การทำงานของการขุดสกุลเงินดิจิทัล

อัปเดตล่าสุด: 17 กุมภาพันธ์ 2025

หนึ่งในตัวอย่างที่เป็นที่นิยมและมีชื่อเสียงที่สุดคือการขุด Bitcoin การพิจารณาตัวอย่างของสกุลเงินดิจิทัลนี้จะช่วยให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าการขุดเหรียญเกิดขึ้นได้อย่างไร ความปลอดภัยของเครือข่ายได้รับการประกันอย่างไร และทำไมการขุดจึงเป็นส่วนหนึ่งสำคัญของการทำงานของระบบสกุลเงินดิจิทัลทั้งหมด

สำหรับอะไรในหลักการที่จำเป็นต้องมีการขุดคริปโต?

การขุดมีบทบาทสำคัญในการบรรลุฉันทามติในบล็อกเชนและรับประกันความปลอดภัยของระบบโดยการยืนยันธุรกรรมและป้องกันระบบจากการโจมตี นี่เป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของเครือข่าย Bitcoin หรือสกุลเงินดิจิทัลอื่น ๆ ที่ถูกขุดในลักษณะเดียวกัน เพื่อเข้าใจว่าทำไมการขุดจึงจำเป็นมาก ให้เรามาดูว่าบล็อกเชนทำงานอย่างไร

เครือข่าย Bitcoin เป็นทะเบียนสาธารณะที่กระจายอำนาจ ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับการทำธุรกรรมหลายร้อยล้านรายการพร้อมกับเวลาที่ถูกบันทึกไว้ ตัวอย่างเช่น ข้อมูลหนึ่งในบล็อกเชนอาจประกอบด้วยข้อมูลว่า ผู้เข้าร่วม 1 ส่งให้ผู้เข้าร่วม 2 ในวันพุธ เวลา 21:00 น. จำนวน 5 BTC. ระบบนี้ไม่ได้ถูกเก็บไว้ที่ใดที่หนึ่งโดยเฉพาะ มันถูกโหลดลงในคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่านอด นี่คือวิธีการที่จะให้ผู้เข้าร่วมแต่ละคนมีการเข้าถึงประวัติการเป็นเจ้าของ BTC อย่างครบถ้วน และสถานะปัจจุบัน ซึ่งทำให้มีความโปร่งใสอย่างเต็มที่

บล็อกเชนถูกออกแบบมาเพื่อให้ไม่มีหน่วยงานกลางที่ทำการตัดสินใจเกี่ยวกับว่าธุรกรรมใดบ้างที่จะถูกเพิ่มลงในบล็อกใหม่ แทนที่จะเป็นเช่นนั้น น็อดทั้งหมดจะร่วมกันตัดสินใจเกี่ยวกับว่าข้อมูลธุรกรรมใดถูกต้อง โดยปฏิบัติตามกฎที่กำหนด น็อดทั้งหมดเก็บประวัติธุรกรรม ตรวจสอบความถูกต้องและส่งอัปเดตไปยังสมาชิกอื่นๆ ของเครือข่าย เมื่อทุกน็อดได้รับข้อมูลเดียวกัน จะเกิดความเข้าใจร่วมกันว่าใครมีบิตคอยน์เท่าไร

นอกจากนี้ยังมีกลุ่มโหนดที่เรียกว่าไมเนอร์ซึ่งแข่งขันกันเพื่อสิทธิในการสร้างบล็อกธุรกรรมใหม่ สิทธิ์นี้พวกเขาได้รับผ่านกระบวนการที่เรียกว่า Proof of Work ซึ่งไมเนอร์จะต้องแก้ปัญหาคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนเพื่อชนะสิทธิในการสร้างบล็อกใหม่ก่อน “คู่แข่ง” และรับรางวัลเป็น BTC ใหม่

อะไรคือ «Proof of Work» และทำไมมันถึงจำเป็น?

