Эта статья представляет собой полное путешествие, которое позволит вам узнать о процессе создания блока Биткоин, а также о тонкостях и особенностях майнинга Биткоин.
В блокчейне майнеры отвечают за генерацию новых блоков, добавляя их в конец цепи. И как протокол устанавливает Биткоин, они должны выполнять этот процесс примерно каждые 10 минут. Каждый добытый блок содержит подробную запись различных транзакций, проведенных за каждый период. И при добавлении в конец блокчейна они обновляют свою регистрацию.
Как создается блок в Биткоине
Чтобы создать новый блок, майнеры должны пройти процесс решения математической задачи. При нахождении правильного решения сеть может принять новый блок, который будет добавлен в блокчейн по консенсусу. За что майнер, нашедший решение, получит вознаграждение за новый блок. Это вознаграждение известно как вознаграждение за блок.
Новый блок Биткоин генерируется примерно каждые 10 минут. Поэтому каждый раз, когда обнаруживается один блок, это означает начало добычи другого. Поскольку они математически связаны между собой. Но давайте посмотрим более подробно, как происходит этот процесс:
Первый этап: Транзакция
Процесс добычи нового блока начинается тогда, когда пользователь хочет отправить определенную сумму криптовалюты другому человеку. Поэтому отправляют бланк транзакции с данными из своего кошелька, ждут, что сделает сеть и подтвердит. Они остаются там до тех пор, пока не будет добыт блок, в который они могут быть включены и подтверждены.
Второй этап: Компиляция
Эти ожидающие транзакции в сети собираются и группируются в блок транзакций майнинговыми узлами. Несколько майнеров, скорее всего, будут собирать одни и те же транзакции. И все они будут неподтвержденными до тех пор, пока блок не будет добыт.
Третий этап: Обучение.
Каждый майнер выбирает транзакции, которые он хочет включить в блок, и создает свой собственный блок. Если в предыдущем блоке уже есть подтвержденные и включенные транзакции, то они будут удалены из этого блока. Этот новый блок называется кандидатом, поскольку он еще не является действительным, так как не имеет действительного доказательства работы.
При формировании нового блока в него должен быть включен заголовок, содержащий хэш от предыдущего блока, корень меркла и данные для майнинга соревнования. То есть метку времени, цель алгоритма PoW для этого блока (биты), версию программного обеспечения и nuncio.
Четвертый этап: Доказательство работы
После того как каждый майнер сформировал свой блок транзакций, ему необходимо найти действительную подпись для этого блока. Другими словами, провести доказательство работы. Каждый майнер должен произвести математические вычисления, уникальные для каждого сформированного им блока. Поэтому, хотя процедура одна и та же, результат для каждого будет совершенно разным. Этот сложный расчет требует больших вычислительных мощностей, а значит, и больших затрат электроэнергии. Что также будет зависеть от сложности системы на момент майнинга.
Решение, которое должны найти майнеры, известно как хэш. Эту функцию очень трудно найти, но, найдя, ее легко проверить другим. Таким образом, они могут убедиться, что выходной хэш соответствует установленным условиям системы.
Чтобы найти достоверный выходной хэш, майнеры выполняют математические вычисления снова и снова, используя нунцио. Это случайное число, которое они используют и постоянно меняют до тех пор, пока не найдут выходную подпись или хэш, который соответствует условиям. Невозможно предсказать, какой именно нонс решит проблему, поэтому приходится использовать столько, сколько необходимо. И речь идет о миллиардах значений! Невероятно, правда?
В случае сети Биткоин система определяет, что выходной хэш должен содержать определенное количество нулей в начале хэша.
Пятый этап: Передача
Когда майнинговому узлу удается найти правильный выходной хэш для блока, он передает этот блок вместе с подписью другим узлам сети, чтобы они могли его проверить.
В это время, пока не выпущен 21 млн. биткоинов, майнер получает установленное за майнинг вознаграждение, пуская в оборот новые биткоины. Это регистрируется на его собственном узле, остальные узлы сети сделают это на следующем этапе.
Кроме того, независимо от того, все ли биткоины были выпущены или нет, майнер также получает все комиссии за майнинг, которые пользователи внесли в транзакции, составляющие данный блок.
Шестой этап: Верификация
Остальные узлы сети отвечают за проверку соответствия блока и хэша условиям системы, проверяют его легитимность и то, действительно ли он содержит указанное количество нулей.
Здесь же подтверждается доказательство работы, то есть вычислительная мощность, затраченная на поиск решения, и отмечается, что майнер, открывший блок, может эффективно использовать недавно полученные биткоины.
Седьмой этап: Подтверждение
После добавления нового блока в блокчейн все остальные, добавленные поверх него, будут считаться подтверждением. В этот момент мы можем подумать, что раз каждый майнер начал процесс со своего блока, то он может продолжать добычу. Но это не так. Как только блок сгенерирован, все майнинговые узлы должны начать процесс с формирования нового блока транзакций. Они не могут продолжить майнинг предыдущего блока, поскольку каждый блок должен добавлять выходной хэш предшествующего ему блока.
Именно поэтому мы знаем эту технологию как цепочку блоков или блокчейн. К тому времени, когда майнер получит достоверный хэш, может быть добыто еще несколько новых блоков. Таким образом, выходной хэш добытого вами блока не будет совпадать с выходным хэшем последнего добавленного блока в цепочке. Он будет отклонен.
Кроме того, весьма вероятно, что все или большинство транзакций, включенных в этот блок, уже были добавлены в другие. Даже если вам удастся добыть блок, большинство включенных в него транзакций не смогут быть проверены или подтверждены.
Характеристики добываемых блоков
Для того чтобы блоки, добываемые в системе Биткоин, считались действительными, они должны отвечать определенным характеристикам и условиям. Рассмотрим, каковы они:
- Хэш заголовка добытого блока должен быть меньше целевого. Если он больше, то блок не будет считаться действительным.
- Размер блока должен находиться в допустимых пределах. В Биткоин размер блока не должен превышать 2 МБ.
- Временная метка блока должна быть меньше двух часов в будущем.
- Первой транзакцией, добавленной в блок, будет транзакция coinbase. Это даст майнинговому узлу вознаграждение сети. В каждом блоке будет только одна транзакция.
- Все транзакции, добавленные в блок, являются действительными.
- Заголовок каждого блока будет содержать хэш предыдущего блока и его высоту.
Все эти характеристики проверяются для подтверждения блока. И каждый майнинговый узел самостоятельно проверяет новые блоки, следуя точно таким же правилам. Таким образом, ни один майнинговый узел не может обмануть. Это обеспечивает надежность и безопасность сети. Как только блок подтверждается, другие узлы сети добавляют его в свою копию блокчейна. И когда это произойдет, его нельзя будет изменить или модифицировать.
Теперь вы знаете, как создавался каждый биткойн, находящийся в обращении. Каждый из существующих биткоинов был выпущен в соответствии с этим процессом, чтобы затем использоваться или продаваться майнером другим людям, пока не попадет к вам в руки.
Заключение
процесс создания блока в сети Биткоин является сложным и тщательно продуманным механизмом, обеспечивающим безопасность и децентрализацию системы. Майнеры, конкурируя за право добавить новый блок в цепь, выполняют сложные вычислительные задачи, обеспечивая надежность и устойчивость сети. Технология блокчейн и концепция доказательства работы (Proof of Work) сыграли ключевую роль в создании инновационной криптовалюты, которая стала своеобразным эталоном для других проектов. Благодаря децентрализованной природе и прозрачности, Биткоин продолжает привлекать внимание и оставаться в центре внимания в области финансов и технологий.
13.06.2023
