Как работает крипто майнинг

Последнее обновление: 17 февраля 2025

Одним из самых популярных и известных примеров является майнинг Bitcoin. Рассмотрев пример именно этой криптовалюты, можно лучше понять, как происходит добыча монет, как обеспечивается безопасность сети и почему майнинг является неотъемлемой частью функционирования всей криптовалютной системы.

Для чего в принципе нужен крипто майнинг?

Майнинг играет ключевую роль в достижении консенсуса в блокчейне и обеспечении его безопасности за счет подтверждения транзакций и защиты системы от атак. Это важный процесс для безопасного функционирования сети Bitcoin или другой криптовалюты, добываемой подобным образом. Чтобы понять, почему майнинг так необходим, давайте рассмотрим, как работает сам блокчейн.

Сеть Bitcoin — это публичный децентрализованный реестр, в который входят сведения о сотнях миллионов транзакций с временными пометками. К примеру, одна запись в блокчейне может содержать информацию о том, что Участник 1 отправил Участнику 2 в среду в 9 часов вечера 5 BTC. Этот реестр не хранится где-то в одном месте. Он загружен на компьютеры, которые называют нодами. Такой подход позволяет каждому участнику сети получить доступ к полной истории владения BTC и текущему ее состоянию, что обеспечивает полную прозрачность.

Блокчейн устроен так, что нет какого-то централизованного органа, который бы принимал решения о том, какие транзакции должны быть добавлены в новые блоки. Вместо этого, все ноды коллективно принимают решение о том, какая информация о транзакциях правильная, следуя установленным правилам. Все ноды хранят историю транзакций, проверяют их подлинность и передают обновления другим участникам сети. Когда все ноды получают одинаковую информацию, возникает общее понимание того, кто сколько биткоинов имеет.

Кроме того, есть группа нод, называемых майнерами, которые соревнуются за право создавать новый блок транзакций. Это право они получают через процесс, называемый Proof of Work, при котором майнеры решают сложные вычислительные задачи, чтобы выиграть право на создание нового блока, опередив «соперников» и получить за это вознаграждение в виде новых BTC.

Что такое «Proof of Work» и зачем это нужно?

Майнинг с использованием системы защиты Proof of Work (PoW) — это способ доказательства того, что участники блокчейна действительно активно участвуют в поддержании его функционирования. Для этого они должны выполнять сложные вычисления, которые требуют значительных ресурсов, в том числе энергии.

Зачем нужно это доказательство? Дело в том, что такие вычисления стоят денег, и чтобы участвовать в майнинге, нужно потратить реальные ресурсы. Это делает атаки на сеть очень дорогими и невыгодными для злоумышленников, поскольку от требуют огромной вычислительной мощности. Иными словами, PoW защищает Bitcoin от попыток его взлома или манипуляций, так как атака будет слишком затратной для тех, кто захочет ее провести.

Принцип работы крипто майнинга

Несмотря на то, что PoW — это технически сложный процесс, разобраться будет проще, рассмотрев его исполнение поэтапно. Мы рассмотрим то, как работает майнинг Bitcoin, хотя этот принцип применим и к другим блокчейнам, в основе которых лежит алгоритм Proof of Work.

Этап 1: Появление новой транзакции

Каждой транзакции в сети Bitcoin изначально присваивается статус неподтвержденной. Новая неподтвержденная транзакция появляется в блокчейне в тот момент, когда два пользователя заключают между собой сделку, например, один отправляет криптовалюту другому. Сама эта транзакция содержит подробные сведения об этой сделке, а именно: адреса отправителя и получателя, количество отправленных монет, время и т.д. В результате происходит трансляция этой транзакция по всей блокчейн-сети.

