Bitcoin bányászat működése

Míg a hagyományos fiatpénzek, azaz pl. a forint vagy a dollár esetében a pénz megalkotása a jól ismert pénznyomdákhoz kötődik, addig a bitcoinok „megalkotása” már egészen más formában történik meg. Az alábbi útmutatóban a bitcoin bányászat folyamatával ismerkedhettek meg, amely részeként egy alapvető kérdést járunk körbe: hogyan is állítják elő a bitcoint?

A bitcoin bányászat dióhéjban

Ahogy a bitcoin egyre népszerűbbé válik a világban, a bitcoinnal történő tranzakciók száma is rohamosan nő: 2022-re pedig ez azt jelenti, hogy naponta kb. 300 ezer BTC tranzakciót folytatnak le világszerte. Ezek a tranzakciók az elosztott főkönyvi technológia alapján a blokkláncon kerülnek eltárolásra, mely az átláthatóság jegyében mindenki számára publikusan teszi közzé, hogy az adott tranzakció milyen értékben, illetve melyik tárca címről melyik tárca címre érkezett meg.

A tranzakciók blokkokba rendezése bonyolult matematikai műveletek megoldásával történik meg. Ezeket a műveleteket végzik el a bányászok a direkt erre a célra kialakított bányászgépeikkel. Magának a bányászatnak a célja, hogy a blokkláncon megjelenő tranzakciók ellenőrzésre kerüljenek (azaz pl. biztosítva legyen, hogy bitcoint nem költenek el kétszer; ez az ún. double spending, vagy dupla költés problémája), és ezzel a bitcoin blokkláncán történő pénzmozgás átlátható legyen.

A bányászat azonban nem csak a tranzakciók szempontjából nagyon fontos, hiszen a folyamat során az új bitcoinok is generálásra kerülnek. A fent leírt munkáért cserébe a bitcoin bányászok ún. blokkjutalmat kapnak. A bányászok ugyanis egymással versenyeznek azért, hogy az egyes blokkokat minél gyorsabban elkészítsék – aki pedig a leghamarabb készíti ezt el, új bitcoint kap munkájáért cserébe a blokkjutalom keretében.

A hash generálása

Most hogy már képben vagyunk a bányászat alapjaival, nézzük meg, hogy pontosan hogyan történik a bányászat a gyakorlatban.

A rendszer nyilvános főkönyve, a blokklánc tulajdonképpen egy adatbázis, amely blokkok egymáshoz kapcsolt hosszú sorát tartalmazza. A blokkláncban a rendszer bármelyik pontján bárki által végrehajtott tranzakció visszakereshető. Amikor új tranzakció történik, az összes addigi érvényesített blokkot tartalmazó láncolat végére egy újabb blokk kerül. A bitcoin hálózat minden tagja rendelkezik a tranzakciók folyamatosan frissülő, teljes történetének egy-egy példányával, így a bitcoinok mozgását mindenki figyelemmel kísérheti.

A Bitcoin blokklánc működése

Hogy tud mégis biztonságos maradni a rendszer, amely kizárólag digitálisan tárolja az adatokat? Hogyan lehetünk biztosak abban, hogy a blokklánc sértetlen és nem manipulálható? Itt kerülnek képbe a bányászok.

Amikor egy tranzakciós blokk létrejön, a bányászok az alábbi eljárásnak vetik azt alá: az adatblokkot matematikai képletek segítségével betűkből és számokból álló sorozattá alakítják át, ezt hívjuk hash-nek. Az újonnan létrehozott hash mindig a blokklánc végére csatlakozik.

A hash-nek rendkívül érdekes tulajdonságai vannak. Egy blokkhoz tartozó hash-t nagyon könnyű legenerálni, egy adott hash-hez tartozó adatot viszont gyakorlatilag lehetetlen visszafejteni. Könnyű generálhatóságának ellenére minden hash egyedi. Ha csak egy karaktert is megváltoztatunk a blokkban, teljesen más lesz a hozzá tartozó hash-érték.

Miért fontosak a hash-ek a bányászatkor?

A bányászok a hash generálásakor nem csak az adott tranzakció adatait használják, de mindegyik blokk magában foglalja az azt közvetlenül megelőző blokk hash-ét is.

Digitális viaszpecsétként minden adatblokk hash-e az előtte lévő hash-t is tartalmazza. Mivel az adatok legapróbb módosítása is azonnal feltűnne, így kerül igazolásra, hogy az adott blokk –– és minden utána következő blokk –– érvényes.

Ha valaki hamis tranzakciót próbálna végrehajtani egy már létező blokk módosításával, a blokkhoz tartozó hash is megváltozna. Amikor azonban egy hash funkciójú algoritmus futtatásával valaki le akarná igazolni a blokk érvényességét, egyből feltűnne neki, hogy a hash nem azonos a blokkban tárolt adatokkal, ennek megfelelően a blokkot hamisnak minősítené.

Mivel minden blokk hash-ét felhasználjuk az azt követő összes többi blokk hash-ének legenerálásához, egy tetszőleges blokk megváltoztatásával az utána következő blokkok hash-e is megváltozik. Tehát a blokklánc átírása vagy módosítása érvénytelenné teszi az utána következő egész szakaszt.

