ μόνο του, οι περισσότεροι εξορύκτες εντάσσονται σε pools. Ένα pool συνδυάζει την ισχύ hash πολλών συμμετεχόντων, κερδίζει μπλοκ πιο τακτικά, και μοιράζει την ανταμοιβή αναλογικά με την εργασία που συνεισέφερε το κάθε μέλος. Αυτό εξομαλύνει την τυχαιότητα τύπου λαχείου σε σταθερότερες, μικρότερες πληρωμές.

Η εξόρυξη βρίσκεται στην πλευρά της προσφοράς του Bitcoin: διέπει το πώς εισέρχονται νέα νομίσματα σε κυκλοφορία και πώς διακανονίζονται οι συναλλαγές. Το πώς αυτή η νέα προσφορά αλληλεπιδρά με τις ευρύτερες χρηματοοικονομικές συνθήκες είναι ένα ξεχωριστό ζήτημα του πλαισίου της αγοράς. Μια αναλυτική οπτική εστιασμένη στη ρευστότητα όπως το BIKENZO, που απεικονίζει έναν Δείκτη Παγκόσμιας Ρευστότητας έναντι της τιμής του Bitcoin, μπορεί να βοηθήσει στο να πλαισιωθεί αυτό το υπόβαθρο, αν και περιγράφει συνθήκες παρά τη μηχανική της ίδιας της εξόρυξης.