Πώς λειτουργεί η εξόρυξη Bitcoin;

Σε αυτήν την ενότητα, θα εξετάσουμε πιο προσεκτικά δύο πολύ σημαντικά μέρη (και συμμετέχοντες) του δικτύου Bitcoin που παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά στην Ενότητα 5:

• Κόμβοι Bitcoin: Φύλακες της επικύρωσης, των οποίων η κύρια δουλειά είναι να διατηρούν ένα αντίγραφο του καθολικού του Bitcoin και να διασφαλίζουν ότι όλες οι συναλλαγές είναι έγκυρες και ότι όλοι ακολουθούν τους ίδιους κανόνες. Διανέμοντας αυτήν την εργασία σε πολλούς ανθρώπους παγκοσμίως, το Bitcoin παραμένει ισχυρό απέναντι σε πιθανή απάτη χωρίς να βασίζεται σε μια κεντρική αρχή. Οι κόμβοι βοηθούν να διατηρείται το σύστημα αξιόπιστο και πιστό στην αποκεντρωμένη του φιλοσοφία, όπου κανένα άτομο ή ομάδα δεν έχει υπερβολική εξουσία πάνω στους υπόλοιπους.
• Εξορύκτες Bitcoin: Αρχιτέκτονες της ασφάλειας που λύνουν κρυπτογραφικούς γρίφους χρησιμοποιώντας ισχυρούς υπολογιστές και ηλεκτρικό ρεύμα. Ελέγχουν και επιβεβαιώνουν συναλλαγές, διασφαλίζοντας ότι όλα είναι ασφαλή. Η υπολογιστική τους εργασία βοηθά να γίνει το καθολικό (ή blockchain) ανθεκτικό σε κακόβουλες ενέργειες, κάνοντας την αλλοίωση του blockchain ενεργειακά δαπανηρή.

Μαζί, οι κόμβοι και οι εξορύκτες του Bitcoin συνεργάζονται ως ομάδα για να διατηρήσουν ένα αποκεντρωμένο, ασφαλές και ισχυρό σύστημα — ένα πραγματικά καινοτόμο νομισματικό σύστημα στο οποίο μπορούν να βασιστούν άνθρωποι σε όλο τον κόσμο. Ας εξερευνήσουμε αυτούς τους ρόλους με περισσότερες λεπτομέρειες για να κατανοήσουμε πώς συμβάλλουν στο πρωτόκολλο του Bitcoin.

Οι κόμβοι του Bitcoin μπορεί να ακούγονται τεχνικοί, αλλά στην πραγματικότητα είναι απλώς λογισμικό που διατηρεί ένα αντίγραφο του blockchain του Bitcoin σε έναν υπολογιστή. Το blockchain είναι ένα κοινό αρχείο όλων των συναλλαγών Bitcoin.

Όταν τρέχετε τον δικό σας κόμβο, επαληθεύετε μόνοι σας τις συναλλαγές Bitcoin αντί να εμπιστεύεστε κάποιον άλλον. Αυτό σας δίνει περισσότερη ανεξαρτησία και βοηθά στη διατήρηση της αποκέντρωσης του δικτύου Bitcoin.

Μπορείτε να φανταστείτε έναν κόμβο Bitcoin σαν έναν ψηφιακό τροχονόμο με μερικές σημαντικές αρμοδιότητες.

1. Διατηρεί ένα αντίγραφο του blockchain, που είναι το ιστορικό όλων των συναλλαγών Bitcoin.
2. Οι κόμβοι συνδέονται με άλλους κόμβους σε όλο τον κόσμο και μοιράζονται πληροφορίες. Ένα παράδειγμα είναι η λίστα με τις νέες συναλλαγές που περιμένουν να επιβεβαιωθούν, η οποία ονομάζεται mempool.
3. Οι κόμβοι ελέγχουν ότι κάθε συναλλαγή ακολουθεί τους κανόνες του Bitcoin. Αν μια συναλλαγή είναι άκυρη, ο κόμβος την απορρίπτει.

