Mis on krüptoraha kaevandamine?
Sisukord
Sissejuhatus
Kuidas kaevandamine toimib?
Kas kaevandada saab kõiki krüptovaluutasid?
Töötõendus (PoW)
Krüptoraha kaevandamise meetodid
CPU kaevandamine
GPU kaevandamine
ASIC-kaevandamine
Kaevandamise kogumid
Lõppmärkused
Avaleht
Artiklid
Mis on krüptoraha kaevandamine?

Mis on krüptoraha kaevandamine?

Algaja
Avaldatud Dec 6, 2018Värskendatud Nov 16, 2022
8m

TL;DR

Krüptoraha kaevandamine viitab plokiahela tehingute kontrollimise ja kinnitamise protsessile. See on ka protsess, mis loob uusi krüptorahaühikuid. Kaevurite töö nõuab intensiivseid arvutusressursse, kuid just see hoiab plokiahela võrgu turvalisena. Ausaid ja edukaid kaevureid premeeritakse nende töö eest vastloodud krüptorahadega, millele lisanduvad tehingutasud.


Sissejuhatus

Kaevandamine on protsess, mille käigus kasutajate vahelisi krüptorahatehinguid kontrollitakse ja lisatakse plokiahela avalikku arvestusraamatusse. Kaevandamine vastutab ka uute müntide olemasolevasse ringlusesse lisamise eest.

Kaevandamine on üks võtmeelemente, mis võimaldab Bitcoini plokiahelal töötada hajusraamatuna. Kõik tehingud registreeritakse võrdõigusvõrgus, ilma et oleks vaja keskasutust. Selles artiklis käsitleme kaevandamist nii, nagu see toimub Bitcoini võrgus, kuid protsess on sarnane ka altcoinide puhul, mis kasutavad sama kaevandamismehhanismi.


Kuidas kaevandamine toimib?

Kui tehakse uusi plokiahela tehinguid, saadetakse need kogumisse, mida nimetatakse mälukogumiks. Kaevandaja ülesanne on kontrollida nende pooleliolevate tehingute õigsust ja koondada need plokkidesse. Plokist võib mõelda kui plokiahela arvestusraamatu leheküljest, kuhu on (koos muude andmetega) salvestatud mitu tehingut.

Täpsemalt vastutab kaevandamissõlm selle eest, et kogub mälukogumist kinnitamata tehingud ja koondab need kandidaatplokkidesse. Pärast seda proovib kaevandaja selle kandidaatploki teisendada kehtivaks kinnitatud plokiks. Selleks peavad nad aga leidma lahenduse keerukale matemaatilisele probleemile. See nõuab palju arvutusressursse, kuid iga edukalt kaevandatud plokk annab kaevandajale ploki tasu, mis koosneb vastloodud krüptovaluutadest ja tehingutasudest. Vaatame kaevandamisprotsessi lähemalt.


1. samm – tehingute räsimine

Ploki kaevandamise esimene samm on võtta mälukogumist ootel olevad tehingud ja esitada need ükshaaval räsifunktsiooni kaudu. Iga kord, kui esitame räsifunktsiooni kaudu andmeid, genereerime fikseeritud suurusega väljundi, mida nimetatakse räsiks. Kaevandamise kontekstis koosneb iga tehingu räsi numbrite ja tähtede jadast, mis toimib identifikaatorina. Tehingu räsi esindab kogu selles tehingus sisalduvat teavet.

Lisaks iga tehingu eraldi räsimisele ja loetlemisele lisab kaevandaja ka kohandatud tehingu, mille käigus ta saadab endale ploki tasu. Seda tehingut nimetatakse mündibaasitehinguks ja selle abil luuakse täiesti uusi münte. Enamikul juhtudel salvestatakse uude plokki esimesena mündibaasi tehing, millele järgnevad kõik ootel tehingud, mida soovitakse kinnitada.

2. samm – räsipuu loomine

Pärast iga tehingu räsimist korraldatakse räsid räsipuuks. Räsipuu, mida nimetatakse ka Merkle'i puuks, moodustatakse tehinguräside paaridesse jagamisel ning seejärel räsimisel. Siis jagatakse uued räsiväljundid paaridesse ja räsitakse uuesti ning protsessi korratakse, kuni luuakse üks räsi. Seda viimast räsi nimetatakse ka juurräsiks (või Merkle'i juureks) ja see on põhimõtteliselt räsi, mis esindab kõiki eelnevaid räsisid, mida selle genereerimiseks kasutati.

3. samm – kehtiva ploki päise (ploki räsi) leidmine

Ploki päis töötab iga üksiku ploki identifikaatorina, mis tähendab, et igal plokil on kordumatu räsi. Uue ploki loomisel ühendavad kaevandajad eelmise ploki räsi oma kandidaadiploki juurräsiga, et genereerida uus ploki räsi. Kuid peale nende kahe elemendi peavad nad lisama ka suvalise arvu, mida nimetatakse nonsiks.

Seega, proovides oma kandidaatplokki valideerida, peab kaevandaja ühendama juurräsi, eelmise ploki räsi ja nonsi ning esitama need kõik räsifunktsiooni kaudu. Nende eesmärk on luua räsi, mida peetakse kehtivaks.

Juurräsi ja eelmise ploki räsi ei saa muuta, seega peavad kaevandajad muutma nonsi väärtust mitu korda, kuni leitakse kehtiv räsi.

Selleks, et olla kehtiv, peab väljund (ploki räsi) olema väiksem kui teatud sihtväärtus, mille määrab protokoll. Bitcoini kaevandamisel peab ploki räsi algama teatud arvu nullidega. Seda nimetame kaevandamise raskusastmeks.

4. samm – kaevandatud ploki levitamine

Nagu me just nägime, peavad kaevurid ploki päist ikka ja jälle räsima erinevate nonsi väärtustega. Nad kordavad seda tööd seni, kuni leiavad kehtiva ploki räsi. Selle leidnud kaevandaja levitab seejärel oma ploki võrku. Kõik teised sõlmed kontrollivad, kas plokk ja selle räsi on kehtivad, ja kui on, lisavad uue ploki oma plokiahela koopiasse.

Sel hetkel muutub kandidaatplokk kinnitatud plokiks ja kõik kaevurid liiguvad järgmise kaevandamise juurde. Kõik kaevurid, kes ei leidnud õigel ajal kehtivat räsi, loobuvad oma kandidaatplokist ja kaevandamine algab otsast peale.


Kaevandamise raskusastme kohandamine

Protokoll reguleerib korrapäraselt kaevandamise raskusastet, tagades, et uute plokkide loomise kiirus jääb samaks. See teebki uute müntide käibele laskmise stabiilseks ja etteaimatavaks. Raskusaste kohandub võrdeliselt võrgule kulutatud arvutusvõimsusega (räsimiskiirus).

Iga kord, kui võrguga liituvad uued kaevurid ja konkurents suureneb, kasvab räsimise raskusaste, mis takistab ploki keskmise kaevandamisaja vähenemist. Kui aga paljud kaevurid otsustavad võrgust lahkuda, väheneb räsimise raskusaste, mis muudab uue ploki kaevandamise lihtsamaks. Need kohandused hoiavad ploki kaevandamisaja konstantsena, sõltumata võrgu kogu räsimisvõimsusest.


Mis saab, kui kaks plokki kaevandatakse korraga?

Mõnikord juhtub, et kaks kaevurit levitavad kehtiva ploki korraga ja võrku satub kaks konkureerivat plokki. Kaevurid hakkavad seejärel kaevandama järgmist plokki, võttes aluseks esimesena saadud ploki. See põhjustab võrgu (ajutise) jagunemise plokiahela kaheks erinevaks versiooniks.

Kuni järgmise ploki kaevandamiseni jätkub nende plokkide vahel võistlus, kumma peale uus plokk ehitatakse. Kui kaevandatakse uus plokk, loetakse võitjaks plokk, mis oli enne seda. Kaotanud plokki nimetatakse hulkurplokiks või aegunud plokiks, mistõttu kõik selle ploki valinud kaevurid lähevad tagasi võitjaplokiga jätkuvat ahelat kaevandama.


Kas kaevandada saab kõiki krüptovaluutasid?

Bitcoin on kõige populaarsem ja väljakujunenud näide kaevandatavast krüptovaluutast, kuid mitte kõik krüptovaluutad pole kaevandatavad. Bitcoini kaevandamine põhineb konsensusalgoritmil nimega töötõendus (Proof of Work - PoW).


Töötõendus (PoW)

Töötõendus on Satoshi Nakamoto loodud algne plokiahela konsensusmehhanism. Seda tutvustati Bitcoini valges raamatus 2008. aastal. Lühidalt määrab töötõendus selle, kuidas plokiahela võrk saavutab konsensuse kõigi hajutatud osalejate vahel ilma kolmandatest osapooltest vahendajateta. Selleks on vaja märkimisväärset arvutusvõimsust probleemsete osalejate motiveerimiseks.

Nagu nägime, kontrollivad töötõenduse võrgus tehtud tehinguid kaevurid. Järgmise ploki kaevandamise õiguse võitmiseks võistlevad kaevurid omavahel, lahendades spetsiaalse kaevandamisriistvaraga keerukaid krüptograafilisi mõistatusi. Esimene kaevandaja, kes leiab sobiva lahenduse, saab seejärel edastada oma tehinguploki plokiahelasse ja saada plokitasu.

Krüptoraha hulk plokitasus on eri plokiahelates erinev. Näiteks Bitcoini plokiahelas on kaevuritel alates 2021. aasta detsembrist võimalik saada plokitasu 6,25 BTC. BTC kogus plokitasus väheneb poole võrra iga 210 000 ploki järel (ligikaudu iga nelja aasta järel) tänu selle poolitamise mehhanismile.


Krüptoraha kaevandamise meetodid

Krüptovaluutade kaevandamiseks pole ühest meetodit. Seadmed ja protsess muutuvad uue riistvara ja konsensusalgoritmide esilekerkimisel. Tavaliselt kasutavad kaevurid keeruliste krüptograafiliste võrrandite lahendamiseks spetsiaalseid arvutusseadmeid. Vaatame, kuidas mõned kõige levinumad kaevandamismeetodid töötavad.


CPU kaevandamine

Protsessoriga (CPU) kaevandamine hõlmab arvuti protsessori kasutamist töötõenduse nõutavate räsifunktsioonide täitmiseks. Bitcoini algusaegadel olid kaevandamise kulud ja sisenemise barjäärid madalad. Kaevandamisega sai hakkama tavaline protsessor, nii et igaüks võis proovida kaevandada BTC-d ja teisi krüptovaluutasid.

Kuna aga kaevandama asus üha rohkem inimesi ja võrgu räsimismaht kasvas, muutus kasumlik kaevandamine üha raskemaks. Lisaks muutis suurema arvutusvõimsusega spetsiaalse kaevandusriistvara kättesaadavuse kasv protsessoriga kaevandamise peaaegu võimatuks. Tänapäeval ei ole CPU kaevandamine enam mõistlik valik, kuna kõik kaevandajad kasutavad spetsiaalset riistvara.


GPU kaevandamine

Graafikaprotsessorid (GPU) on mõeldud paljude rakenduste paralleelseks töötlemiseks. Kuigi neid kasutatakse tavaliselt videomängude või graafika renderdamiseks, saab neid kasutada ka kaevandamiseks.

Graafikaprotsessorid on suhteliselt odavad ja paindlikumad kui populaarne ASIC-kaevandusriistvara. Mõnda altcoini saab kaevandada graafikaprotsessoriga, kuid tõhusus sõltub kaevandamise raskusest ja algoritmist.


ASIC-kaevandamine

Rakendusotstarbeline integraallülitus (ASIC) on loodud täitma üht kindlat eesmärki. Krüptograafia keeles viitab see kaevandamiseks välja töötatud spetsiaalsele riistvarale. ASIC-kaevandamine on väga tõhus, kuid kallis.

Kaevandamine on võistlus. Kasumlikuks kaevandamiseks on vaja konkurentsivõimelist kaevandusriistvara. Kuna ASIC-kaevurid kasutavad kaevandustehnoloogia tipptaseme tehnoloogiat, maksab seade palju rohkem kui CPU või GPU. Samuti muudab ASIC-tehnoloogia pidev areng vanemad ASIC-mudelid kiiresti kahjumlikuks, mis tähendab, et need tuleb sageli välja vahetada. See tähendab, et ASIC-kaevandamine on üks kõige kallim kaevandamisviis isegi ilma elektrikulu arvestamata.


Kaevandamise kogumid

Kuna esimesele edukale kaevandajale antakse plokitasu, on õige räsi leidmise tõenäosus äärmiselt väike. Kaevuritel, kellel on vähe kaevandusvõimsust, on väga väike võimalus järgmine plokk ise avastada. Kaevandamise kogumid pakuvad sellele probleemile lahenduse.

Kaevandamise kogumid on kaevurite rühmad, kes ühendavad oma ressursid (räsivõimsus), et suurendada plokitasude võitmise tõenäosust. Kui kogum leiab edukalt ploki, jagavad kaevurid tasu võrdselt kõigi kogumis viibijate vahel vastavalt panustatud töö mahule.

Kaevandamise kogumid võivad üksikutele kaevandajatele riistvara- ja elektrikulude osas kasu tuua, kuid nende domineerimine kaevandamises tekitab 51% rünnaku riski võrgu vastu.


Lõppmärkused

Krüptoraha kaevandamine on Bitcoini ja teiste töötõenduse plokiahelate oluline osa. See on üks põhjus, mis hoiab võrku turvalisena ja uute müntide käibele laskmise stabiilsena. Kaevandamisel on teatud eelised ja puudused, millest kõige ilmsem on plokitasudest saadav potentsiaalne tulu. Kaevandamise kasumit võivad aga mõjutada mitmed tegurid, sealhulgas elektrikulu ja turuhinnad. Pole mingit garantiid kasumi teenimiseks, nii et enne krüptokaevandamisega alustamist peaksid tegema iseseisvat uurimistööd DYOR ja hindama kõiki võimalikke riske.