Bitcoiny se objevují, nikoli tisknou. Počítače na celém světě „těží“ mince tak, že mezi sebou soutěží.
Klíčové poznatky:
– Těžba bitcoinů je proces objevování nových bloků, ověřování transakcí a jejich přidávání do bitcoinového blockchainu.
– Pokaždé, když je objeven nový blok, získá úspěšný těžař právo naplnit tento blok novými údaji o transakcích.
– Na oplátku za to, že věnují čas a zdroje plnění tohoto úkolu, dostávají vítězní těžaři zdarma množství nově vytěžených bitcoinů známé jako „odměna za blok“ a také veškeré poplatky spojené s transakcemi, které uloží do nových bloků.
– Proces, při němž jsou úspěšným těžařům poskytovány nově vyražené bitcoiny, je výhradním způsobem, jakým se nové mince dostávají do oběhu.
Proč těžit bitcoiny?
Existují dva hlavní důvody, proč by člověk nebo společnost chtěli těžit kryptoměny, jako je bitcoin.
1. Aby měli šanci získat odměnu za blok bitcoinu (která se od roku 2022 rovná 6,25 bitcoinu – v době vydání přibližně 210 000 USD). Nové bloky se objevují zhruba jednou za 10 minut.
2. Podílet se na zabezpečení a údržbě decentralizované sítě bitcoinů.
Jak těžaři bitcoinů objevují nové bloky?
Aby mohli těžaři ověřovat a přidávat nové transakce do blockchainu, musí mezi sebou soutěžit pomocí specializovaného výpočetního vybavení. Pomocí svého vybavení generují kódy pevné délky známé jako „hashe“ (viz níže.) Aby mohli objevit další blok, musí těžaři vygenerovat hash, který má před sebou stejný nebo vyšší počet nul než „cílový hash“.
Cílový hash je 64místný hexadecimální kód (obsahující čísla 0-9 a písmena A-F), pod který se všichni těžaři snaží dostat, aby objevili další blok.
Jako výchozí bod berou všichni těžaři data z předchozího bloku, známého jako „hlavička bloku“, která obsahuje například časové razítko bloku, hash dat předchozího bloku a prázdné místo známé jako „kryptografická nonce“. Většina údajů v záhlaví bloku je pevně daná, což znamená, že je nelze měnit, kromě nonce. Nonce znamená „číslo použité pouze jednou“ a je to část záhlaví předchozího bloku, kterou mohou těžaři upravovat. Pamatujte, že pouhá změna jediného bitu na vstupu vytvoří zcela jiný hash.
Záludnost spočívá v tom, že hashe jsou generovány zcela náhodně, což znamená, že těžaři nemohou vědět, jaké budou hashe, než je vygenerují. Takže je to prostě případ pokusu a omylu, dokud někdo nenajde správnou hodnotu nonce – známou jako „zlatá nonce“.
Proto musí těžaři investovat do energeticky náročných počítačů, zejména do těžařů s integrovanými obvody pro konkrétní aplikace (ASIC), které mohou generovat biliony hashů za sekundu.
Těžbu bitcoinů si lze snadno představit tak, že si každý nový blok představíme jako truhlu s pokladem, na které je umístěn kombinační zámek. Chcete-li získat odměnu za volný blok bitcoinů uvnitř a získat právo přidávat do něj nová data transakcí (a inkasovat související poplatky), musíte neustále otáčet jedním z číselných koleček na zámku (nonce), dokud nerozluštíte kombinaci (cílový hash).
Zde je příklad, jak může vypadat cílový hash:
0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee
Chcete-li se přesvědčit, jak obtížné je vygenerovat hash s více nulami na začátku než výše uvedený cílový hash, zkuste si sami vytvořit vítězný hash pomocí tohoto bezplatného online generátoru hashů. Jednoduše napište cokoli chcete do uvedeného textového pole a uvidíte, zda vznikne hash s více než 17 nulami na začátku!
Co je to hash?
Hash je kryptografická matematická funkce, která převádí jakoukoli zprávu nebo vstupní data na kód pevné délky. Představte si ji jako šifrovací techniku, při níž se zprávy matematicky převádějí na posloupnost čísel a písmen pevné délky.
Výstupy mají nastavenou délku, aby nebylo možné odhadnout velikost vstupu. Například hash slova „ahoj“ by měl přesně stejnou délku jako hash celého textu knihy o Harrym Potterovi.
Tyto hashovací funkce jsou nevratné, což znamená, že není možné vrátit hash zpět na původní vstup. Stejný vstup také vždy vygeneruje stejnou posloupnost písmen a čísel. Například hash slova „hi“ bude pokaždé stejný kód. Každý vygenerovaný kód je také zcela jedinečný, což znamená, že není možné vytvořit stejný hash se dvěma různými vstupy.
V případě Bitcoinu používá blockchain algoritmus Secure Hash Algorithm 256 neboli SHA 256, který generuje 256 bitů nebo 64 znaků dlouhý výstup bez ohledu na velikost vstupu.
Jak výnosná je těžba bitcoinů?
Za každý nový blok přidaný do blockchainu uvolní protokol – soubor pravidel naprogramovaných v Bitcoinu – úspěšnému těžaři pevné množství nově vyražených mincí. Tento systém odměňování bloků slouží jako distribuční mechanismus Bitcoinu.
V rámci naprogramovaných opatření, která zavedl Satoshi Nakamoto s cílem postupně snižovat počet uvolňovaných bitcoinů v průběhu času, se mince udělované těžařům snižují zhruba každé čtyři roky nebo 210 000 bloků v procesu známém jako “ Halving Bitcoinu“. V roce 2009 činila odměna za blok 50 BTC. V roce 2013 byla tato částka snížena na 25 BTC. K poslednímu halvingu došlo v roce 2020 a odměny za bloky při něm klesly z 12,5 BTC na 6,25 BTC.
Všimněte si, že maximální limit nabídky bitcoinů je 21 milionů a v oběhu máme již 18,9 milionu mincí. Po uvolnění 21 milionů BTC na trh se již blokové odměny nebudou rozdělovat. Jakmile k tomu dojde, těžaři budou moci získávat odměny pouze ve formě transakčních poplatků za bitcoiny.
Ani při této kombinaci dvou zdrojů příjmů negeneruje každý těžař zisk. Aby se těžař uživil, musí jeho výdělek přesáhnout částku vynaloženou na elektřinu a nákup a údržbu těžebních plošin. S rostoucí obtížností těžby jsou také velké těžební společnosti nuceny rozšiřovat nebo modernizovat své vybavení, aby si udržely konkurenční výhodu. Pro většinu průměrných těžařů, kteří si nemohou dovolit investovat do drahého vybavení, se nabízí možnost spojit své zdroje s ostatními těžaři po celém světě. Každý těžař se dohodne na sdílení odměn podle příspěvků jednotlivých těžařů. Tyto sítě těžařů se nazývají „mining pools“.
Existují však i vzácné případy, kdy sólo těžaři úspěšně těží bloky na vlastní pěst z domova.
Bitcoin mining difficulty
Důležité je vědět, že když Satoshi Nakamoto vytvořil protokol Bitcoin, naprogramoval cílovou dobu objevení bloku na 10 minut. To znamená, že těžaři by mělo trvat přibližně 10 minut, než úspěšně vytvoří vítězný kód pro objevení dalšího bloku.
Jak tedy síť zajišťuje, aby byly každých 10 minut objeveny nové bloky?
Protokol Bitcoinu má schopnost automaticky zvyšovat nebo snižovat složitost procesu těžby v závislosti na tom, jak rychle nebo pomalu jsou bloky nalézány.
Každé dva týdny protokol Bitcoin automaticky upravuje cílový hash tak, aby bylo pro těžaře těžší nebo snazší najít bloky. Pokud jim to trvá příliš dlouho (déle než 10 minut), obtížnost se upraví směrem dolů; pokud méně než 10 minut, upraví se směrem nahoru. Přesněji řečeno, protokol zvýší nebo sníží počet nul na začátku. Možná to nezní jako mnoho, ale pouhé přidání jedné nuly do cílového hashe výrazně ztěžuje překonání kódu a naopak.
Potlačení těžebních aktivit v Číně v roce 2021 způsobilo, že obtížnost sítě bitcoinu zaznamenala největší pokles v historii. To následně vedlo k tomu, že zbývající těžaři bitcoinu hlásili výrazný nárůst příjmů z těžby.
Prostřednictvím tohoto systému je protokol bitcoinu schopen udržet dobu objevení bloku co nejblíže 10 minutám.
I když aktivní účast v síti Bitcoin může být velmi výnosným podnikem, nároky na elektrickou energii a hardware často omezují jeho ziskovost – zejména pro těžaře s omezenými zdroji.
Proč těžba bitcoinů spotřebovává tolik energie?
Jednou z největších nevýhod bitcoinu je obrovské množství energie, které spotřebuje na těžbu nových mincí, ověřování transakcí a zabezpečení sítě. V době publikování tohoto článku dosahuje hash rate Bitcoinu – míra veškerého výpočetního výkonu věnovaného těžbě nových mincí – 183 exahashů (Eh/s.) To znamená, že se těžaři bitcoinů kolektivně pokoušejí prolomit cílový hash dalšího nového bloku 183 kvintilionkrát za sekundu.
Podle Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI) spotřebuje tato činnost přibližně 131 terawatthodin (TWh) elektřiny za rok – což je více elektřiny, než za stejné období spotřebuje země Ukrajina.
Hlavním důvodem této extrémní spotřeby je skutečnost, že každý nárůst ceny bitcoinu povzbuzuje nové těžaře, aby se zapojili do boje o nové mince, a nutí stávající těžaře, aby si pořídili další plošiny nebo modernizovali své vybavení, aby zůstali konkurenceschopní. Když k tomu dojde, zvyšuje se množství výpočetního výkonu použitého k těžbě bitcoinů (zvyšuje se hash rate), což zase způsobuje, že bitcoinový protokol zvyšuje obtížnost, takže bloky jsou nadále objevovány stabilní rychlostí každých 10 minut.
Přirozeným vedlejším produktem této zvýšené konkurence je vyšší spotřeba energie – čím více strojů těží bitcoiny, tím vyšší je společná spotřeba energie.