Οι κόμβοι επίσης βοηθούν νέους κόμβους να ενταχθούν στο δίκτυο, μοιράζοντας μαζί τους το blockchain. Ωστόσο, κάθε νέος κόμβος ελέγχει όλους τους κανόνες ανεξάρτητα.

Οποιοσδήποτε μπορεί να τρέξει έναν κόμβο εγκαθιστώντας λογισμικό όπως το Bitcoin Core και κατεβάζοντας το blockchain. Μόλις ρυθμιστεί, ο κόμβος συνεχίζει να λαμβάνει νέα blocks περίπου κάθε 10 λεπτά και τα επαληθεύει πριν τα προσθέσει στο αντίγραφό του του blockchain.

Το να τρέχετε έναν κόμβο βοηθά να γίνει το δίκτυο του Bitcoin πιο ασφαλές και αποκεντρωμένο, επειδή περισσότεροι άνθρωποι επαληθεύουν το σύστημα ανεξάρτητα.

Τι είναι ένας κόμβος Bitcoin;

Ο σκοπός του mining δεν είναι η δημιουργία νέων bitcoin· αυτό είναι το σύστημα κινήτρων. Το mining είναι ο μηχανισμός με τον οποίο η ασφάλεια του Bitcoin γίνεται αποκεντρωμένη.
Andreas M. Antonopoulos

Οι miners συλλέγουν μη επιβεβαιωμένες συναλλαγές, σχηματίζουν ένα block και χρησιμοποιούν ενέργεια για να βρουν ένα κλειδί που προσθέτει και ασφαλίζει το block.

Οι miners ανταγωνίζονται για να προσθέσουν το επόμενο block συναλλαγών στο blockchain. Για να το κάνουν αυτό, πρέπει να βρουν έναν ειδικό αριθμό που δημιουργεί ένα έγκυρο hash block. Μπορείτε να το φανταστείτε σαν να ψάχνουν το σωστό κλειδί ανάμεσα σε δισεκατομμύρια πιθανότητες. Ο πρώτος miner που βρίσκει το σωστό hash κερδίζει τον αγώνα και αποκτά το δικαίωμα να προσθέσει το block του στο blockchain.

Όταν ένας miner βρει ένα έγκυρο hash, μοιράζεται το block του με το δίκτυο. Οι άλλοι miners επαληθεύουν γρήγορα ότι η λύση είναι σωστή. Αν είναι, το block προστίθεται στο blockchain, βοηθώντας να παραμείνει το δημόσιο λογιστικό βιβλίο του Bitcoin ασφαλές.

Οι miners κερδίζουν bitcoin με δύο τρόπους:

• Αμοιβές block: Νέα bitcoin δημιουργούνται και δίνονται στον miner που προσθέτει επιτυχώς ένα block στο blockchain.
• Τέλη συναλλαγών: Όταν οι άνθρωποι στέλνουν bitcoin, συμπεριλαμβάνουν ένα μικρό τέλος. Ο miner που προσθέτει το block λαμβάνει τα τέλη από τις συναλλαγές που περιλαμβάνονται σε αυτό το block.

Halvings του Bitcoin

Οι αμοιβές των miners για την ολοκλήρωση ενός block μειώνονται στο μισό κάθε 210.000 blocks, δηλαδή περίπου κάθε τέσσερα χρόνια.

Το Bitcoin έχει ένα σταθερό μέγιστο όριο προσφοράς 21.000.000 bitcoin, αλλά δεν δημιουργήθηκαν όλα όταν ξεκίνησε το Bitcoin. Αντίθετα, νέα bitcoin εισάγονται σταδιακά στην κυκλοφορία μέσω του mining.

Όταν οι miners προσθέτουν επιτυχώς ένα νέο block συναλλαγών στο δίκτυο του Bitcoin, λαμβάνουν μια block reward σε bitcoin. Στις πρώτες μέρες του Bitcoin, αυτή η αμοιβή ήταν 50 bitcoin ανά block. Αυτή η αμοιβή ενθάρρυνε τους ανθρώπους να χρησιμοποιούν υπολογιστική ισχύ και ηλεκτρικό ρεύμα για να βοηθήσουν στην ασφάλεια του δικτύου.

