TL;DR
Těžba kryptoměn ověřuje a potvrzuje blockchainové transakce. Zároveň během ní vznikají nové jednotky kryptoměny.
Práce těžařů sice vyžaduje rozsáhlé výpočetní zdroje, ale právě díky ní je blockchainová síť bezpečná.
Co je těžba kryptoměn?
Těžba kryptoměn zajišťuje bezpečnost a decentralizaci kryptoměn, jako je Bitcoin, které používají mechanismus konsenzu proof-of-work (PoW). Jedná se o proces, při kterém se ověřují transakce uživatelů a přidávají se do veřejné účetní knihy blockchainu. Těžba je proto klíčovým prvkem, který umožňuje Bitcoinu fungovat, aniž by k tomu potřeboval ústřední orgán.
Těžba je také odpovědná za rozšiřování stávající nabídky dané kryptoměny. Těžba kryptoměn má ale stanovenou sadu pevně daných pravidel, která řídí proces těžby a brání svévolnému vytváření nových jednotek coinů. Tato pravidla jsou zabudována v podkladových kryptoměnových protokolech a vymáhá je celá síť, která se může skládat z tisíců uzlů.
Nové kryptoměnové jednotky vytváří těžaři řešením složitých kryptografických hádanek za pomoci výpočetního výkonu. Těžař, který hádanku vyřeší jako první, má právo přidat na blockchain nový blok s transakcemi a odeslat ho do sítě.
Jak funguje těžba kryptoměn?
Nové blockchainové transakce se odesílají do takzvaného paměťového poolu. Úkolem těžaře je ověřit platnost těchto čekajících transakcí a uspořádat je do bloků.
Blok si můžete představit jako stránku účetní knihy blockchainu, na které je zaznamenáno několik transakcí (spolu s dalšími údaji). Přesněji řečeno, za shromažďování nepotvrzených transakcí z paměťového poolu a jejich sestavování do kandidátského bloku zodpovídá těžařský uzel.
Těžař se pak pokusí tento kandidátský blok převést na platný, potvrzený blok. Aby se mu to podařilo, musí vyřešit složitý matematický problém, který vyžaduje velké množství výpočetních prostředků. Za každý úspěšně vytěžený blok ale získá odměnu za blok, která se skládá z nově vytvořených kryptoměn a transakčních poplatků. Pojďme se podrobněji podívat, jak to funguje.
Krok 1: hashování transakcí
Prvním krokem při těžbě bloku je vzít čekající transakce z paměťového poolu a jednu po druhé je zahashovat. Při každém průchodu části dat hashovací funkcí vzniká výstup s pevnou velikostí, který se nazývá hash.
V kontextu těžby se hash každé transakce skládá z řetězce čísel a písmen, který funguje jako identifikátor. Hash transakce zastupuje všechny informace obsažené v dané transakci.
Kromě hashování a jednotlivého zařazení každé transakce přidá těžař také vlastní transakci, kterou si sám pošle odměnu za blok. Jedná se o takzvanou coinbase transakci, díky které vznikají zcela nové jednotky kryptoměn. Ve většině případů je coinbase transakce první transakcí zaznamenanou v novém bloku a po ní následují všechny transakce čekající na ověření.
Krok 2: vytvoření hashového (Merkleova) stromu
Po zahashování každé transakce se hashe uspořádají do takzvaného hashového stromu (známého také jako Merkleův strom). Hashový strom vzniká uspořádáním hashů transakcí do dvojic a jejich následným hashováním.
Nové hashové výstupy se pak uspořádají do dvojic, znovu se zahashují a tento proces se opakuje, dokud nevznikne jediný hash. Tomuto poslednímu hashi se říká kořenový hash (či Merkleův kořen) a je to v podstatě hash, který zastupuje všechny předchozí hashe použité k jeho vytvoření.
Krok 3: hledání platné hlavičky bloku (hashe bloku)
Hlavička bloku funguje jako identifikátor každého jednotlivého bloku, což znamená, že každý blok má unikátní hash. Hash nového bloku vzniká tak, že těžaři při vytváření nového bloku kombinují hash předchozího bloku s kořenovým hashem svého kandidátského bloku. K tomu musí také přidat nahodilé číslo známé jako nonce.
Těžař tedy musí při ověřování svého kandidátského bloku zkombinovat kořenový hash, hash předchozího bloku a hodnotu nonce a to všechno zahashovat. Jeho cílem je dělat to opakovaně, dokud se mu nepodaří vytvořit platný hash.
Kořenový hash ani hash předchozího bloku nelze změnit, takže těžaři musí měnit hodnotu nonce, dokud nenajdou platný hash. Aby mohl být výstup (hash bloku) považován za platný, musí být menší než určitá cílová hodnota, kterou určuje protokol. Při těžbě bitcoinů musí hash bloku začínat určitým počtem nul – tomu se říká obtížnost těžby.
Krok 4: odeslání vytěženého bloku
Jak jsme právě viděli, těžaři musí pomocí různých hodnot nonce opakovaně hashovat hlavičku bloku. Dělají to tak dlouho, dokud nenajdou platný hash bloku, a těžař, který ho najde, pak tento blok odešle do sítě. Všechny ostatní uzly zkontrolují, jestli je blok a jeho hash platný, a pokud ano, přidají nový blok do své kopie blockchainu.
