Майнинг – это процесс, который позволяет осуществлять верификацию транзакций, добавление новой информации в базу данных и выпуск новых монет в обращение. Важность майнинга состоит в том, что он обеспечивает функционирование криптовалют в качестве децентрализованной P2P-сети.

Майнинг выполняет три главных функции:

1.       Выпуск новых монет
Если фиатные валюты выпускают Центробанки, то биткоины добывают. Концепция аналогична добыче золота, а разница лишь в том, что биткоин существует внутри программного обеспечения, но для вывода в обращение его нужно «намайнить». Этот процесс осуществляется посредством специализированных нодов, решающих задачи и впоследствии получающих вознаграждение в виде криптовалюты.

  1. Подтверждение транзакций
    Транзакция подтверждается как безопасная, если включается в блок, внедренный в блокчейн. Чем больше подтверждений, тем более безопасным считается платеж.
  2. Обеспечение безопасности
    Чем больше майнеров участвует в процессе, тем безопаснее сеть. Распределенная майнинговая мощность (хешрейт) обеспечивает безопасность сети. Гипотетически, откат транзакции с биткоином возможен только в том случае, если большинство (51%) участников контролирует майнинговый хешрейт сети.

Не все криптовалюты появляются вследствие майнинга, но биткоин является самым ярким примером добываемой цифровой валюты.

Майнинг на примере биткоина

Биткоин использует блокчейн, регулируемый сетью нодов. В данном контексте есть два типа нодов:

  • Ноды – компьютеры, которые соединены с другими нодами в сети для документирования и синхронизации информации.
  • Некоторые ноды – специальные майнинговые ноды, отвечающие за принятие всех новых транзакций и добавление их в блоки, из которых состоит блокчейн.

Майнеры конкурируют между собой за решение сложных математических задач. Как только майнер находит решение, он делится им с остальными участками сети, которые подтверждают это решение и добавление блока.

Для решения блока майнеры должны подобрать последовательность цифр. Как это работает?

Майнеры должны подобрать цифру, которая в сочетании с хеш-функцией выдает цифру в определенном диапазоне.

Что такое хеш-функция

Говоря простым языком, хеш-функция – это серия алгоритмов, которые обладают определенным свойствами, применимыми к данным и позволяющими произвести «хеш» (хеш – это просто цифра). Существуют базовые и криптографические хеш-функции. Вторые используются в блокчейне.

В каждом биткоине есть специальная часть блока, которую можно заполнить рандомной цифрой, известной в индустрии как nonce (однократно используемое число). Каждый майнер берет информацию из уже известных ему блоков (из пула памяти) и выстраивает из них новый блок. После хеширования каждой транзакции они организуются в пары и затем, хешируются в так называемое дерево Меркла или хеш-дерево. По сути, для решения хеша майнеру необходимо методом проб и ошибок угадать, какую последовательность цифр использовать в качестве однократно используемого числа.

Если выход из алгоритма меньше целевого значения, он признается действительным и принимается остальными участниками сети. Если же хеш блока превышает размер целевой цифры, майнер должен корректировать данные при выполнении функции хеширования до тех пор, пока не будет найдено правильное решение.

Теоретически можно получить корректных хеш путем изменения деталей транзакций, существующих в блокчейне. Именно поэтому здесь необходимо доказательство выпллненной работы, и майнер должен делиться своим решением с другими нодами для проверки данных. Если майнер находит решение, которое соответствует правилу о том, что размер хеша должен быть меньше целевого значения, он делится ответом с другими нодами, которые его верифицируют.

Метрика сложности

Уровень сложности задачи определяется числом пользователей и вычислительной мощностью сети. По мере увеличения числа майнеров уровень сложности задачи возрастает во избежание роста стоимости создания блока. Это обеспечивает стабильный процесс добычи криптовалюты. На сегодняшний день среднее время формирования блока составляет 10 минут.

Вознаграждение

За каждый успешно добытый блок майнер получает вознаграждение в криптовалюте. Для обеспечения устойчивого предложения размер вознаграждения сокращается вдвое после каждых 210 тысяч блоков, на создание которых уходит около четырех лет. По состоянию на октябрь 2019 года было добыто 18 миллионов биткоинов из возможных 21 миллионов.

Будущее майнинга

Нынешняя майнинговая система помогает защищать сеть от атак, но сам процесс добычи цифровых токенов требует наличия дорогостоящего и, что немаловажно, энергоемкого компьютерного оборудования. Сейчас разрабатываются многие альтернативные методы консенсуса для разрешения этой проблемы, так что в дальнейшем необходимость в майнинге ряда криптовалют может полностью отпасть.