Περίπου κάθε 210.000 blocks (δηλαδή κάθε 4 χρόνια), η αμοιβή block μειώνεται στο μισό. Αυτό το γεγονός ονομάζεται halving. Το halving επιβραδύνει τη δημιουργία νέων bitcoin και βοηθά να διασφαλιστεί ότι η συνολική προσφορά δεν θα ξεπεράσει ποτέ τα 21 εκατομμύρια. Με τον καιρό, αυτό κάνει το bitcoin όλο και πιο σπάνιο.

Η κυκλοφορούσα προσφορά αναφέρεται στη συνολική διαθέσιμη ποσότητα ενός νομίσματος. Στο Bitcoin, η συνολική κυκλοφορούσα προσφορά είναι ο αριθμός των νομισμάτων που έχουν εξορυχθεί και βρίσκονται σε κυκλοφορία σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή.

Το πρόγραμμα προσφοράς Bitcoin είναι το προκαθορισμένο και δημόσιο σχέδιο για την κυκλοφορία νέων bitcoin, σχεδιασμένο ώστε να διατηρεί τη σπανιότητα του Bitcoin με την πάροδο του χρόνου.

Μετά από κάθε halving, η αμοιβή σε bitcoin που λαμβάνουν οι miners για την προσθήκη ενός block μειώνεται στο μισό. Αυτό μειώνει τον ρυθμό δημιουργίας νέων bitcoin.

Οι miners εξακολουθούν να κερδίζουν τέλη συναλλαγών από τις συναλλαγές που περιλαμβάνονται στο block που εξορύσσουν. Με τον καιρό, αυτά τα τέλη αναμένεται να αποτελούν μεγαλύτερο μέρος του εισοδήματος των miners.

Τα halvings είναι ενσωματωμένα στο πρωτόκολλο του Bitcoin και συμβαίνουν αυτόματα περίπου κάθε τέσσερα χρόνια. Εξαιτίας αυτού, το πρόγραμμα διάθεσης του Bitcoin είναι προβλέψιμο και διαφανές.

Ο πίνακας δείχνει τα επερχόμενα halvings, συμπεριλαμβανομένης της κατά προσέγγιση ημερομηνίας, του αριθμού του block στο οποίο συμβαίνουν, της νέας ανταμοιβής ανά block και του ποσοστού της συνολικής προσφοράς bitcoin που θα έχει εξορυχθεί.

Καθώς εξορύσσονται περισσότερα bitcoin, η κυκλοφορούσα προσφορά συνεχίζει να αυξάνεται μέχρι να φτάσει το μέγιστο όριο των 21.000.000 bitcoin, που αναμένεται γύρω στο έτος 2140. Επειδή δημιουργούνται όλο και λιγότερα νέα bitcoin με την πάροδο του χρόνου, αν αυξηθεί η ζήτηση, η τιμή του Bitcoin μπορεί να αυξηθεί. Αυτό επίσης ενθαρρύνει τους miners να συνεχίσουν να διασφαλίζουν το δίκτυο προσφέροντας την υπολογιστική τους ισχύ.

Τι είναι ένα έγκυρο block hash στο Bitcoin;

Στο Bitcoin, οι miners ανταγωνίζονται για να βρουν έναν ειδικό κωδικό που ονομάζεται block hash. Αυτός ο κωδικός ταυτοποιεί ένα block συναλλαγών και του επιτρέπει να προστεθεί στη blockchain.

Κάθε block περιέχει πληροφορίες για πρόσφατες συναλλαγές και επίσης περιλαμβάνει το hash του προηγούμενου block. Αυτό συνδέει κάθε block μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια αλυσίδα από το πρώτο block (το Genesis Block) μέχρι το πιο πρόσφατο.

