ทำความเข้าใจการขุดบิตคอยน์: บล็อก รางวัล พลังงาน และแรงจูงใจแบบเข้าใจง่าย

เมื่อคุณส่งบิตคอยน์ ธุรกรรมของคุณจะถูกกระจายไปทั่วเครือข่ายและรออยู่ในพื้นที่พักที่มักเรียกว่าเมมพูล (mempool) นักขุดจะเลือกธุรกรรมจากกองนี้และประกอบเข้าเป็นบล็อกที่จะลงสมัคร พร้อมกับรายการแรกพิเศษที่จ่ายให้แก่นักขุด โดยพื้นฐานแล้วบล็อกคือชุดของธุรกรรมบวกกับส่วนหัวขนาดกะทัดรัดที่เชื่อมโยงมันเข้ากับบล็อกก่อนหน้า

เพื่อเพิ่มบล็อกลงในเชน นักขุดต้องหา "หลักฐานการทำงาน" (proof of work) ที่ถูกต้อง นั่นคือส่วนหัวของบล็อกเวอร์ชันหนึ่งซึ่งลายนิ้วมือทางการเข้ารหัสของมัน (แฮชของมัน) มีค่าต่ำกว่าค่าเป้าหมาย เนื่องจากแฮชนั้นคาดเดาไม่ได้ จึงไม่มีทางลัดอันชาญฉลาดใด ๆ นักขุดเพียงเปลี่ยนตัวนับเล็ก ๆ ที่เรียกว่า nonce แล้วคำนวณแฮชใหม่ ซ้ำแล้วซ้ำเล่า จนกระทั่งความพยายามหนึ่งบังเอิญให้ตัวเลขที่เล็กพอ

นักขุดคนแรกที่หาแฮชที่ถูกต้องได้จะกระจายบล็อกออกไป ผู้เข้าร่วมทุกคนสามารถตรวจสอบมันได้ในทันที และเมื่อได้รับการยอมรับแล้ว มันจะกลายเป็นปลายยอดใหม่ของเชนที่ทุกคนจะต่อยอดต่อไป บล็อกแต่ละอันที่ถูกวางซ้อนขึ้นไปด้านบนเรียกว่าการยืนยัน (confirmation) และยิ่งมีการยืนยันมากขึ้น ก็ยิ่งทำให้ธุรกรรมในอดีตย้อนกลับได้ยากขึ้นเรื่อย ๆ

กฎที่ว่าแฮชของบล็อกต้องต่ำกว่าค่าเป้าหมายคือสิ่งที่ทำให้การหามันเป็นเรื่องยาก การลดค่าเป้าหมายหมายความว่ามีแฮชที่ถูกต้องอยู่น้อยลง จึงต้องใช้ความพยายามมากขึ้นโดยเฉลี่ย นี่คือ "งาน" ในหลักฐานการทำงาน นั่นคือไฟฟ้าจริงที่ถูกใช้ไปกับการคำนวณจริง

บิตคอยน์ตั้งเป้าให้มีบล็อกใหม่ประมาณทุก ๆ สิบนาที เมื่อมีพลังประมวลผลเข้าร่วมเครือข่ายมากขึ้น บล็อกจะเริ่มมาถึงเร็วขึ้น ซอฟต์แวร์จึงปรับความยากใหม่โดยอัตโนมัติประมาณทุกสองสัปดาห์ (ทุก ๆ 2,016 บล็อก) เพื่อดึงค่าเฉลี่ยกลับมาสู่สิบนาที หากพลังการขุดถอนออกไป ความยากก็จะลดลง กลไกแก้ไขตัวเองนี้ทำให้การออกเหรียญเป็นไปตามกำหนด ไม่ว่าจะมีเครื่องแข่งขันกันอยู่กี่เครื่องก็ตาม

