Jak działa kryptowalutowe kopanie

Ostatnia aktualizacja: 17 lutego 2025

Jednym z najpopularniejszych i najbardziej znanych przykładów jest kopanie Bitcoin. Rozważając przykład właśnie tej kryptowaluty, można lepiej zrozumieć, jak odbywa się wydobycie monet, jak zapewniane jest bezpieczeństwo sieci oraz dlaczego kopanie jest nieodłączną częścią funkcjonowania całego systemu kryptowalutowego.

Dla czego w zasadzie potrzebne jest kopanie kryptowalut?

Mining odgrywa kluczową rolę w osiąganiu konsensusu w blockchainie i zapewnieniu jego bezpieczeństwa poprzez potwierdzanie transakcji i ochronę systemu przed atakami. To ważny proces dla bezpiecznego funkcjonowania sieci Bitcoin lub innej kryptowaluty wydobywanej w ten sposób. Aby zrozumieć, dlaczego mining jest tak niezbędny, przyjrzyjmy się, jak działa sam blockchain.

Sieć Bitcoin to publiczny, zdecentralizowany rejestr, który zawiera informacje o setkach milionów transakcji z znacznikami czasowymi. Na przykład, jeden wpis w łańcuchu bloków może zawierać informacje o tym, że Uczestnik 1 wysłał Uczestnikowi 2 w środę o 21:00 5 BTC. Ten rejestr nie jest przechowywany w jednym miejscu. Jest załadowany na komputery, które nazywane są węzłami. Takie podejście pozwala każdemu uczestnikowi sieci uzyskać dostęp do pełnej historii posiadania BTC oraz aktualnego jego stanu, co zapewnia pełną przejrzystość.

Blockchain jest zbudowany w ten sposób, że nie ma żadnego centralnego organu, który podejmuje decyzje o tym, jakie transakcje powinny być dodane do nowych bloków. Zamiast tego wszystkie węzły wspólnie podejmują decyzję o tym, która informacja o transakcjach jest poprawna, przestrzegając ustalonych zasad. Wszystkie węzły przechowują historię transakcji, weryfikują ich autentyczność i przekazują aktualizacje innym uczestnikom sieci. Kiedy wszystkie węzły otrzymują te same informacje, powstaje wspólne zrozumienie tego, ile bitcoinów posiada każda osoba.

Ponadto istnieje grupa węzłów nazywanych mineraami, które rywalizują o prawo do tworzenia nowego bloku transakcji. Prawo to uzyskują poprzez proces zwany Proof of Work, w którym minerzy rozwiązują skomplikowane zadania obliczeniowe, aby zdobyć prawo do stworzenia nowego bloku, wyprzedzając „rywali” i otrzymując za to nagrodę w postaci nowych BTC.

Co to jest „Proof of Work” i po co to potrzebne?

Mining z wykorzystaniem systemu zabezpieczeń Proof of Work (PoW) — to sposób na udowodnienie, że uczestnicy blockchaina rzeczywiście aktywnie uczestniczą w utrzymaniu jego funkcjonowania. W tym celu muszą wykonywać skomplikowane obliczenia, które wymagają znacznych zasobów, w tym energii.

Po co to dowód? Chodzi o to, że takie obliczenia kosztują pieniądze, a aby uczestniczyć w mining, trzeba ponieść prawdziwe koszty. To sprawia, że ataki na sieć są bardzo drogie i nieopłacalne dla przestępców, ponieważ wymagają ogromnej mocy obliczeniowej. Innymi słowy, PoW chroni Bitcoin przed próbami jego złamania lub manipulacji, ponieważ atak byłby zbyt kosztowny dla tych, którzy chcieliby go przeprowadzić.

Zasada działania kryptowalutowego kopania

Pomimo że PoW jest technicznie skomplikowanym procesem, będzie łatwiej go zrozumieć, analizując jego realizację krok po kroku. Przyjrzymy się temu, jak działa mining Bitcoin, chociaż zasada ta ma zastosowanie również w innych blockchainach, w których podstawą jest algorytm Proof of Work.

Etap 1: Pojawienie się nowej transakcji

Każdej transakcji w sieci Bitcoin początkowo przypisywany jest status niepotwierdzonej. Nowa niepotwierdzona transakcja pojawia się w blockchainie w momencie, gdy dwóch użytkowników zawiera między sobą transakcję, na przykład jeden wysyła kryptowalutę drugiemu. Sama ta transakcja zawiera szczegółowe informacje o tej transakcji, a mianowicie: adresy nadawcy i odbiorcy, ilość wysłanych monet, czas itd. W rezultacie następuje transmisja tej transakcji w całej sieci blockchain.

Etap 2: Dodanie nowej transakcji do „strefy oczekiwania”

Każdy górnik uczestniczący w utrzymaniu pracy sieci stale śledzi pojawianie się nowych działań w jej obrębie. Na komputerze, który zarządza procesem wydobywania, znajduje się określona strefa czasowa — mempool. Tutaj, po pojawieniu się w sieci, dodawana jest niepotwierdzona transakcja. Każdy górnik ma własny mempool, dlatego nie jest to jakieś wspólne „magazyn” dla wszystkich. Pomimo tego, że podstawowy rozmiar mempool nie może być większy niż 300 MB, u różnych górników będzie się on różnić. Wszystko przez to, że węzły są zbudowane w odmienny sposób, a niepotwierdzone transakcje są dodawane do nich niejednocześnie, a w różnym czasie.

Etap 3: Przeniesienie niepotwierdzonych transakcji do bloku-kandydata

Minera pobiera niepotwierdzone transakcje z mempool i dodaje je do bloku-kandydata — nowego, jeszcze niepotwierdzonego przez sieć bloku, który ubiega się o to, aby stać się tym właśnie blokiem w łańcuchu bloków, za który należy się nagroda. Rozmiar bloku-kandydata w sieci Bitcoin wynosi około 2 MB: ta ilość pamięci obejmuje około 2000 transakcji.

Etap 4: Rozwiązanie zadań kryptograficznych

Stąd faktycznie zaczyna się proces wydobywania, który opiera się na PoW. Przy pomocy specjalnego sprzętu górnik dodaje do bloku-kandydata specjalną losową liczbę (nonce). Po tym cała informacja (w tym dane bloku i nonce) przechodzi przez algorytm SHA-256, który generuje hash (unikalny kod-kompozycja, uzyskiwany w wyniku obliczeń).

Cel górnika polega na znalezieniu takiego hasha, który spełnia określone warunki (na przykład zaczyna się od określonej liczby zer). Jest to skomplikowane zadanie, które wymaga dużej mocy obliczeniowej, ponieważ jeśli hash nie spełnia warunków sieci, górnik zmienia liczbę i próbuje ponownie, powtarzając proces miliony razy.

Tylko ten, kto jako pierwszy znajdzie odpowiedni hash, dodaje blok do blockchaina. W tym przypadku blok-kandydat uznawany jest za „rozwiązany” i otrzymuje status w pełni zweryfikowany przez sieć. Dopiero po tym blok jest dodawany do blockchaina i staje się pełnoprawnym ogniwem łańcucha, zawierającym następną rekord w rejestrze. Górnik, który wyprzedził innych uczestników sieci i rozwiązał nowy blok, otrzymuje nagrodę w postaci stałej kwoty kryptowaluty. Obecnie wynosi ona 3.125 BTC.

Z tego można wywnioskować, że im większa moc obliczeniowa sprzętu (hashrate — liczba hashy obliczanych w ciągu jednej sekundy), tym wyższe prawdopodobieństwo zostania pierwszym w wyścigu o dodanie nowego bloku. W blockchainie Bitcoin proces ten powtarza się mniej więcej co 10 minut. Po pojawieniu się bloku-zwycięzcy, górnicy przestają próbować rozwiązać swój aktualny blok-kandydat, usuwają informacje o transakcjach z mempool i przystępują do formowania nowego bloku-kandydata — wszystko się powtarza i tak bez przerwy.

``` ```

Po dodaniu każdych 2016 bloków, co średnio zajmuje około 2 tygodnie, następuje automatyczna korekta poziomu trudności algorytmu PoW. Jest to konieczne, aby utrzymać stałą prędkość, z jaką wydobywane są nowe bloki — 10 minut.

W trakcie korekty trudności uwzględniana jest całkowita moc obliczeniowa, która w danym momencie jest wykorzystywana do algorytmu haszującego — tzw. hasz moc. Gdy moc rośnie, proces wydobywania staje się trudniejszy dla wszystkich uczestników. Jeśli moc maleje — wydobywanie kryptowalut staje się łatwiejsze, ponieważ trudność spada.

W przeciwieństwie do wydobycia złota, gdzie zwiększenie liczby wydobywców prowadzi do większej ilości wydobywanego złota, proces kopania Bitcoin działa na innej zasadzie. W przypadku złotych kopalń, gdy więcej osób uczestniczy w wydobyciu, zwiększa się podaż złota na rynku. Wraz ze wzrostem podaży cena cennego metalu spada.

Z Bitcoinem sytuacja jest zupełnie inna: protokół sieci określa dokładną liczbę BTC, które mogą być wydane - 21 milion. I ta liczba nie zmienia się w zależności od tego, ilu ludzi kopie lub jak potężne są ich urządzenia. Aby utrzymać stabilność wydobycia, jego trudność jest regulowana automatycznie. Oznacza to, że niezależnie od tego, ilu górników podłącza się do blockchaina, całkowita ilość nowych BTC, która pojawia się na rynku, pozostaje stała. To sprawia, że praca sieci jest stabilna i pomaga uniknąć „inflacji” cyfrowego aktywa, tak jak ma to miejsce w przypadku zasobów fizycznych.