Этап 2: Добавление новой транзакции в «зону ожидания»

Каждый майнер, участвующий в поддержании работы сети, постоянно следит за появлением новых действий внутри нее. На компьютере, управляющем процессом майнинга, есть определенная временная зона — mempool. Сюда после появления в сети добавляется неподтвержденная транзакция. У каждого майнера собственный mempool, поэтому это не какое-то единое «хранилище» для всех. Несмотря на то, что базовый размер mempool не может быть больше 300 Мб, у разных майнеров он будет отличаться. Все из-за того, что узлы построены отлично друг от друга и неподтвержденные транзакции добавляются в них не одновременно, а в разное время.

Этап 3: Перевод неподтвержденных транзакций в блок-кандидат

Майнер берет неподтвержденные транзакции из mempool и добавляет их в блок-кандидат — новый, но еще не подтвержденные сетью блок, который претендует на то, чтобы стать тем самым блоком в цепи блокчейна, за которое полагается вознаграждение. Размер блока-кандидата в сети Bitcoin составляет около 2 МБ: этот объем памяти включает примерно 2000 транзакций.

Этап 4: Решение криптографических задач

Отсюда фактически начинается процесс майнинга, который основан на PoW. При помощи специального оборудования майнер добавляет к блоку-кандидату специальное случайное число (nonce). После этого вся информация (включая данные блока и nonce) проходит через алгоритм SHA-256, который генерирует хеш (уникальный код-комбинация, получаемый в результате вычислений).

Цель майнера — найти такой хеш, который будет соответствовать определенным условиям (например, начинаться с определенного числа нулей). Это сложная задача, требующая высоких вычислительных мощностей, поскольку если хеш не соответствует условиям сети, майнер меняет число и пробует снова, повторяя процесс миллионы раз.

Тот, кто первым находит подходящий хеш, добавляет блок в блокчейн. В этом случае блок-кандидат считается «решенным» и получает статус полностью проверенного сетью. Только после этого блок добавляется в блокчейн и становится полноценным звеном цепи, содержащим следующую запись в реестре. Майнер, который опередил других участников сети и решил новый блок, получает вознаграждение в виде фиксированной суммы криптовалюты. Сейчас она составляет 3.125 BTC.

Исходя из этого можно сделать вывод, что чем больше вычислительная мощность оборудования (хешрейт — количество хешей, вычисляемых за одну секунду), тем выше вероятность стать первым в гонке на добавление нового блока. В блокчейне Bitcoin этот процесс повторяется примерно каждые 10 минут. После появления блока-победителя, майнеры прекращают попытки решить свой текущий блок-кандидат, убирают информацию о транзакциях из mempool и приступают к формированию нового блока-кандидата — все повторяется по новой и так беспрерывно.

Корректировка сложности в майнинге

После добавления каждых 2016 блоков, на что уходит в среднем около 2 недель, происходит автоматическая корректировка уровня сложности алгоритма PoW. Это необходимо для того, чтобы поддерживать постоянную скорость, с которой добываются новые блоки — 10 минут.

В ходе корректировки сложности учитывается весь объем вычислительных мощностей, которые в текущий момент применяется к хеширующему алгоритму — так называемый хеш пауэр. Когда мощность увеличивается, процесс майнинга становится сложнее для всех участников. Если мощность уменьшается — то и добывать криптовалюту легче, поскольку сложность снижается.

В отличие от добычи золота, где увеличение количества добытчиков приводит к большему объему добываемого золота, процесс майнинга Bitcoin работает по другому принципу. В случае с золотыми шахтами, когда больше людей участвуют в добыче, объем предложения золота на рынке увеличивается. С увеличением предложения цена драгоценного металла снижается.

С Bitcoin же ситуация совсем другая: протокол сети задает точное количество BTC, которые могут быть выпущены — 21 миллион. И это число не меняется в зависимости от того, сколько людей майнит или насколько мощные у них устройства. Чтобы поддерживать стабильность майнинга, его сложность регулируется автоматически. Это значит, что независимо от того, сколько майнеров подключается к блокчейну, общий объем новых BTC, который появляется на рынке, остается постоянным. Это делает работу сети стабильной и помогает избежать «инфляции» цифрового актива, как это бывает с физическими ресурсами.