การขุดโดยใช้ระบบการป้องกัน Proof of Work (PoW) เป็นวิธีการพิสูจน์ว่าผู้เข้าร่วมในบล็อคเชนมีส่วนร่วมอย่างแท้จริงในการรักษาการทำงานของมัน โดยพวกเขาต้องทำการคำนวณที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้ทรัพยากรอย่างมากรวมถึงพลังงาน

ทำไมต้องการการพิสูจน์นี้? เรื่องราวก็คือการคำนวณเหล่านี้มีค่าใช้จ่าย และเพื่อที่จะเข้าร่วมในการขุดเหมือง ต้องใช้ทรัพยากรจริง ซึ่งทำให้การโจมตีเครือข่ายมีค่าใช้จ่ายสูงมากและไม่คุ้มค่าสำหรับผู้ประสงค์ร้าย เพราะต้องการกำลังการประมวลผลที่มหาศาล กล่าวอีกนัยหนึ่ง PoW ปกป้อง Bitcoin จากความพยายามในการแฮ็กหรือการจัดการ เพราะการโจมตีจะมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไปสำหรับผู้ที่ต้องการทำเช่นนั้น

หลักการทำงานของการขุดคริปโต

แม้ว่า PoW จะเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนทางเทคนิค แต่การเข้าใจก็จะง่ายขึ้นหากพิจารณาการดำเนินงานทีละขั้นตอน เราจะพิจารณาว่าการขุด Bitcoin ทำงานอย่างไร แม้ว่าหลักการนี้จะนำไปใช้กับบล็อกเชนอื่น ๆ ที่มีอัลกอริธึม Proof of Work เป็นพื้นฐาน

ขั้นที่ 1: การเกิดขึ้นของธุรกรรมใหม่

การทำธุรกรรมแต่ละรายการในเครือข่าย Bitcoin จะถูกกำหนดสถานะเป็นยังไม่ยืนยันในตอนแรก ธุรกรรมยังไม่ยืนยันใหม่จะปรากฏในบล็อกเชนในขณะที่ผู้ใช้สองคนทำข้อตกลงกัน เช่น หนึ่งคนส่งสกุลเงินดิจิทัลให้กับอีกคน ธุรกรรมนี้จะมีข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับข้อตกลงนี้ ได้แก่ ที่อยู่ของผู้ส่งและผู้รับ จำนวนเหรียญที่ส่ง เวลา เป็นต้น ผลลัพธ์คือการแพร่กระจายของธุรกรรมนี้ไปทั่วทั้งเครือข่ายบล็อกเชน

ขั้นตอนที่ 2: การเพิ่มธุรกรรมใหม่ใน "โซนรอ"

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.

ขั้นตอนที่ 3: การส่งธุรกรรมที่ไม่ได้รับการยืนยันไปยังบล็อกตัวเลือก

คนขุดแร่จะดึงการทำธุรกรรมที่ยังไม่ได้รับการยืนยันจาก mempool และเพิ่มเข้าไปในบล็อก-ผู้สมัคร — บล็อกใหม่ที่ยังไม่ได้รับการยืนยันจากเครือข่าย ซึ่งมีความหวังที่จะกลายเป็นบล็อกในสายโซ่บล็อกเชนที่มีรางวัลถูกกำหนด ขนาดของบล็อก-ผู้สมัครในเครือข่าย Bitcoin อยู่ที่ประมาณ 2 MB: ขนาดนี้รวมถึงการทำธุรกรรมประมาณ 2000 รายการ。

ขั้นตอน 4: การแก้ปัญหาการเข้ารหัส

จากที่นี่กระบวนการขุดจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งอิงจาก PoW โดยใช้ฮาร์ดแวร์พิเศษ นักขุดจะเพิ่มหมายเลขสุ่มพิเศษ (nonce) ลงในบล็อกที่เป็นผู้สมัคร หลังจากนั้นข้อมูลทั้งหมด (รวมถึงข้อมูลของบล็อกและ nonce) จะถูกส่งผ่านอัลกอริธึม SHA-256 ซึ่งจะสร้างแฮช (รหัสผสมที่เป็นเอกลักษณ์ที่ได้จากผลการคำนวณ)

เป้าหมายของผู้ขุดคือการค้นหาฟังก์ชันแฮชที่ตรงตามเงื่อนไขที่กำหนด (เช่น เริ่มต้นด้วยจำนวนศูนย์ที่กำหนด) นี่เป็นงานที่ซับซ้อนซึ่งต้องการพลังการคำนวณสูง เนื่องจากถ้าแฮชไม่ตรงตามเงื่อนไขของเครือข่าย ผู้ขุดจะเปลี่ยนหมายเลขและลองอีกครั้งโดยทำซ้ำกระบวนการหลายล้านครั้ง

