Vad är kryptovaluta-utvinning och hur fungerar det?

TL;DR

• Kryptovaluta-utvinning verifierar och validerar blockkedjetransaktioner. Det avser processen att skapa nya enheter av kryptovaluta.

• Medan arbetet som utförs av miners kräver intensiva beräkningsresurser är det detta som håller ett blockkedjenätverk säkert.

Vad är kryptoutvinning?

Kryptoutvinning säkerställer säkerheten och decentraliseringen av kryptovalutor som Bitcoin, som är baserade på en Bevis på arbete (Proof of Work/PoW)-konsensusmekanism. Det är processen där användartransaktioner verifieras och läggs till i blockkedjans huvudbok. Som sådan är utvinning ett kritiskt element som gör att Bitcoin kan fungera utan behov av en central myndighet.

Utvinningsverksamhet ansvarar också för att nya coin läggs till i den existerande tillgången. Kryptoutvinning följer dock en uppsättning hårdkodade regler som styr utvinningsprocessen och hindrar någon från att godtyckligt skapa nya coin. Dessa regler är inbyggda i de underliggande kryptovalutaprotokollen och verkställs av hela nätverket av tusentals noder.

För att skapa nya kryptovalutaenheter använder miners sin datorkraft för att lösa komplexa kryptografiska pussel. Den första minern som löser pusslet har rätt att lägga till ett nytt transaktionsblock till blockkedjan och sända det till nätverket.

Hur fungerar kryptoutvinning?

När nya blockkedje-transaktioner görs skickas de till en så kallad minnespool. En miners uppgift är att verifiera giltigheten av dessa pågående transaktioner och organisera dem i block.

Du kan jämföra ett block med en sida i blockkedjans huvudbok, där flera transaktioner registreras (tillsammans med andra data). Mer specifikt är en utvinnings-nod ansvarig för att samla in obekräftade transaktioner från minnespoolen och sätta ihop dem till ett kandidatblock.

Minern försöker sedan konvertera detta kandidatblock till ett giltigt och bekräftat block. För att göra detta måste minern lösa ett komplext matematiskt problem som kräver mycket datorresurser. Men för varje framgångsrikt utvunnet block får minern en blockbelöning bestående av nyligen skapade kryptovalutor plus transaktionsavgifter. Låt oss titta närmare på hur det fungerar.

Steg 1: Hasha transaktioner

Det första steget i att utvinna ett block är att ta pågående transaktioner från minnespoolen och skicka dem, en efter en, genom en hashfunktion. Varje gång en bit data körs genom en hashfunktion genereras en utgång av fast storlek som kallas hash.

I samband med utvinning består hashen för varje transaktion av en sträng med siffror och bokstäver som agerar som en identifierare. Transaktionshashen representerar all information som finns i den transaktionen.

Förutom att hasha och lista varje transaktion individuellt, lägger miners även till en anpassad transaktion, där de skickar blockbelöningen till sig själva. Denna transaktion kallas för den coinbaserade transaktionen och skapar helt nya coin. I de flesta fall är denna transaktionen den första som registreras i ett nytt block, följt av alla pågående transaktioner som ska valideras.

Steg 2: Skapa ett Merkle-träd

Efter att varje transaktion har hashats organiseras hasharna i det som kallas ett Merkle-träd (även känt som ett hash-träd). Ett Merkle-träd genereras genom att organisera transaktionshash i par och sedan hashing dem.

De nya hash-utgångarna organiseras sedan i par och hashas igen och processen upprepas tills en enda hash skapas. Denna sista hash kallas också en hash-rot (eller Merkle-rot) och är i grunden den hash som representerar alla tidigare hash som använts för att generera den.

Steg 3: Hitta en giltig blockrubrik (block-hash)

En blockrubrik fungerar som en identifierare för varje enskilt block, vilket betyder att varje block har en unik hash. När du skapar ett nytt block kombinerar miners hashen från det föregående blocket med hash-roten för deras kandidatblock för att skapa en ny block-hash. De måste också lägga till ett godtyckligt nummer som kallas en nonce.

Så när en miner försöker validera sitt kandidatblock måste minern kombinera rot-hashen, föregående blocks hash samt en nonce och skicka dem alla genom en hashfunktion. Deras mål är att göra detta upprepade gånger tills de kan skapa en giltig hash.

Rot-hash och föregående blocks hash kan inte ändras, så miners måste ändra nonce-värdet flera gånger tills en giltig hash har hittats. För att anses vara giltig måste utdata (block-hash) vara mindre än ett visst målvärde, vilket bestäms av protokollet. I Bitcoin-utvinning måste block-hash börja med ett visst antal nollor — detta kallas utvinningssvårigheten.

Steg 4: Utsändning av det utvunna blocket

Som vi nu har sett måste miners hasha blockrubriken upprepade gånger med olika nonce-värden. De gör det tills de hittar en giltig block-hash, varefter minern som hittade den kommer att sända detta block till nätverket. Alla andra noder kontrollerar om blocket och dess hash är giltiga och lägger i så fall till det nya blocket i sin kopia av blockkedjan.

Vid denna tidpunkt blir kandidatblocket ett bekräftat block och alla miners går vidare till att bryta nästa block. Miners som inte kunde hitta en giltig hash i tid tar bort sina kandidatblock och utvinningsracet börjar om.

Vad händer om två block utvinns samtidigt?

Ibland skickar två miners in ett giltigt block samtidigt och nätverket får två konkurrerande block. Miners börjar sedan utvinna nästa block baserat på blocket de fick först, vilket får nätverket att tillfälligt delas upp i två olika versioner av blockkedjan.

Konkurrensen mellan dessa block fortsätter tills nästa block har utvunnits ovanpå något av de konkurrerande blocken. När ett nytt block utvinns anses blocket före vara vinnare. Blocket som blir övergivet kallas för ett föräldralöst block eller ett inaktuellt block, vilket leder till att alla miners som valde detta block byter tillbaka till att utvinna vinnarblockets kedja.

Vad är utvinningssvårigheten?

Utvinningssvårigheten justeras regelbundet av protokollet för att säkerställa en konstant nivå för skapande av nya block och i sin tur, stadigt och förutsägbart utfärdande av nya coin. Svårigheten justeras i proportion till mängden beräkningskraft (hashintervall) som ägnas åt nätverket.

Varje gång nya miners ansluter sig till nätverket och konkurrensen ökar, ökar också hash-svårigheten – vilket förhindrar att den genomsnittliga tiden det tar att skapa ett block minskar. Omvänt, om många miners lämnar nätverket, minskar hashing-svårigheten, vilket gör det lättare att bryta ett nytt block. Dessa justeringar håller blocktiden konstant, oavsett nätverkets totala hash-kraft.

Olika typer av kryptovalutautvinning

Det finns flera sätt att utvinna kryptovalutor. Utrustningen och processen förändras när ny hårdvara och konsensusalgoritmer dyker upp. Vanligtvis använder miners specialiserade datorenheter för att lösa de komplicerade kryptografiska ekvationerna. Vi tittar nu på hur några av de vanligaste utvinningsmetoderna.

Huvudprocessor (CPU)-utvinning

Huvudprocessor (CPU)-utvinning innebär att du använder en dators huvudprocessor (CPU) för att utföra hash-funktionerna som krävs av PoW-modell. I början av Bitcoins historia var utvinningskostnaderna och inträdeshindren låga och dess svårigheter kunde hanteras av en vanlig CPU, så vem som helst kunde försöka utvinning BTC och andra kryptovalutor.

Men i takt med att fler började utvinna BTC och nätverkets hashtakt ökade blev lönsam utvinning allt svårare. Utöver detta gjorde uppkomsten av specialiserad utvinningshårdvara med större beräkningskraft att utvinning med CPU blev nästintill omöjlig. Idag är CPU-utvinning troligen inte längre ett gångbart alternativ, eftersom alla miners använder specialiserad hårdvara.

Utvinning med GPU

Grafikprocessorer (GPU:er) är designade för att bearbeta ett brett spektrum av applikationer parallellt. Även om de vanligtvis används för tv-spel eller rendering av grafik kan de också användas för utvinning.

Grafikprocessorer är relativt billiga och mer flexibla än den populära ASIC-hårdvaran för utvinning. De kan användas för att utvinna några altcoin, med deras effektivitet beror på utvinningens svårighetsgrad och algoritmen.

ASIC-utvinning

En programspecifik integrerad krets (ASIC) är utformad för att tjäna ett enda specifikt syfte. I krypto avser denna term specialiserad hårdvara, utvecklad för utvinning. ASIC-utvinning är känd för att vara mycket effektiv, men även dyr. Eftersom ASIC-miners är i framkanten av utvinningsteknik är kostnaden för en enhet mycket högre än för en huvud- eller grafikprocessor.

Dessutom kan den ständiga utvecklingen av ASIC-tekniken snabbt göra äldre ASIC-modeller olönsamma och därmed i behov av regelbundet utbyte. Även med elkostnader uteslutna gör detta ASIC-utvinning till ett av de dyraste sätten att utvinna.

Utvinningspooler

Eftersom den första framgångsrika minern beviljas en blockbelöning är sannolikheten för att hitta rätt hash extremt låg. Miners med en liten andel av utvinningskraft har en mycket liten chans att hitta nästa block på egen hand. Utvinningspooler har en lösning på detta problem.

Utvinningspooler är grupper av miners som slår samman sina resurser (hash-krafter) för att öka sina chanser att vinna blockbelöningar. När poolen framgångsrikt hittar ett block delar miners i poolen på belöningen beroende på mängden arbete de bidrog med.

Utvinningspooler kan gynna enskilda miners i form av hårdvara och elkostnader, men deras dominans inom utvinning har väckt oro för en 51 %-attack på nätverket.

Vad är Bitcoin-utvinning och hur fungerar det?

Bitcoin är det mest populära och väletablerade exemplet på en utvinningsbar kryptovaluta; Bitcoin-utvinning är baserad på PoW-konsensusalgoritmen.

PoW är den ursprungliga blockkedje-konsensusmekanismen skapad av Satoshi Nakamoto och introducerades i Bitcoin-vitpappret 2008. I ett nötskal bestämmer PoW hur ett blockkedjenätverk når konsensus mellan alla distribuerade deltagare utan mellanhänder från tredje part. Det gör detta genom att kräva massor av datorkraft för att avskräcka någon med dåliga avsikter.

Som vi har sett verifieras transaktioner på ett PoW-nätverk av miners som tävlar att lösa komplexa kryptografiska pussel med specialiserad utvinningshårdvara. Den första minern som hittar en giltig lösning kan sedan sända sitt transaktionsblock till blockkedjan för att få block-belöningen.

Mängden krypto i en block-belöning varierar mellan olika blockkedjor. På bitcoin-blockkedjan kunde miners till exempel få 6,25 BTC i block-belöning i mars 2023. På grund av dess halveringsmekanism minskara dock mängden BTC i en block-belöning med hälften var 210 000:e block (ungefär vart fjärde år).

Är kryptoutvinning lönsam 2023?

Även om det är möjligt att tjäna pengar genom att utvinna kryptovaluta kräver det noggrant övervägande, riskhantering och forskning. Det innebär också investeringar och risker, såsom hårdvarukostnader, kryptovalutaprisvolatilitet och kryptovalutaprotokolländringar. För att mildra dessa risker deltar miners ofta i riskhanteringsmetoder och bedömer de potentiella kostnaderna och fördelarna med utvinning innan de börjar.

Lönsamheten för kryptoutvinning beror på flera faktorer. En av dem är förändringar i kryptovalutapriserna. När kryptovalutapriserna ökar, ökar också fiatvärdet av utvinningsbelöningar. Omvänt kan lönsamheten sjunka tillsammans med sjunkande priser.

Effektiviteten hos utvinningshårdvaran är också en avgörande faktor för att bestämma lönsamheten för utvinning. Utvinningshårdvara kan vara dyr, så miners måste balansera kostnaden för hårdvaran med de potentiella belöningar den kan generera. En annan faktor att tänka på är kostnaden för el; om det är för högt kan det uppväga intäkterna och göra utvinning olönsam.

Dessutom kan utvinningshårdvara behöva uppgraderas relativt ofta, eftersom de tenderar att bli föråldrade ganska snabbt. Nya modeller kommer att överträffa gamla och om minern saknar budgeten för att uppgradera sina maskiner kommer de sannolikt att kämpa för att förbli konkurrenskraftiga.

Sist men inte minst finns det förändringar som sker på protokollnivå. Till exempel kan halveringen av Bitcoin påverka utvinningslönsamheten eftersom det minskar belöningen för att bryta ett block i hälften. Dessutom bytte Ethereum helt från PoW till konsensusmekanismen Bevis på insats (Proof of Stake/PoS) i september 2022, vilket gjorde utvinning onödigt.

Sammanfattningsvis

Kryptovaluta-utvinning är en kritisk del av Bitcoin och andra PoW-blockkedjor eftersom det bidrar till att hålla nätverket säkert och utfärdandet av nya coin stadigt. Dessutom kan utvinning generera passiva inkomster för miners. Du kan lära dig mer med dessa steg-för-steg-instruktioner i vår artikel Så här utvinner du krypto.

Utvinning har vissa fördelar och nackdelar och det mest uppenbara av det sista är den potentiella inkomsten från blockbelöningar. Detta påverkas dock av en rad faktorer, inklusive elkostnader och marknadspriser. Därför bör du innan du hoppar in i kryptoutvinning göra din egen efterforskning och utvärdera alla potentiella risker.

Mer information

• Vad är tillåtna blockkedjor och blockkedjor utan behörighet?

• Vad är staking i krypto?

• Vad är en NFT?

Ansvarsfriskrivning och riskvarning: detta innehåll presenteras för dig ”i befintligt skick” och endast för allmän information och utbildningsändamål, utan representation eller garanti av något slag. Det ska inte tolkas som ekonomisk, juridisk eller annan professionell rådgivning. Det är inte heller avsett att rekommendera köp av någon specifik produkt eller tjänst. Du bör söka efter din egen rådgivning från lämpliga professionella rådgivare. I de fall då artikeln har skrivits av en tredje part, tillhör åsikterna som uttrycks denna tredje part och återspeglar inte nödvändigtvis Binance Academys åsikter. Läs vår fullständiga ansvarsfriskrivning här för mer information. Priserna på digitala tillgångar kan vara volatila. Värdet på din investering kan gå ner eller upp och du kanske inte får tillbaka det investerade beloppet. Du är själv ansvarig för dina investeringsbeslut och Binance Academy ansvarar inte för eventuella förluster som du kan ådra dig. Detta material ska inte tolkas som ekonomisk, juridisk eller annan professionell rådgivning. Se våra användarvillkor och riskvarning för mer information.