นักขุดผู้ชนะได้รับค่าตอบแทนสองทาง ทางแรกคือเงินอุดหนุนบล็อก (block subsidy) นั่นคือบิตคอยน์ใหม่เอี่ยมที่โปรโตคอลสร้างขึ้นเองและออกผ่านธุรกรรมแรกพิเศษนั้น (coinbase) ทางที่สองคือผลรวมของค่าธรรมเนียมธุรกรรมที่ผู้ใช้แนบมาเพื่อให้การชำระเงินของตนได้รับการรวมเข้าไป

เงินอุดหนุนไม่ได้คงที่ มันเริ่มต้นที่ 50 BTC ต่อบล็อกในปี 2009 และถูกลดลงครึ่งหนึ่งทุก ๆ 210,000 บล็อก ประมาณทุกสี่ปี ในเหตุการณ์ที่เรียกว่าการฮาล์ฟวิง มันได้ลดลงเป็น 25 แล้วเป็น 12.5 แล้วเป็น 6.25 และหลังการฮาล์ฟวิงปี 2024 เหลือ 3.125 BTC ต่อบล็อก กำหนดการนี้คือเหตุผลที่ทำให้อุปทานรวมถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 21 ล้านเหรียญ

เมื่อเวลาผ่านไป เงินอุดหนุนจะหดตัวเข้าสู่ศูนย์ และค่าธรรมเนียมธุรกรรมถูกออกแบบมาให้เป็นสัดส่วนที่ใหญ่ขึ้นของสิ่งที่นักขุดได้รับ การส่งมอบอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากเหรียญที่ออกใหม่ไปสู่ค่าธรรมเนียมนี้เป็นหนึ่งในคำถามระยะยาวที่ถูกจับตามองมากที่สุดของบิตคอยน์

เนื่องจากการชนะขึ้นอยู่กับการคำนวณให้มากกว่าคู่แข่ง การขุดจึงบริโภคไฟฟ้าจำนวนมหาศาลทั่วโลก ต้นทุนนั้นไม่ใช่อุบัติเหตุหรือข้อบกพร่องที่ต้องถูกปรับให้หายไปจนหมด แต่มันคือสมอทางกายภาพที่ทำให้การเขียนประวัติศาสตร์ใหม่มีต้นทุนสูงและจึงไม่คุ้มค่าที่จะทำ

ไฟฟ้าเป็นต้นทุนต่อเนื่องที่ใหญ่ที่สุดของนักขุด ผู้ประกอบการจึงเสาะหาพลังงานที่ถูกที่สุดเท่าที่จะหาได้อย่างไม่ลดละ ในทางปฏิบัติสิ่งนี้ได้ผลักดันการขุดไปสู่พลังน้ำส่วนเกิน พลังงานลมและแสงอาทิตย์ที่ถูกจำกัดการผลิต และพลังงานที่สูญเปล่าอื่น ๆ เช่น ก๊าซธรรมชาติที่ถูกเผาทิ้ง ผู้ประกอบการบางรายยังขายความยืดหยุ่นกลับคืนสู่โครงข่ายไฟฟ้าด้วยการปิดเครื่องในช่วงที่ความต้องการสูงสุด

การถกเถียงด้านสิ่งแวดล้อมนั้นเป็นเรื่องจริงจังและยังไม่มีข้อยุติ นักวิจารณ์ชี้ไปที่ขนาดมหึมาของการบริโภคและความเข้มข้นของคาร์บอนในบางภูมิภาค ผู้สนับสนุนโต้แย้งว่าการขุดสามารถแปลงพลังงานที่ติดค้างหรือสูญเปล่าให้เป็นมูลค่าและช่วยสร้างสมดุลให้โครงข่ายได้ บทสรุปตามความเป็นจริงคือ ผลกระทบขึ้นอยู่อย่างมากกับว่าการดำเนินงานหนึ่ง ๆ ดึงพลังงานมาจากที่ใดและอย่างไร และภาพรวมก็ยังคงเปลี่ยนแปลงต่อไป

ส่วนที่ชาญฉลาดของบิตคอยน์ไม่ใช่การแฮชในตัวมันเอง แต่เป็นโครงสร้างแรงจูงใจที่อยู่รอบ ๆ มัน การเล่นตามกฎจะได้รับรางวัลที่คาดเดาได้ การพยายามโกง เช่น การพยายามย้อนกลับการใช้จ่ายในอดีตของตัวเอง จะต้องใช้พลังคำนวณเหนือกว่าเครือข่ายที่เหลือ ซึ่งมีต้นทุนสูงมหาศาลและมีแนวโน้มจะลดค่าของเหรียญที่ผู้โจมตีหวังจะได้มานั่นเอง

โหนดต่าง ๆ ตรวจสอบทุกบล็อกอย่างอิสระเทียบกับกฎฉันทามติ และเครือข่ายถือว่าเชนที่มีงานสะสมมากที่สุดเป็นเชนที่เชื่อถือได้ นักขุดที่เผยแพร่บล็อกที่ไม่ถูกต้องก็จะถูกปฏิเสธและสูญเสียไฟฟ้าที่ใช้ไป กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความซื่อสัตย์ไม่ได้ถูกบังคับใช้ด้วยความไว้วางใจหรืออำนาจ แต่ถูกทำให้เป็นทางเลือกที่ทำกำไรได้มากที่สุด

นี่จึงเป็นเหตุผลที่พลังการขุดรวม หรืออัตราแฮช (hash rate) มักถูกใช้เป็นตัวแทนคร่าว ๆ ของว่าการโจมตีจะมีต้นทุนสูงเพียงใด มันสะท้อนการใช้จ่ายด้านความปลอดภัยมากกว่าราคา แม้ว่าทั้งสองจะเกี่ยวข้องกันในระยะยาว

ในช่วงแรก ซีพียู (CPU) ธรรมดาและต่อมาการ์ดจอสามารถขุดได้อย่างมีกำไร ทุกวันนี้งานนี้ถูกครอบงำโดย ASIC ซึ่งเป็นชิปที่สร้างมาเพื่อทำการคำนวณแฮชเฉพาะของบิตคอยน์อย่างมีประสิทธิภาพที่สุดเท่านั้น ความเชี่ยวชาญเฉพาะทางนี้คือเหตุผลที่การขุดที่บ้านบนแล็ปท็อปไม่สมจริงอีกต่อไปสำหรับการหารางวัลที่มีนัยสำคัญ

เนื่องจากเครื่องเดียวอาจต้องรอเป็นปี ๆ กว่าจะชนะบล็อกด้วยตัวเอง นักขุดส่วนใหญ่จึงเข้าร่วมพูล พูลจะรวมพลังแฮชของผู้เข้าร่วมจำนวนมาก ชนะบล็อกได้สม่ำเสมอขึ้น และแบ่งรางวัลตามสัดส่วนของงานที่สมาชิกแต่ละคนมีส่วนร่วม สิ่งนี้ช่วยเกลี่ยความสุ่มที่คล้ายลอตเตอรีให้กลายเป็นการจ่ายเงินที่สม่ำเสมอกว่าและมีจำนวนน้อยลง

การขุดอยู่ในด้านอุปทานของบิตคอยน์: มันกำกับว่าเหรียญใหม่เข้าสู่การหมุนเวียนอย่างไรและธุรกรรมถูกชำระบัญชีอย่างไร ส่วนที่ว่าอุปทานใหม่นั้นมีปฏิสัมพันธ์กับสภาวะทางการเงินในวงกว้างอย่างไรเป็นคำถามแยกต่างหากของบริบทตลาด มุมมองเชิงวิเคราะห์ที่เน้นสภาพคล่องอย่าง BIKENZO ซึ่งพล็อตดัชนีสภาพคล่องโลก (Global Liquidity Index) เทียบกับราคาบิตคอยน์ สามารถช่วยจัดกรอบภูมิหลังนั้นได้ แม้ว่ามันจะอธิบายสภาวะต่าง ๆ มากกว่ากลไกของการขุดเอง