Harc az érmékért

Így történik tehát a blokkok és a benne lévő tranzakciók rögzítése és hitelesítése. A bányászok kifejezetten bitcoin bányászatra írt szoftverek futtatásával versengenek egymással az érmékért.

Amikor valamelyikük sikeresen generál egy hash-t, arról a hálózat minden tagja értesül, a bányász jutalmul 6.25 bitcoint kap (az érték négy évente, avagy 210.000 blokkonként feleződik; az utolsó feleződés 2020 májusában volt), a blokklánc pedig frissül. Ez ösztönzi a bitcoin bányászat elterjedését és további tranzakciók végrehajtását.

A probléma csak az, hogy egy blokkhoz tartozó hash-t nem nehéz legenerálni. A számítógépek nagyon jók ebben. A rendszer kénytelen megnehezíteni a hash generálást, máskülönben a bányászok percenként hoznának létre új tranzakciós blokkokat, és pillanatok alatt kibányásznák az összes bitcoint. A Bitcoin ennek szavatolására vezette be a proof-of-work protokollt.

A Bitcoin protokoll nem fogad el korábban már legenerált hasheket. Előírja, hogy a hash-nek hogyan kell kinéznie; például egy sor nullával kell kezdődnie. Lehetetlenség megjósolni, hogy hogyan fog kinézni a hash, és egy adat megváltoztatása teljesen más hash-t eredményez.

A bányászok elvileg nem sérthetik meg a blokk tranzakciós adatait, de egy új hash generálásakor mégis meg kell tenniük. Az úgynevezett nonce-szal hoznak létre újabb hasheket. Ha a hash nem felel meg az előírt kritériumoknak, a nonce-érték megváltoztatásával új hash generálható. Nem egyszerű feladat megtalálni a megfelelő nonce-ot, ráadásul több bányász egy időben próbálkozik vele.

Így működik tehát a bitcoin bányászat. További hasznos információt a bitcoin bányászat működéséről a Bitcoin.org portálon találtok.

A bitcoin bányászat állapota 2022-ben

A bitcoin bányászata a tavalyi év során újra reneszánszát élte köszönhetően a 2020 novemberében indult kriptovaluta ralinak. Sok 2018-2019-ben csőd szélén álló vagy lekapcsolt bányászfarm kezdett el újra bányászni a magas jövedelmezőség miatt. A magas profitok ezalatt egyre nagyobb és komolyabb vállalati szereplőket is arra késztetnek, hogy kipróbálják magukat a BTC bányászat területén. Az elmúlt egy-két évben több hír is érkezett, miszerint olajipari vállalatok, elosztók, nukleáris erőművek üzemeltetői is fantáziát látnak a kriptovaluta bányászatban.

Hardver terén továbbra is jellemző az ASIC-modellek általános hiánya, ami egyrészt írható az óriási kereslet másrészt a pandémia miatt kialakult általános chiphiány számlájára. A vezető hardvergyártó cégek többsége továbbra is kínai: a Bitmain, Canaan, Innosilicon és a Linzhi uralja a hardverpiacot. Ezeknek a cégeknek az oldalán sokszor több hónapos várakozási idővel előre fizetve lehet csak új modelleket rendelni. A hiány miatt virágzik a használt hardverek piaca is: az elavultnak számító Antminer S9-esek pl. 2021-ben újfent népszerűek voltak a piacon.

A jelenlegi trendek a bányászatban

Az elmúlt években még egy új trend is elkezdett kibontakozni a hashráta-teljesítmény földrajzi eloszlását illetően. Miután Kínában 2021 nyarán betiltották a bitcoin bányászatot, az USA vette át a globális bányászat vezető szerepét, de Kanada, Oroszország és Kazahsztán is komoly erőt képviselnek. Hamarosan azonban ez is megváltozhat, hiszen 2022-ben a kazah bányászattal kapcsolatban is negatív hírek jelentek meg, pl. a bányászat utáni adókötelezettség komoly megemeléséről.

A Bitcoin hálózat biztonságát aládúcoló hashráta teljesítmény továbbra is robusztusan növekedik és 2022 májusában elérte a 250 EH/mp (exahash/másodperc) kapacitást is. Egyes elemzések szerint ez a növekedés egyáltalán nem fog lassulni az év során, és idén akár a 300-350 EH/mp-t is elérheti. A bitcoin bányászat nehézsége szintén rekordszinten áll, köszönhetően a dinamikusan bővülő hashráta kapacitásnak.

Még egy fontos trend, hogy a bitcoin környezetszennyező energiafelhasználásával kapcsolatos aggodalmak miatt egyre több bányász vált fenntartható energiaforrásokra. 2021 harmadik negyedévére a bányászat során felhasznált energia kb. 58%-át állították elő fenntartható forrásokból; ennek növekedése 2022-ben is várható lesz.

A bitcoin bányászok globális eloszlása 2021 nyarán. Forrás: Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index

Frissítve: 2022.05.01.