Майнинг: глобальная лотерея

Что делают майнеры

Майнер круглосуточно выполняет один и тот же цикл, соревнуясь со всеми остальными майнерами за право добавить следующий блок.

Доказательство выполнения работы

Доказательство выполнения работы — это игра в угадывание, в которой трудно победить, но результат которой легко проверить.

• Майнер меняет число в заголовке блока (nonce; а когда оно исчерпывается — дополнительный nonce в coinbase-транзакции или метку времени) и вычисляет хеш заголовка.
• Ему нужен хеш ниже текущего целевого значения. Короткого пути нет: единственный способ — перебирать варианты, сотни триллионов раз в секунду на одном современном устройстве.
• Любой может проверить выигрышный блок с помощью всего одного хеша, поэтому выполненную работу невозможно подделать.

Целевое значение и пересчёт сложности

Целевое значение определяет, насколько сложна игра в угадывание. Биткоин корректирует его так, чтобы новый блок находился в среднем примерно каждые десять минут.

• Чем ниже целевое значение, тем меньше выигрышных хешей (hash) и тем больше попыток требуется в среднем.
• Каждые 2 016 блоков (около двух недель) узлы сравнивают фактическое время их нахождения с ожидаемыми двумя неделями и повышают или понижают целевое значение.
• Между пересчётами блоки могут появляться с интервалом меньше или больше десяти минут.

Субсидия за блок и халвинг

За каждый блок майнер получает новые биткоины (субсидию) плюс комиссии за включённые в него транзакции.

• Субсидия начиналась с 50 BTC и уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков — примерно раз в четыре года.
• После халвинга 2024 года она составляет 3,125 BTC за блок.
• Узлы следят за соблюдением этого графика, поэтому общий объём эмиссии приближается к пределу в 21 миллион, но никогда его не превышает.
• По мере сокращения субсидии комиссии составляют всё большую долю дохода майнеров.

Почему майнеры добывают блоки

Майнинг — это бизнес: майнеры конкурируют за награду за блок на открытом рынке.

• Доход: субсидия за блок плюс комиссии.
• Расходы: оборудование, электроэнергия, охлаждение и персонал.
• Когда доход от устройства падает ниже затрат на его работу, устройство отключают.
• Поэтому майнеры выбирают регионы с дешёвой электроэнергией, а распределение hashrate между регионами может быстро меняться.

Пулы, hashrate и энергия

Большинство майнеров объединяются в пулы, которые складывают вычислительную мощность и делят награды.

• Пулы обеспечивают майнерам более стабильный доход, но концентрируют выбор того, какие транзакции попадут в блоки.
• Майнинг потребляет реальную электроэнергию и перемещается туда, где она дёшева или иначе пропала бы впустую.
• Это помогает балансировать энергосети и использовать невостребованную энергию, но также создаёт электронные отходы и локальные издержки.
• Честный вопрос звучит не «потребляет ли он энергию?», а «какую безопасность обеспечивает эта энергия по сравнению с альтернативами?»

Бюджет безопасности

Доход майнеров — это то, что делает атаку на биткоин дорогой. По мере того как субсидия уменьшается вдвое, всё большую часть этой нагрузки должны брать на себя комиссии.

• Если комиссии остаются низкими, атака на цепочку становится дешевле относительно ценности, которую она защищает.
• Если комиссии растут, пользователи платят больше за расчёты.
• Никто не знает, к чему это приведёт в итоге. Это главный открытый экономический вопрос будущего биткоина, и относиться к нему следует именно так.

Майнинг — это не голосование

Майнеры предлагают блоки; узлы решают, действительны ли эти блоки.

• Блок, нарушающий лимит эмиссии или содержащий неверную подпись, отвергается независимо от того, сколько работы на него затрачено.
• Майнеры могут выбирать, какие действительные транзакции включать в блок, и могут попытаться провести реорганизацию с помощью атаки 51%.
• Они не могут самостоятельно переписать правила. Путать вычислительную мощность с управлением сетью — распространённая ошибка.

Предел 51%

Злоумышленник, контролирующий более половины hashrate, опасен, но не всесилен.

• Может: добывать конкурирующую цепочку, проводить двойную трату собственных монет и временно цензурировать транзакции.
• Не может: создавать монеты из ничего, тратить чужие монеты или менять лимит эмиссии без принятия новых правил узлами.
• Такая атака дорога и заметна: это реальный риск, но не универсальный ключ к реестру.