ผู้ที่ค้นพบแฮชที่เหมาะสมเป็นคนแรกจะเพิ่มบล็อกลงในบล็อกเชน ในกรณีนี้บล็อกผู้สมัครจะถือว่าถูก 'แก้ไข' และได้รับสถานะที่ถูกตรวจสอบโดยเครือข่ายอย่างสมบูรณ์ เท่านั้นหลังจากนั้นบล็อกจะถูกเพิ่มลงในบล็อกเชนและกลายเป็นส่วนหนึ่งที่สมบูรณ์ของสายที่มีรายการถัดไปในทะเบียน ไมเนอร์ที่นำหน้าผู้เข้าร่วมเครือข่ายคนอื่นและแก้บล็อกใหม่จะได้รับรางวัลเป็นสกุลเงินดิจิทัลจำนวนคงที่ ขณะนี้จำนวนรางวัลอยู่ที่ 3.125 BTC.

จากสิ่งนี้สามารถสรุปได้ว่า ยิ่งกำลังในการประมวลผลของอุปกรณ์มากขึ้น (แฮชเรท — จำนวนแฮชที่คำนวณได้ในหนึ่งวินาที) ความน่าจะเป็นที่จะกลายเป็นคนแรกในการแข่งขันเพื่อเพิ่มบล็อกใหม่จะสูงขึ้น ในบล็อกเชน Bitcoin กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นประมาณทุก ๆ 10 นาที หลังจากที่บล็อกผู้ชนะปรากฏขึ้น เหมืองขุดจะหยุดพยายามแก้บล็อกผู้สมัครปัจจุบันของตน ลบข้อมูลธุรกรรมจาก mempool และเริ่มต้นการสร้างบล็อกผู้สมัครใหม่ — ทั้งหมดจะเกิดขึ้นซ้ำใหม่และอย่างต่อเนื่อง.

การปรับความยากในการขุดเงินดิจิตอล

หลังจากเพิ่มบล็อก 2016 บล็อก ซึ่งใช้เวลาประมาณ 2 สัปดาห์ จะมีการปรับระดับความยากของอัลกอริธึม PoW โดยอัตโนมัติ ซึ่งจำเป็นต้องทำเพื่อรักษาความเร็วที่เสถียร ในการขุดบล็อกใหม่ — 10 นาที。

ในการปรับความยากจะคำนึงถึงปริมาณกำลังการคำนวณทั้งหมดที่ใช้กับอัลกอริธึมการแฮชในขณะนั้น — ที่เรียกว่าแฮชพาวเวอร์ เมื่อกำลังการผลิตเพิ่มขึ้น กระบวนการขุดก็จะยากขึ้นสำหรับผู้เข้าร่วมทั้งหมด หากกำลังการผลิตลดลง การขุด cryptocurrency ก็จะง่ายขึ้น เนื่องจากความยากจะลดลง。

ในทางตรงกันข้ามกับการขุดทองคำ ซึ่งจำนวนผู้ขุดที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่ปริมาณทองคำที่ขุดได้มากขึ้น กระบวนการขุด Bitcoin ทำงานตามหลักการที่แตกต่างออกไป ในกรณีของเหมืองทองคำ เมื่อมีผู้เข้าร่วมขุดเพิ่มขึ้น ปริมาณอุปทานทองคำในตลาดจะเพิ่มขึ้น เมื่ออุปทานเพิ่มขึ้น ราคาของโลหะมีค่า จะลดลง

กับ Bitcoin สถานการณ์กลับแตกต่างออกไป: โปรโตคอลของเครือข่ายกำหนดจำนวน BTC ที่สามารถปล่อยออกมาได้—21 ล้าน และจำนวนนี้ไม่เปลี่ยนแปลงตามจำนวนผู้ขุดหรือความแรงของอุปกรณ์ของพวกเขา เพื่อรักษาความเสถียรในการขุด ความยากของการขุดจะได้รับการปรับโดยอัตโนมัติ ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าจำนวนผู้ขุดที่เชื่อมต่อกับบล็อกเชนจะเป็นเท่าไหร่ ปริมาณรวมของ BTC ใหม่ที่มีอยู่ในตลาดจะคงที่ สิ่งนี้ทำให้การทำงานของเครือข่ายมีเสถียรภาพและช่วยหลีกเลี่ยง 'เงินเฟ้อ' ของสินทรัพย์ดิจิทัล เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับทรัพยากรทางกายภาพ