1. Persoonlijke financiënInvesteringen Wat is cryptocurrency-mijnbouw?

Door Peter Kent, Tyler Bain

Cryptocurrency-mining omvat de toevoeging van transacties aan een blockchain door een cryptominer. Maar het is een beetje ingewikkelder dan dat. Bekijk decentralisatie en ontdek de rol van de cryptomijnwerker.

Gedecentraliseerde valuta's begrijpen

Cryptocurrencies zijn gedecentraliseerd - dat wil zeggen, geen centrale bank, geen centrale database en geen enkele centrale autoriteit beheert het valutanetwerk. De Verenigde Staten hebben bijvoorbeeld de Federal Reserve in Washington, de organisatie die de Amerikaanse dollar beheert, en de Europese Centrale Bank in Frankfurt beheert de euro, en alle andere fiat-valuta's hebben ook gecentraliseerde toezichtsorganen.

Cryptocurrencies hebben echter geen centrale autoriteit; in plaats daarvan beheren de cryptocurrency-gemeenschap en in het bijzonder cryptocurrency-mijnwerkers en netwerkknooppunten. Om deze reden worden cryptocurrencies vaak aangeduid als vertrouweloos. Omdat geen enkele partij of entiteit bepaalt hoe een cryptocurrency wordt uitgegeven, uitgegeven of gebalanceerd; u hoeft uw vertrouwen niet op één autoriteit te stellen.

Trustless is een beetje een verkeerde benaming. Vertrouwen is ingebakken in het systeem. U hoeft geen enkele autoriteit te vertrouwen, maar uw vertrouwen in het systeem en de volledig controleerbare codebasis is nog steeds essentieel. In feite kan geen enkele vorm van valuta werken zonder enige vorm van vertrouwen of overtuiging. (Als niemand de valuta vertrouwt, zal niemand deze accepteren of eraan werken!)

In de vertrouwde cryptocurrency-wereld kun je nog steeds vertrouwen op de cryptocurrency-gemeenschap en haar mechanismen om ervoor te zorgen dat de blockchain een nauwkeurig en onveranderlijk - onveranderlijk - record van cryptocurrency-transacties bevat. Cryptocurrencies worden tot stand gebracht met behulp van een set softwareregels die ervoor zorgen dat het systeem kan worden vertrouwd, en het mijnproces maakt deel uit van dit systeem waarmee iedereen de blockchain kan vertrouwen.

Cryptocurrencies hebben geen centrale bank die nieuw geld afdrukt. In plaats daarvan graven mijnwerkers nieuwe valuta op volgens een vooraf ingesteld schema voor het uitgeven van munten en brengen ze in omloop in een proces dat mijnbouw wordt genoemd.

Dus waarom wordt het proces cryptocurrency mining genoemd?

Wanneer je cryptocurrency-mijnbouw vergelijkt met goudwinning, wordt duidelijk waarom het proces mijnbouw wordt genoemd. In beide vormen van mijnbouw zetten de mijnwerkers in en worden beloond met een niet-gecirculeerd actief. In de goudwinning wordt natuurlijk voorkomend goud dat buiten de economie was opgegraven en onderdeel van het goud dat in de economie circuleert.

In cryptocurrency-mijnbouw wordt er gewerkt en eindigt het proces met het maken en toevoegen van nieuwe cryptocurrency aan het blockchain-grootboek. In beide gevallen verkopen mijnwerkers, na hun beloning te hebben ontvangen - het gedolven goud of de nieuw gecreëerde cryptocurrency - het meestal aan het publiek om hun bedrijfskosten terug te verdienen en hun winst te krijgen, waarbij de nieuwe valuta in omloop wordt gebracht.

Het werk van de cryptocurrency-mijnwerker is natuurlijk anders dan dat van een goudmijnwerker, maar het resultaat is vrijwel hetzelfde: beide verdienen geld. Voor cryptocurrency-mijnbouw gebeurt al het werk op een mijncomputer of -installatie aangesloten op het cryptocurrency-netwerk - geen burro-rijden of gap-toothed gouden panners vereist!

De rol van de cryptomijnwerker

Cryptocurrency-mijnwerkers voegen transacties toe aan de blockchain, maar verschillende cryptocurrencies gebruiken verschillende mining-methoden, als de cryptocurrency mining al gebruikt. (De meeste cryptocurrencies gebruiken geen mining.) Verschillende mining- en consensusmethoden worden gebruikt om te bepalen wie nieuwe gegevensblokken maakt en hoe de blokken precies aan de blockchain worden toegevoegd.