Ένα hash λειτουργεί σαν ένα ψηφιακό αποτύπωμα για τα δεδομένα του block. Αν αλλάξει οποιαδήποτε πληροφορία στο block, αλλάζει και το αποτύπωμα. Αυτό διευκολύνει οποιονδήποτε να επαληθεύσει ότι το ιστορικό συναλλαγών της blockchain δεν έχει αλλοιωθεί και βοηθά στη διατήρηση της ασφάλειας του δικτύου.

Ο Satoshi Nakamoto, ο δημιουργός του Bitcoin, εξόρυξε το Genesis Block, το οποίο ξεκλείδωσε συνολικά 50 bitcoin.

Ο αγώνας για την εξόρυξη ενός block

Οι miners ανταγωνίζονται για να βρουν ένα έγκυρο block hash. Ο πρώτος miner που το βρίσκει προσθέτει το νέο block στη blockchain και λαμβάνει ανταμοιβή σε bitcoin.

Για να είναι έγκυρο, το hash του block πρέπει να είναι μικρότερο από έναν αριθμό που ορίζεται από το δίκτυο και ονομάζεται difficulty target (στόχος δυσκολίας). Επειδή τα hashes είναι τυχαία, οι miners πρέπει να δοκιμάζουν συνεχώς διαφορετικές εισόδους μέχρι να βρουν μία που να λειτουργεί.

Αν πάρα πολλοί miners ανταγωνίζονται, τα blocks θα βρίσκονταν πολύ γρήγορα. Αν συμμετέχουν πολύ λίγοι miners, τα blocks θα χρειάζονταν πολύ χρόνο για να βρεθούν. Για να λειτουργεί το σύστημα ομαλά, το Bitcoin προσαρμόζει αυτόματα τη δυσκολία κάθε 2.016 blocks (περίπου κάθε δύο εβδομάδες).

Αυτή η προσαρμογή διασφαλίζει ότι, κατά μέσο όρο, ένα νέο block προστίθεται στη blockchain περίπου κάθε 10 λεπτά.

Το επίπεδο δυσκολίας στην εξόρυξη Bitcoin μετρά το πόσο δύσκολο είναι να βρεθεί ένα έγκυρο block hash. Το δίκτυο προσαρμόζει αυτή τη δυσκολία κάθε 2.016 blocks (περίπου κάθε δύο εβδομάδες) ώστε να προστίθενται νέα blocks στη blockchain περίπου κάθε 10 λεπτά. Όσο υψηλότερη η δυσκολία, τόσο πιο δύσκολο είναι για τους miners να βρουν ένα έγκυρο block.

Βρίσκοντας ένα έγκυρο block hash, ένας miner αποδεικνύει ότι έχει κάνει την απαιτούμενη εργασία για να προσθέσει ένα νέο block στη blockchain. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται Proof of Work (PoW). Είναι ο μηχανισμός ασφαλείας που επιτρέπει στο Bitcoin να επιβεβαιώνει συναλλαγές και να προσθέτει νέα blocks στη blockchain. Ο miner που βρίσκει πρώτος το έγκυρο hash κερδίζει ανταμοιβή σε bitcoin, η οποία περιλαμβάνει την ανταμοιβή του block και τα τέλη συναλλαγών από τις συναλλαγές που περιλαμβάνονται σε αυτό το block.

Το Proof of Work (PoW) βοηθά να διατηρείται το Bitcoin ασφαλές, κάνοντας εξαιρετικά δαπανηρό για οποιονδήποτε να προσπαθήσει να εξαπατήσει ή να πάρει τον έλεγχο του δικτύου. Αντίθετα, είναι πολύ πιο κερδοφόρο να ακολουθεί κανείς τους κανόνες.

Οι miners έχουν τέσσερις βασικούς ρόλους:

1. Συλλογή συναλλαγών: Οι miners επιλέγουν συναλλαγές που έχουν σταλεί στο δίκτυο και τις τοποθετούν σε ένα υποψήφιο block.
2. Εκτέλεση Proof of Work: Οι miners ανταγωνίζονται για να λύσουν ένα δύσκολο μαθηματικό πρόβλημα βρίσκοντας ένα έγκυρο block hash.
3. Μετάδοση του μπλοκ: Ο πρώτος ανθρακωρύχος που βρίσκει μια έγκυρη λύση μοιράζεται το νέο μπλοκ με το δίκτυο.
4. Κερδίστε ανταμοιβές: Αν το μπλοκ είναι έγκυρο, προστίθεται στη blockchain και ο ανθρακωρύχος λαμβάνει νεοδημιουργημένα bitcoin καθώς και τα τέλη συναλλαγών.

Πολλοί ανθρακωρύχοι σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να δημιουργήσουν το επόμενο μπλοκ ταυτόχρονα. Όταν ένας ανθρακωρύχος βρει μια έγκυρη λύση, το δίκτυο ελέγχει το μπλοκ. Αν όλα είναι σωστά, προστίθεται στη blockchain. Άλλα ανταγωνιστικά μπλοκ απορρίπτονται. Αυτή η διαδικασία διατηρεί το δίκτυο σε συμφωνία και αποτρέπει τη διπλή δαπάνη.

• Οι ανθρακωρύχοι είναι υπολογιστές που βοηθούν στη συντήρηση και ενημέρωση του λογιστικού βιβλίου του Bitcoin.
• Συλλέγουν συναλλαγές και τις ομαδοποιούν σε ένα μπλοκ. Στη συνέχεια, περνούν τα δεδομένα του μπλοκ μέσα από έναν αλγόριθμο κατακερματισμού για να δημιουργήσουν έναν μοναδικό κωδικό που ονομάζεται hash.
• Οι ανθρακωρύχοι επαναλαμβάνουν αυτή τη διαδικασία πολλές φορές, αναζητώντας ένα hash που να πληροί τους κανόνες του Bitcoin. Ο πρώτος ανθρακωρύχος που βρίσκει ένα έγκυρο hash λαμβάνει ως ανταμοιβή νεοδημιουργημένα bitcoin και το μπλοκ του προστίθεται στη blockchain.
• Το hash κάθε μπλοκ το συνδέει επίσης με το προηγούμενο μπλοκ. Αν κάποιος προσπαθούσε να αλλάξει μια παλιά συναλλαγή, τα hashes δεν θα ταίριαζαν πλέον και το δίκτυο θα απέρριπτε την αλλοιωμένη αλυσίδα. Αυτό είναι που διατηρεί το λογιστικό βιβλίο του Bitcoin ασφαλές.

Το mempool, συντομογραφία του «memory pool», είναι σαν μια αίθουσα αναμονής για συναλλαγές Bitcoin. Όταν στέλνεις bitcoin, η συναλλαγή σου πρώτα μεταδίδεται στο δίκτυο και τοποθετείται στο mempool.

Μπορείς να το φανταστείς σαν να περιμένεις στη σειρά σε ένα εστιατόριο. Το όνομά σου μπαίνει σε μια λίστα και περιμένεις μέχρι να ελευθερωθεί ένα τραπέζι. Με τον ίδιο τρόπο, η συναλλαγή σου περιμένει στο mempool μέχρι ένας miner να τη συμπεριλάβει σε ένα block.

Οι κόμβοι του Bitcoin ελέγχουν κάθε νέα συναλλαγή για να βεβαιωθούν ότι είναι έγκυρη και ότι τα bitcoin που ξοδεύονται δεν έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί. Αν η συναλλαγή είναι έγκυρη, παραμένει στο mempool μέχρι να επιβεβαιωθεί.

Οι miners επιλέγουν συναλλαγές από το mempool και τις συμπεριλαμβάνουν σε νέα blocks. Συνήθως, οι συναλλαγές με υψηλότερα τέλη επιλέγονται πρώτες.