V tomto okamžiku se kandidátský blok stává potvrzeným blokem a všichni těžaři přejdou k těžbě dalšího bloku. Všichni těžaři, kteří nedokázali najít platný hash včas, svůj kandidátský blok zahodí a závod v těžbě začíná znovu.
Co když se vytěží dva bloky současně?
Občas se stane, že dva těžaři odešlou platný blok ve stejnou chvíli a na síti se objeví dva konkurenční bloky. Těžaři pak na základě bloku, který obdrželi jako první, začnou těžit další blok, což způsobí dočasné rozdělení sítě na dvě různé verze blockchainu.
Soutěž mezi těmito bloky pokračuje, dokud se nevytěží další blok, a to na jednom z těchto konkurenčních bloků. Po vytěžení nového bloku bude za vítěze považován ten blok, který mu předcházel. Zaniklý blok je takzvaný sirotčí blok a všichni těžaři, kteří si tento blok vybrali, se přesunou k těžbě na blockchainu vítězného bloku.
Co je obtížnost těžby?
Obtížnost těžby pravidelně upravuje protokol tak, aby se nové bloky vytvářely konstantní rychlostí a emise nových coinů byla stabilní a předvídatelná. Obtížnost se upravuje úměrně množství výpočetního výkonu sítě (hashratu).
Pokaždé, když se k síti připojí noví těžaři a zvýší se konkurence, zvýší se i obtížnost hashování, aby se zachovala průměrná doba vytěžení bloku. Pokud naopak mnoho těžařů síť opustí, obtížnost hashování se sníží, což usnadní těžbu nového bloku. Díky těmto úpravám zůstává doba bloku bez ohledu na celkový hashovací výkon sítě konstantní.
Typy kryptoměnové těžby
Kryptoměny je možné těžit několika způsoby. Těžařská zařízení a proces těžby se s příchodem nového hardwaru a nových algoritmů konsenzu mění. Těžaři obvykle používají k řešení složitých kryptografických rovnic specializované výpočetní jednotky. Pojďme se podívat, jak fungují některé z nejběžnějších metod těžby.
Těžba pomocí CPU
Těžba pomocí CPU (centrální procesorové jednotky) využívá v mechanismu PoW při hashování procesor počítače. V počátcích Bitcoinu byly náklady na těžbu a překážky vstupu nízké a obtížnost těžby zvládal běžný procesor, takže se na těžbě BTC a dalších kryptoměn mohl podílet kdokoli.
Čím víc lidí ale BTC těžilo a čím víc se zvyšoval hashrate sítě, tím byla zisková těžba obtížnější. Vzestup specializovaného těžařského hardwaru s větším výpočetním výkonem nakonec těžbu pomocí CPU téměř znemožnil. Dnes už specializovaný hardware používají všichni těžaři, takže těžba pomocí CPU není realizovatelná.
Těžba pomocí GPU
GPU (grafické procesory) jsou navrženy k paralelnímu zpracování široké škály aplikací. Obvykle se používají při videohrách nebo k vykreslování grafiky, ale je možné je používat i k těžbě.
GPU jsou v porovnání s těžařským hardwarem ASIC levnější a flexibilnější. Můžete je používat k těžbě některých altcoinů, ale jejich účinnost závisí na obtížnosti těžby a algoritmu.
Těžba pomocí ASIC
Zařízení ASIC (zákaznický integrovaný obvod) je navržené pro jeden konkrétní účel. V kontextu kryptoměn tento pojem označuje specializovaný hardware navržený pro těžbu. Těžba pomocí ASIC je známá tím, že je vysoce efektivní, ale zároveň drahá. Vzhledem k tomu, že těžařská zařízení ASIC jsou na špici těžařské technologie, cena jednotky je mnohem vyšší než u CPU nebo GPU.
Neustálý vývoj technologie ASIC navíc může rychle vést k tomu, že starší modely ASIC přestanou být rentabilní a budou vyžadovat pravidelnou výměnu. I bez započtení nákladů na elektřinu je těžba pomocí ASIC jedním z nejdražších způsobů těžby.
Těžařské pooly
Vzhledem k tomu, že odměnu za blok získává první úspěšný těžař, pravděpodobnost nalezení správného hashe je extrémně nízká. Těžaři s malým procentem těžebního výkonu proto mají velmi malou šanci, že další blok objeví sami. Řešení tohoto problému nabízí těžařské pooly.
Těžařské pooly jsou skupiny těžařů, kteří sdružují své zdroje (hashovací výkon), aby zvýšili pravděpodobnost získání odměny za blok. Když pool úspěšně najde blok, těžaři v poolu si rozdělí odměnu podle množství práce, kterým každý z nich přispěl.
Těžařské pooly mohou být pro jednotlivé těžaře výhodné z hlediska nákladů na hardware a elektřinu, ale jejich dominance v těžbě vyvolává obavy z 51% útoků.
Co je těžba Bitcoinu a jak funguje?
Bitcoin je nejoblíbenějším a nejznámějším příkladem těžitelné kryptoměny. Bitcoinová těžba vychází z algoritmu konsenzu PoW.
PoW je původní blockchainový mechanismus konsenzu, který v roce 2008 vytvořil Satoshi Nakamoto a představil ho v bílé knize Bitcoinu. Stručně řečeno, PoW určuje, jak blockchainová síť dosahuje mezi všemi distribuovanými účastníky konsenzu, aniž by k tomu potřebovala prostředníky třetích stran – vyžaduje značné množství výpočetního výkonu, kterým odrazuje subjekty s nekalými úmysly.
Jak už jsme uváděli, transakce na síti s algoritmem PoW ověřují těžaři, kteří za pomoci specializovaného těžařského hardwaru soutěží v řešení složitých kryptografických hádanek. Těžař, který najde platné řešení jako první, pak může svůj blok s transakcemi odeslat na blockchain a získá za to odměnu za blok.
Množství kryptoměn v odměně za blok se na jednotlivých blockchainech liší. Například Bitcoin poskytuje těžařům k březnu 2023 odměnu za blok ve výši 6,25 BTC. Vzhledem k mechanismu půlení se množství BTC v blokové odměně každých 210 000 bloků (přibližně každé čtyři roky) snižuje na polovinu.
Je těžba kryptoměn v roce 2023 zisková?
Vydělávat na těžbě kryptoměn je sice možné, ale vyžaduje to pečlivou úvahu, řízení rizik a průzkum. S těžbou také souvisí investice a rizika, jako jsou náklady na hardware, cenová volatilita kryptoměn a změny kryptoměnových protokolů. Těžaři často uplatňují postupy řízení rizik a před zahájením těžby posuzují potenciální náklady a přínosy, aby tato rizika zmírnili.
Ziskovost těžby kryptoměn závisí na několika faktorech. Jedním z nich jsou změny v ceně kryptoměn. Když ceny kryptoměn rostou, roste s nimi i hodnota odměny za těžbu ve fiat měně. Ziskovost může naopak klesat spolu s klesajícími cenami.
Rozhodujícím faktorem, který určuje ziskovost těžby, je také účinnost těžařského hardwaru. Těžařský hardware může být nákladný, takže těžaři musí vyvažovat náklady na hardware s potenciálními odměnami, které dokáže generovat. Dalším faktorem, který je třeba vzít v úvahu, jsou náklady na elektřinu. Pokud by byly příliš vysoké, mohly převážit zisky a znamenat ztrátovost.
Těžařský hardware může navíc vyžadovat poměrně časté výměny, protože má tendenci celkem rychle zastarávat. Nové modely překonávají staré, a pokud těžaři nemají rozpočet na modernizaci svých strojů, budou mít pravděpodobně problém udržet si konkurenceschopnost.
V neposlední řadě mohou nastat změny na úrovni protokolu. Například bitcoinové půlení může ovlivnit ziskovost těžby, protože snižuje odměnu za vytěžení bloku na polovinu. Ethereum navíc v září 2022 zcela přešlo z mechanismu konsenzu PoW na mechanismus proof-of-stake (PoS), který těžbu nepoužívá.
Závěrem
Těžba kryptoměn je důležitou součástí Bitcoinu a dalších blockchainů s algoritmem PoW, protože zajišťuje bezpečnost sítě a stabilní emisi nových kryptoměn. Těžba může navíc těžařům generovat pasivní příjem. Další informace se dozvíte v našem podrobném článku Jak těžit kryptoměny?
Těžba má určité výhody i nevýhody. Největší výhodou je samozřejmě potenciální příjem z odměn za bloky. Ten ale ovlivňuje řada faktorů, včetně nákladů na elektřinu a tržních cen. Proto než se do těžby kryptoměn pustíte, udělejte si vlastní průzkum (DYOR) a vyhodnoťte všechna potenciální rizika.
Související články:
Vyloučení odpovědnosti a upozornění na rizika: tento obsah je vám předkládán ve stavu, v jakém je, pouze pro obecné informační a vzdělávací účely, bez jakéhokoli prohlášení nebo záruky. Neměl by být chápán jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství ani není jeho cílem doporučit nákup jakéhokoli konkrétního produktu nebo služby. Měli byste se poradit s příslušnými odbornými poradci. Upozorňujeme, že pokud je článek příspěvkem od třetí strany, vyjádřené názory patří této třetí straně a nemusí se nutně shodovat s názory Akademie Binance. Další podrobnosti se dozvíte v našem úplném prohlášení o vyloučení odpovědnosti zde. Ceny digitálních aktiv mohou být volatilní. Hodnota vaší investice může klesnout nebo stoupnout a investovaná částka se vám nemusí vrátit. Za svá investiční rozhodnutí nesete výhradní odpovědnost vy sami a Akademie Binance nenese odpovědnost za žádné ztráty, které vám mohou vzniknout. Tento materiál by neměl být chápán jako finanční, právní nebo jiné odborné poradenství. Další informace získáte v našich podmínkách použití a upozornění na rizika.