Hoe je een bepaalde cryptovaluta mineert, varieert enigszins, afhankelijk van het type cryptovaluta dat wordt gedolven, maar de basisprincipes zijn nog steeds hetzelfde: Mijnbouw creëert een systeem om vertrouwen tussen partijen op te bouwen zonder een enkele autoriteit nodig te hebben en zorgt ervoor dat ieders cryptocurrency-saldi up-to- zijn datum en corrigeer in het blockchain-grootboek.

Het werk van mijnwerkers bestaat uit een paar hoofdacties:

  • Nieuwe transacties verifiëren en valideren Die transacties verzamelen en in een nieuw blok bestellen Het blok toevoegen aan de blokkenketen van het grootboek (de blockchain) Het nieuwe blok uitzenden naar het cryptocurrency node-netwerk

Het voorgaande cryptocurrency-mijnproces is essentieel werk dat nodig is voor de voortdurende verspreiding van de blockchain en de bijbehorende transacties. Zonder dit werkt de blockchain niet. Maar waarom zou iemand dit werk doen? Wat zijn de prikkels voor de mijnwerker?

De bitcoin-mijnwerker heeft eigenlijk een aantal prikkels (andere cryptocurrencies kunnen op een andere manier werken):

  • Transactiekosten: een kleine vergoeding wordt betaald door elke persoon die de cryptocurrency uitgeeft om de transactie aan het nieuwe blok toe te voegen; de mijnwerker die het blok toevoegt, krijgt de transactiekosten. Bloksubsidie: nieuw gecreëerde cryptocurrency, bekend als bloksubsidie, wordt betaald aan de mijnwerker die met succes een blok toevoegt aan het grootboek.

Gecombineerd worden de vergoedingen en subsidie ​​de blokbeloning genoemd. In Bitcoin begon de bloksubsidie ​​bij 50 BTC. (BTC is het tickersymbool voor bitcoin.) De bloksubsidie ​​op het moment van schrijven is momenteel 12,5 BTC. De bloksubsidie ​​wordt om de 210.000 blokken of ongeveer om de vier jaar gehalveerd; ergens rond mei 2020 zal het opnieuw halveren tot 6,25 BTC per blok.

De onderstaande afbeelding, van de BlockChain.com blockchain-verkenner, toont een bloksubsidie ​​die wordt betaald aan een adres dat eigendom is van de mijnwerker die het blok aan de blockchain heeft toegevoegd. Bovenaan zie je dat 12,5 BTC wordt betaald als subsidie; het werkelijke bedrag dat de mijnwerker heeft ontvangen (de volledige beloning, 13.24251028 BTC) is groter, omdat het ook de transactiekosten omvat voor alle transacties in het blok.

cryptocurrency mining-transacties

Cryptocurrency betrouwbaar maken

Om een ​​cryptocurrency te laten werken, moet het protocol aan verschillende voorwaarden voldoen. De 6-factorenlijst van Jan Lanksy is bijzonder nuttig. (Jan is academisch onderwijs in cryptocurrency aan een universiteit in Tsjechië). Zoals hieronder te zien is, is mijnbouw (in de mineerbare cryptocurrencies, niet-mineable valuta's verschillende mechanismen) een integraal onderdeel van het waarborgen dat aan deze voorwaarden wordt voldaan.

  • Het systeem heeft geen centrale autoriteit nodig en wordt onderhouden via gedistribueerde consensus. Dat wil zeggen, iedereen is het eens over de saldi die zijn gekoppeld aan adressen in het blockchain-grootboek. Mijnbouw is een integraal onderdeel van het toevoegen van transacties aan de blockchain en het behouden van consensus. Het systeem houdt cryptocurrency-eenheden en hun eigendom bij. Balansen kunnen op elk moment worden bewezen. Mijnbouw voegt transacties toe aan de blockchain op een manier die onveranderlijk wordt - de blockchain kan niet worden gewijzigd. Als de blockchain aangeeft dat je balans vijf bitcoin is, dan bezit je absoluut vijf bitcoin! Het systeem definieert of nieuwe cryptocurrency-eenheden kunnen worden gemaakt en, zo ja, definieert het systeem de omstandigheden van hun oorsprong en hoe het eigendom van deze nieuwe eenheden kan worden bepaald. Een vaste uitgifte of inflatie is vooraf bepaald. Mijnbouw biedt een manier om nieuwe cryptocurrency in omloop te brengen met een vooraf bepaalde, gecontroleerde snelheid, waarbij eigendom wordt toegewezen aan de mijnwerker. Het eigendom van cryptocurrency-eenheden is bewezen door cryptografie. Aan de drie voorwaarden van authenticiteit, niet-afwijzing en onveranderlijkheid wordt voldaan door het gebruik van cryptografie. Mijnwerkers controleren met cryptografie of transactieverzoeken geldig zijn voordat ze aan een nieuw blok worden toegevoegd. De mijnwerker verifieert dat het transactieverzoek voor een bedrag is dat beschikbaar is voor de eigenaar van de crypto, dat de eigenaar het verzoek correct heeft ondertekend met zijn of haar privésleutel om eigendom te bewijzen, en dat het ontvangende adres geldig en in staat is om te accepteren de overdracht. Met het systeem kunnen transacties worden uitgevoerd waarbij het eigendom van de cryptografische eenheden wordt gewijzigd. Transacties kunnen alleen worden ingediend door verzenders die kunnen aantonen dat ze eigenaar zijn van de cryptocurrency die wordt overgedragen. Cryptocurrency-eigenaren bewijzen eigendom door transacties te ondertekenen met behulp van de aan de adressen gekoppelde privésleutel. Mijnbouw is het proces waarbij transacties worden uitgevoerd en mijnwerkers verifiëren het eigendom voordat ze de transactie aan de blockchain toevoegen. Als twee verschillende instructies voor het wijzigen van het eigendom van dezelfde cryptografische eenheden tegelijkertijd worden ingevoerd, voert het systeem er maximaal één uit. Er is geen mogelijkheid voor iemand om dezelfde eenheid dubbel uit te geven. Het probleem van dubbele uitgaven was er een die eerdere digitale valuta's verzwakte. Maar met moderne cryptocurrencies, controleren mijnwerkers transacties, door het blockchain-record van transacties te doorzoeken om te bepalen of de eigenaar op dat moment daadwerkelijk voldoende saldo heeft. Als er binnen het bestedingsadres (het invoeradres) in het transactieverzoek geen voldoende saldo wordt verantwoord, wordt de transactie door de knooppuntsoftware afgewezen en nooit in de blockchain gedolven. Als dezelfde afzender twee of meer lopende transactieverzoeken heeft, maar niet voldoende cryptocurrency bezit om ze allemaal te dekken, kunnen mijnwerkers beslissen welke van de verzoeken geldig is. Extra transacties worden verwijderd om dubbele uitgaven in dezelfde valuta te voorkomen.

Als zelfs aan een van deze zes voorwaarden niet wordt voldaan, zal een cryptocurrency mislukken omdat het niet genoeg vertrouwen kan opbouwen voor mensen om het betrouwbaar te gebruiken. Het mijnbouwproces wordt vast en voldoet aan al deze voorwaarden.

De Byzantijnse generaals

Er is een denkoefening bekend als het Byzantijnse algemeen probleem (of de Byzantijnse fout, de foutlawine en verschillende andere dingen) die het probleem illustreert dat consensusalgoritmen van cryptocurrency proberen op te lossen.

Het algemene probleem? U probeert een consensus te bereiken; in cryptocurrency probeert u overeenstemming te bereiken over de geschiedenis van valutatransacties. Maar in een cryptocurrency-netwerk, een gedistribueerd computersysteem van gelijken, heb je duizenden, misschien tienduizenden computers (knooppunten); in het Bitcoin-netwerk hebt u momenteel 80.000 tot 100.000 knooppunten.

Maar van die tienduizenden systemen zullen sommige technische problemen hebben; hardwarefouten, onjuiste configuratie, verouderde software, defecte routers, enzovoort. Anderen zullen onbetrouwbaar zijn; ze gaan proberen zwakke punten te benutten voor het financiële gewin van de mensen die het knooppunt beheren (ze worden gerund door 'verraders'). Het probleem is dat om verschillende redenen sommige knooppunten conflicterende en foutieve informatie kunnen verzenden.

Dus bedacht iemand een soort gelijkenis of metafoor, het Byzantijnse algemeen probleem. (Een man met de naam Leslie Lamport Shostak vertelde dit verhaal voor het eerst in 1980, in een artikel over algemene betrouwbaarheidsproblemen in gedistribueerde computersystemen.)

Oorspronkelijk het Albanese generaals probleem genoemd, werd het hernoemd naar een lang ter ziele gegaan imperium om geen Albanezen te beledigen! (Hoewel in deze onderling verbonden wereld van voortdurende sociale media-inbreuk, er minstens een paar beledigde inwoners van Istanbul moeten zijn.)

Blijkbaar gedistribueerde informatica-wetenschappers zitten graag rond en bedenken deze kleine metaforen; er is het probleem van de eetfilosoof, het probleem van de lezers / schrijvers, enzovoort. Het probleem van de Byzantijnse generaals is eigenlijk afgeleid van het probleem van de Chinese generaals.

Hoe dan ook, het idee is dit, zoals beschreven in het originele artikel:

“We stellen ons voor dat verschillende divisies van het Byzantijnse leger kamperen buiten een vijandelijke stad, elke divisie onder bevel van zijn eigen generaal. De generaals kunnen alleen met elkaar communiceren via messenger. Nadat ze de vijand hebben geobserveerd, moeten ze een gemeenschappelijk actieplan bepalen. Sommige generaals kunnen echter verraders zijn en proberen te voorkomen dat de loyale generaals overeenstemming bereiken. De generaals moeten een algoritme hebben om te garanderen dat A. Alle loyale generaals hetzelfde actieplan kiezen ... [en] B. Een klein aantal verraders kan er niet voor zorgen dat de loyale generaals een slecht plan aannemen. "

(Zoek online naar Byzantijnse generaals probleem Leslie Lamport Robert Shostak Marshall Pease als je geïnteresseerd bent in het zien van het originele papier.)

Dat is het probleem dat cryptocurrency-consensusalgoritmen, zoals ze bekend zijn, proberen op te lossen. Hoe komen de generaals (de computerknooppunten) tot een consensus (allemaal eens over hetzelfde actieplan - of transactie-grootboek) en voorkomen ze dat ze door een klein aantal verraders (defecte apparatuur en hackers) op een dwaalspoor worden gebracht?

Kijkend naar de cryptocurrency-mijnwerker

Om kans te maken op de mijnbeloning, moeten cryptomijnbouwers hun mijnbouwplatforms (de computerapparatuur) opzetten en de bijbehorende mijnbouwsoftware van die cryptocurrency uitvoeren.

Afhankelijk van hoeveel middelen de cryptomijnwerker begaat, heeft hij of zij een proportionele kans om de gelukkige mijnwerker te zijn die het nieuwste blok kan maken en ketenen; hoe meer middelen worden gebruikt, hoe groter de kans om de beloning te winnen. Elk blok heeft een vooraf bepaald bedrag, dat wordt beloond aan de winnende mijnwerker voor zijn harde werk om te besteden zoals ze willen.

Dus hoe wordt de winnende mijnwerker gekozen? Dat hangt ervan af. In de meeste gevallen wordt een van de twee basismethoden gebruikt:

  • Bewijs van werk: onder de bewijs van werkmethode moet de mijnwerker een taak uitvoeren en de eerste mijnwerker die de taak voltooit, voegt het nieuwste blok toe aan de blockchain en wint de blokbeloning, de bloksubsidie ​​en transactiekosten. Bitcoin en andere cryptocurrencies, zoals Ether (voorlopig kan het op een bepaald moment overschakelen op Proof of Stake), Bitcoin Cash, Litecoin en Dogecoin, gebruiken bewijs van werk. Bewijs van inzet: In het proof of stake-systeem kiest de software een van de cryptocurrency-knooppunten om het nieuwste blok toe te voegen, maar om in de running te zijn, moeten knooppunten een inzet hebben, wat in het algemeen betekent dat ze een bepaald bedrag van de cryptocurrency. Het cryptocurrency-netwerk kiest de mijnwerker die het volgende blok aan de keten toevoegt op basis van een combinatie van willekeurige keuze en hoeveelheid inzet - bijvoorbeeld, met sommige cryptocurrencies, hoe meer cryptocurrency in bezit en hoe langer het in bezit is, hoe waarschijnlijker de mijnwerker moet worden gekozen. (Het is alsof je loten bezit; hoe meer je bezit, hoe groter de kans dat je wint.) Met andere cryptocurrencies wordt de keuze achtereenvolgens gemaakt, één voor één, uit een wachtrij van vooraf geselecteerde mijnwerkers.

Toen Bitcoin begon, kon iedereen met een eenvoudige desktopcomputer mijnen. De potentiële mijnwerker heeft eenvoudig de Bitcoin-mijnsoftware gedownload, geïnstalleerd en de BTC laten binnenrollen! Naarmate de tijd verstreek, nam de concurrentie echter toe.

Snellere en krachtigere computers werden gebouwd en gebruikt voor mijnbouw. Uiteindelijk werden gespecialiseerde verwerkingschips genaamd Application Specific Integrated Circuits (ASIC's) ontwikkeld. Een ASIC is, zoals de naam al aangeeft, een computerchip die is ontworpen voor een specifiek doel, zoals het snel weergeven van afbeeldingen met hoge resolutie, het uitvoeren van een smartphone of het uitvoeren van een bepaalde vorm van berekening.

Specifieke ASIC's zijn ontworpen om zeer efficiënt te zijn in de berekeningsvormen die nodig zijn voor cryptocurrency-mining - bijvoorbeeld voor Bitcoin-mining. Zo'n chip kan 1.000 keer efficiënter zijn bij Bitcoin-mining dan de chip in je pc, dus in de Bitcoin-mijnbouwomgeving van vandaag is het ASIC of ga naar huis!

Voor cryptocurrencies met een hoge moeilijkheidsgraad, zoals Bitcoin, is de ideale mijnomgeving er een met:

  • Lage hardwarekosten: die mijnbouwplatforms zijn niet gratis. Lage temperaturen: lagere temperaturen maken het koelen van mijnbouwmachines eenvoudiger. Lage elektriciteitskosten: mijnbouwplatforms kunnen veel stroom verbruiken. Snelle, betrouwbare internetverbindingen: u moet snel communiceren met het cryptocurrency-netwerk met minimale downtime, omdat u concurreert met andere mijnwerkers.

Maar wees niet bang! Met veel verschillende kopieën en nabootsing van Bitcoin die hoogtij viert, is Bitcoin niet langer het enige spel in de stad, en je kunt veel alternatieve mijnbouwkeuzes vinden, met verschillende niveaus van vereiste rekenkracht. Tegenwoordig zijn enkele van de meest winstgevende cryptocurrencies voor mij minder bekend en kunnen ze worden gewonnen met behulp van kant-en-klare computerhardware vanwege minder stringente moeilijkheidsgraden die worden geassocieerd met een lagere populariteit en acceptatie.

Momenteel vindt een groot deel van de wereldwijde cryptocurrency-mijnbouw plaats in China, misschien wel drie keer zo snel als de volgende dichtstbijzijnde natie (de Verenigde Staten). Een combinatie van goedkope elektriciteit en gemakkelijke toegang tot goedkope computeronderdelen voor het bouwen van mijnbouwplatforms geeft China een voorsprong dat Chinese mijnwerkers hebben gebruikt en tot nu toe hebben gehandhaafd, zelfs met de kennelijke afkeuring van hun regering van cryptocurrencies.

Dit is een bewijs van hoe veerkrachtig en moeilijk om gedistribueerde cryptocurrency-systemen zoals Bitcoin af te sluiten.

De crypto-wereld draaiende maken

Een cryptocurrency heeft waarde omdat een groot aantal mensen collectief geloven dat dit het geval is. Maar waarom geloven ze dat cryptocurrency waarde heeft? Het antwoord is vertrouwen.

Een houder van Bitcoin kan erop vertrouwen dat zijn Bitcoin over een dag of over tien jaar in zijn portemonnee zit. Als ze willen onderzoeken hoe het systeem werkt, kunnen ze de codebasis controleren om het systeem op een dieper niveau te begrijpen om te zien hoe vertrouwen wordt gehandhaafd.

Als ze echter niet over de vaardigheden of de kennis van de computerwetenschap beschikken om code te controleren, kunnen ze ervoor kiezen erop te vertrouwen dat andere mensen, die meer kennis hebben dan zij, het systeem begrijpen en controleren; ze kunnen vertrouwen op de algemene blockchain-gemeenschap die de specifieke cryptocurrency beheert.

Zonder de mining-functionaliteit die het gedistribueerde peer-to-peer cryptocurrency-systeem ondersteunt, zou dit collectieve vertrouwen (gebaseerd op het bewijs van collectief werk in de richting van de keten) niet bestaan.

Cryptocurrency mining zorgt ervoor dat uw saldi niet veranderen zonder uw toestemming. Het stimuleert iedereen om zich correct te gedragen en straft degenen die dat niet doen. Het creëert een digitale vorm van waardeoverdracht die door elke individuele gebruiker kan worden vertrouwd als een gelijkwaardige peer in het netwerk omdat elk deel van het systeem is uitgelijnd voor één doel: het bieden van een veilige manier om eigendom van digitaal schaarse te creëren, te verifiëren en over te dragen cryptografische eenheden.