Μόλις μια συναλλαγή συμπεριληφθεί σε ένα block, γίνεται επιβεβαιωμένη και καταγράφεται μόνιμα στο blockchain του Bitcoin.

Δραστηριότητα: Εξερευνώντας το Mempool

Αυτή η δραστηριότητα φέρνει τους μαθητές σε επαφή με ένα δωρεάν και ανοιχτού κώδικα εργαλείο που δεν απαιτεί τεχνικές γνώσεις για να χρησιμοποιηθεί. Είναι χρήσιμο για Bitcoiners όλων των επιπέδων, από αρχάριους μέχρι έμπειρους.

Βασικά Σημεία

1. Το Mempool αναφέρεται στη λίστα των μη επιβεβαιωμένων συναλλαγών που διατηρεί κάθε κόμβος του Bitcoin, όχι σε μια συγκεκριμένη υπηρεσία ή πλατφόρμα.
2. Δεν υπάρχει ένα ενιαίο, καθολικό mempool. Το Mempool.space είναι ένα από τα πολλά.
3. Το Mempool.space είναι ανοιχτού κώδικα και γνωστό για την ευκολία χρήσης του ως οπτικός block explorer. Παρέχει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο για μη επιβεβαιωμένες συναλλαγές, τέλη και άλλη δραστηριότητα του δικτύου.

Συμβουλή για Μαθητές

Το Mempool.space κάνει πολύ περισσότερα από το να απεικονίζει blocks. Εξερεύνησε και άλλα μέρη του οικοσυστήματος του Bitcoin: π.χ., Lightning, mining, το hash rate, pools και τα «γυαλιά» του block space.

Τώρα που καταλαβαίνεις τα δημόσια και ιδιωτικά κλειδιά, καθώς και τους ρόλους των κόμβων και των ανθρακωρύχων, δες πώς λειτουργεί μια συναλλαγή Bitcoin από την αρχή μέχρι το τέλος.

1. Ο Άνταμ θέλει να στείλει bitcoin στον Γιώργο. Δημιουργεί μια συναλλαγή με τη διεύθυνση του Γιώργου, το ποσό που θα στείλει και μια αμοιβή.
2. Ο Άνταμ υπογράφει τη συναλλαγή με το ιδιωτικό του κλειδί για να αποδείξει την κυριότητα.
3. Μεταδίδει τη συναλλαγή στο δίκτυο του Bitcoin.
4. Οι κόμβοι τη λαμβάνουν και ελέγχουν ότι ακολουθεί τους κανόνες, συμπεριλαμβανομένης της επαλήθευσης της υπογραφής και ότι ο Άνταμ έχει αρκετά bitcoin.
5. Αν είναι έγκυρη, η συναλλαγή διαμοιράζεται σε όλο το δίκτυο και προστίθεται στο mempool, όπου περιμένουν οι εκκρεμείς συναλλαγές.
6. Οι ανθρακωρύχοι επιλέγουν συναλλαγές από το mempool και τις συμπεριλαμβάνουν σε ένα μπλοκ που προσπαθούν να εξορύξουν.
7. Όταν ένας ανθρακωρύχος εξορύξει επιτυχώς ένα μπλοκ, αυτό διαμοιράζεται στο δίκτυο και ελέγχεται από άλλους κόμβους.
8. Αν είναι έγκυρο, το μπλοκ προστίθεται στη blockchain. Ο Γιώργος λαμβάνει τα bitcoin.
9. Καθώς προστίθενται περισσότερα μπλοκ, η συναλλαγή αποκτά επιβεβαιώσεις, καθιστώντας την πιο ασφαλή.

Μόλις συμπεριληφθεί σε ένα μπλοκ, η συναλλαγή επιβεβαιώνεται. Ο Άνταμ δεν μπορεί να ξοδέψει ξανά αυτά τα bitcoin και ο Γιώργος μπορεί να ξοδέψει ό,τι έλαβε σε μια νέα συναλλαγή.

Πηγές

How To Setup Bitcoin Core

Δες αυτό το βίντεο για τους Κόμβους του Bitcoin