Знаете ли вы, что добыча Биткоина не всегда так сложна? Если в 2009 году Биткоин можно было быстро добыть с помощью мобильного телефона (одного из самых дешевых), то сегодня для этого требуются огромные промышленные склады, заполненные тысячами специализированных устройств, которые производят миллионы миллионов операций в секунду для добычи одного и того же количества Биткоина. Выяснить, почему так происходит, можно, познакомившись с одним из важнейших аспектов майнинга - "сложностью".
Биткоин имеет динамическую сложность/трудность майнинга. что это значит? По сути, это означает, что сложность добычи блока в Биткоин не всегда одинакова. Иногда она повышается, иногда понижается (хотя в долгосрочной перспективе она имеет тенденцию к повышению).
В этой статье вы узнаете об одном из наиболее важных аспектов криптовалют, таких как Биткоин. Вникать в эти технические аспекты не всегда просто, но, как всегда, мы объясним вам эту концепцию в простой форме.
Термин "сложность" используется в качестве единицы измерения в процессе майнинга криптовалюты, обозначая, насколько сложно найти хэш блока.
Сложность майнинга
В коде Биткоин предусмотрено, что один блок должен добываться в среднем каждые 10 минут. Чтобы добыть блок, nuncio в рамках операции майнинга находит хэш, который соответствует искомому образцу. Человек с большой вычислительной мощностью (например, тысячи ASIC или применение нового механизма для выполнения операции быстрее) сможет найти нонс очень быстро, и это нарушит установленный протоколом 10-минутный средний показатель. Именно здесь Биткоин добавил один из своих самых важных компонентов: перенастройку сложности майнинга.
Без этой перенастройки майнер мгновенно добыл бы все блоки, нарушив кривую эмиссии биткоина, заранее заложенную в экономическую модель, лежащую в основе протокола Биткоин. То есть за короткое время все биткоины были бы добыты.
Чтобы избежать этого, в действие вступает перенастройка майнинга, которая увеличивает сложность искомой математической задачи. Таким образом, время работы каждого блока вновь стабилизируется на уровне 10 минут (в среднем).
Сложность майнинга Биткоина
Настройка сложности майнинга зависит от программирования и операционных протоколов каждого блокчейна и криптовалюты. Как мы уже объясняли, сложность майнинга в Биткоин должна позволять майнерам решать и генерировать новый блок примерно каждые 10 минут. И если это условие не выполняется, то степень сложности корректируется.
Такая перенастройка происходит автоматически каждые 2,016 блока (примерно раз в две недели). То есть в каждом из узлов. В исходном коде сети Биткоин уже есть заготовленный для этого фрагмент кода. Поэтому каждый раз при достижении 2,016 добытых блоков все узлы будут производить перерасчет, что приведет к новому уровню сложности доказательства работы (PoW).
Как часто происходит сброс сложности майнинга Биткоин?
Настройка сложности майнинга зависит от программирования и операционных протоколов каждого блокчейна и криптовалюты. Как мы уже объясняли, сложность майнинга в Биткоин должна позволять майнерам решать и генерировать новый блок примерно каждые 10 минут. И если это условие не выполняется, то степень сложности корректируется.
Такая перенастройка происходит автоматически каждые 2,016 блока (примерно раз в две недели). То есть в каждом из узлов. В исходном коде сети Биткоин уже есть заготовленный для этого фрагмент кода. Поэтому каждый раз при достижении 2,016 добытых блоков все узлы будут производить перерасчет, что приведет к новому уровню сложности доказательства работы (PoW).
Как определяется сложность майнинга Биткоин?
Прежде всего, важно отметить, что сложность майнинга совершенно не зависит от количества транзакций или их стоимости. Однако она коррелирует с хэш-мощностью сети, а значит, с целью и временем майнинга.
Формула для расчета сложности выглядит следующим образом:
difficulty = difficulty_1_target / current_target
Где target - 256-битное число. difficulty_1_target может быть разным для различных способов измерения сложности. Традиционно она представляет собой хэш, в котором начальные 32 бита равны нулю, а остальные - единице (это известно как "групповая сложность" или "piff"). Протокол Биткоин представляет цели как пользовательский тип с плавающей запятой с ограниченной точностью. В результате клиенты Биткоин часто определяют сложность по этому признаку, что известно как "bdiff".
В свою очередь, сеть Биткоин проверяет реальное время, которое потребовалось для добычи последних 2,016 блоков в цепи, и сравнивает его с 20,160 минутами. Это значение обусловлено тем, что, поскольку каждый блок должен был быть добыт за время, равное 10 минутам, расчетное время добычи 2,016 блоков составляет 20,160 минут. Далее, используя эти данные, рассчитывается соотношение между реальным и расчетным временным интервалом. В соответствии с полученными результатами вносим корректировки, соответствующие сложности, требующие ее увеличения или уменьшения.
В чем выражается сложность?
Сложность в блокчейне играет очень важную роль. Во-первых, она регулирует производство и активацию криптовалюты в постоянном и заранее заданном темпе. Во-вторых, она позволяет равномерно поддерживать время добычи криптовалютных блоков, избегая проблем с безопасностью и исключая возможное мошенничество. Таким образом, при повышении стоимости криптовалюты в сеть привлекаются майнеры, что увеличивает ее хэш-мощность, а сложность регулируется и повышается. Таким образом, скорость эмиссии монет остается постоянной.
Кроме того, поскольку между каждым блоком проходит много времени, майнеры обеспечивают большую безопасность сети, имея возможность проверить соответствие всех блоков установленным требованиям.
Таким образом, эта особенность очень важна, поскольку она обеспечивает генерирование блоков с заданной протоколом и безопасностью сети скоростью, оставаясь устойчивой даже по мере того, как к сети присоединяется все больше майнеров и увеличивает ее хэш-мощность.
Что такое высокая сложность?
Максимальная сложность сети Биткоин может быть выражена как: maximum_target / 1. Причем число 1 используется потому, что на момент выхода Биткоин на рынок сложность сети находилась именно на этом уровне. Это значение не может быть равно 0, так как в этом случае результат будет бесконечным. Таким образом, при вычислении maximum_target / 1 получится чрезвычайно большое число, примерно 2 ^ 224.
Является ли сложность только для протокола консенсуса PoW?
Сложность майнинга в криптовалюте применима к различным протоколам консенсуса, таким как PoW, pos, DPoS: POA. Но именно блокчейны, использующие систему Proof of Work (PoW), используют эти данные как важный момент для своей безопасности и работы. В блокчейн-сети с системой PoW майнерам предлагается выполнить криптографический тест, сложность которого возрастает по мере увеличения мощности сети.
Это означает, что для нахождения правильного решения необходимо выполнять миллионы хэш-операций в секунду по всей сети. Алгоритм proof-of-work предполагает хэширование заголовка блока и генерацию случайного числа. Для этого обычно используется криптографический алгоритм SHA-256, пока не будет найдено решение, подходящее под определенный шаблон.
Весь этот процесс заставляет создавать более мощное вычислительное оборудование, такое как FPGA, CPU, GPU o ASIC, чтобы генерировать достаточное количество решений и проверять транзакции. Таким образом, сложность сети регулируется, чтобы обеспечить скорость генерации блоков.
Весь этот процесс не повторяется в других протоколах, поскольку их работа отличается, и они сосредотачивают свою способность обеспечивать безопасность в других, менее требовательных к энергетическим и вычислительным ресурсам механизмах.
Меняется ли сложность майнинга в Биткоине и адаптируется ли она к конкуренции?
Да, сложность майнинга в Биткоин является переменной и адаптируется к конкуренции, которая участвует в сети. Сложность майнинга обеспечивается алгоритмом. Этот алгоритм обеспечивает идеальное значение сложности, чтобы майнеры могли добывать новый блок примерно каждые 10 минут.
Если рассматривать этот вопрос в экстремальном сценарии, когда цена Биткоина падает до крайне низких значений, майнинг становится совсем невыгодным. Поэтому многие майнеры покинут сеть. Но поскольку сложность регулируется в зависимости от хэш-мощности, которой обладает сеть в данный момент, она будет снижаться и регулироваться автоматически. Таким образом, открываются двери для более мелких майнеров, которые, по крайней мере, на некоторое время смогут вернуться к добыче Биткоина, как это было в самом начале: с настольного или портативного компьютера.
Почему сложность добычи иногда увеличивается, а иногда уменьшается?
Сложность майнинга работает как динамический параметр, который постоянно корректируется в зависимости от условий сети. Помните, что цель майнинга - обнаружить и сгенерировать новый блок в соответствии с программированием сети. Таким образом, сложность регулируется той же системой. При этом учитывается хэш-мощность, которой обладает сеть в данный момент.
Рассмотрим следующий пример: если сеть Биткоин генерирует новые блоки за меньшее время, чем установленные 10 минут, то эта же сеть будет регулировать сложность в большую сторону. То есть, поскольку блоки генерируются быстрее, чем хотелось бы, сложность майнинга будет повышаться. Напротив, если сеть генерирует новые блоки за время, превышающее 10 минут, сложность майнинга будет снижаться, так как блоки будут генерироваться медленнее.
Еще одним очень влияющим на степень сложности сети Биткоин аспектом является стоимость электроэнергии и стоимость Биткоин на рынке. Это относится к фидуциарной валюте, которая используется для покрытия операционных расходов в сети. Таким образом, цена киловатт-часа в Биткоине является очень важным аспектом сложности.
Если цена Биткоина высока, майнинг становится прибыльным; напротив, если цена Биткоина низка, некоторые майнеры покидают сеть, поскольку их прибыль не покрывает операционных расходов. Таким образом, чем выгоднее майнинг, тем большее количество майнеров подключено к сети и, следовательно, больше хэш-мощность и выше степень сложности. С другой стороны, когда майнинг не приносит прибыли, хэш-мощность уменьшается, а вместе с ней и сложность.
Заключение
Рассмотрев сложность майнинга биткоина, мы видим, как эта динамичная переменная влияет на конкуренцию среди майнеров и обеспечивает безопасность сети. Этот сложный баланс оказывает важное влияние на децентрализованный характер биткоин-протокола, гарантируя его устойчивость к внешним воздействиям и изменениям в вычислительной мощности. Понимание этого процесса является ключом к развитию криптовалютного мира, создавая надежные основы для будущего цифрового финансового ландшафта.
13.06.2023
