История & Основы майнинга криптовалюты
Майнинг криптовалюты - это процесс подтверждения транзакций в сети блокчейн и добавления их в публичную бухгалтерскую книгу. Этот процесс включает в себя решение сложных математических уравнений с использованием специализированного оборудования и программного обеспечения. Этот процесс необходим для поддержания безопасности и целостности сети блокчейн. Целью майнинга является обеспечение того, чтобы транзакции в сети были действительными и точными, а также предотвращение мошенничества и двойных трат. Майнеры используют свои вычислительные мощности для решения сложных математических задач, что позволяет подтверждать транзакции и создавать новые блоки. Первый майнер, решивший задачу, получает вознаграждение в виде криптовалюты. Майнинг является важнейшим аспектом криптовалютной экосистемы, поскольку он обеспечивает децентрализованную сеть для того, чтобы пользователи могли совершать сделки друг с другом без необходимости в посредниках. Это также способствует безопасности и прозрачности сети блокчейн. Кроме того,
1. Обзор майнинга криптовалюты (PoW)
Добыча криптовалюты, например, майнинг Биткоина, является высококонкурентным и ресурсоемким процессом. В сети Биткоин транзакции объединяются в блоки и требуют значительного объема вычислений для "доказательства" или подтверждения в процессе, называемом майнингом. Чтобы быть конкурентоспособными на рынке, майнеры должны иметь специализированное оборудование и программное обеспечение, что требует значительных инвестиций. Конкуренция за вознаграждение за майнинг привела к созданию майнинговых пулов, где майнеры могут объединить свои вычислительные мощности, чтобы увеличить свои шансы на решение проблемы и получение вознаграждения. Это также помогает более равномерно распределять вознаграждение за майнинг и снижает концентрацию майнинговых мощностей.
Алгоритм майнинга состоит из нескольких этапов, включая объединение транзакций, проверку их действительности, выбор самого последнего блока и попытку решить проблему Proof of Work (PoW) для нового блока. Майнеры ищут приемлемые блоки с помощью алгоритма PoW, инкрементируя нонс и получая хэш заголовка результирующего блока до тех пор, пока хэш-значение не станет меньше заранее определенного целевого значения. Производительность майнинга измеряется в хэшах в секунду, а сложность майнинга регулируется путем периодической корректировки целевого значения хэша для блоков в зависимости от скорости создания блоков.
Процесс добычи Биткоина объяснен
Чтобы понять процесс добычи криптовалюты, давайте подробно рассмотрим каждый этап этого процесса:
Хеширование транзакций: Первым шагом является использование хеш-функции для представления отложенных транзакций из пула памяти. Каждая подача транзакции генерирует фиксированный выходной хэш, который действует как идентификатор транзакции.
Создание дерева Меркла: Дерево Меркла проверяет содержимое структуры данных путем организации хэшей транзакций в пары. Он маркирует узлы криптографическим хэшем блока данных, а внутренние узлы - хэшем метки их дочерних узлов.
Обнаружение заголовка блока: Заголовок блока помогает майнерам идентифицировать отдельный блок с уникальным хэшем. Майнеры объединяют хэш корня блока-кандидата, хэш предыдущего блока и число, используемое только один раз (nonce), чтобы создать действительный хэш.
Проверка блочного хэша: Протокол определяет целевое значение, которое должно быть выше, чем выходное, чтобы хэш блока был правильным. Майнеры изменяют значение nonce несколько раз, поскольку они не могут изменить два других компонента.
Сложность майнинга: Сложность майнинга указывает на сложную криптографическую головоломку. Чем больше времени требуется для поиска правильного хэша блока, тем выше сложность. Сложность майнинга также зависит от количества майнеров в криптосети. Здесь Вы можете найти сложную единицу измерения и график со сложностью Биткойна в течение длительного времени.
H/ s = Хэши в секунду KH/ s = Кило Хэши в секунду MH/ s = Мега Хэши в секунду GH/ s = Гига Хэши в секунду TH/ s = ТераХэши в секунду PH/ s = ПетаХэши в секунду 1,000 H/ s = 1 KH/ s 1,000 KH/ s = 1 MH/ s 1,000 MH/ s = 1 GH/ s 1,000 GH/ s = 1 TH/ s 1,000 TH/ s = 1 PH/ sВерификация хэша блока: На этом этапе майнеры посылают вновь найденные блоки равным майнерам для проверки хэша. Равные узлы майнинга используют безопасный алгоритм хэширования 256 (SHA-256) для проверки целостности данных и выявления проблем с хэшем и фальсификацией.
Подтверждение и публикация блока: Как только майнеры-ровесники проверят и достигнут консенсуса по блоку, блок-кандидат становится подтвержденным блоком. Этот новый блок добавляется в конец блокчейна. Когда майнеры не могут подтвердить хэш блока-кандидата, они отбрасывают блок-кандидат - неудачная попытка для майнера.
Узлы Биткоина, которые занимаются майнингом, активно регулируют скорость создания новых блоков в среднем до 10 минут. По мере того, как все больше майнеров присоединяются к проекту, скорость создания блоков будет расти, а когда скорость создания блоков растет, сложность добычи повышается, чтобы компенсировать это, что толкает скорость создания блоков обратно вниз. Создание новых блоков должно занимать в среднем 10 минут, что было специально выбрано Сатоши Накамото в качестве компромисса между быстрым временем подтверждения и количеством работы, потраченной впустую из-за расколов цепи и бесхозных блоков.
Процесс сокращения вдвое
Успешные майнеры получают определенное количество Биткоинов и комиссионные за транзакции за каждый успешно добытый блок. Вознаграждение за добычу нового блока согласовывается со всеми участниками сети и в настоящее время составляет 6,25 биткоина, что ниже первоначальной суммы в 50 биткоинов. Это вознаграждение уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков и в конечном итоге будет полностью удалено, когда будет достигнут лимит в 21 миллион Биткоинов, и тогда вознаграждение за обработку транзакций будет осуществляться исключительно за счет комиссий за транзакции. Стоимость Биткоина зависит не только от вознаграждения за майнинг, но и от рыночного спроса, изменений в нормативно-правовом регулировании и настроения рынка, которые могут повлиять на стоимость Биткоина.
2. Ранняя история горного дела и его эволюция с течением времени
Майнинг криптовалют можно проследить с первых дней существования Биткоина. Майнинг осуществлялся на стандартных персональных компьютерах и центральных процессорах, когда Биткойн был первоначально анонсирован в 2009 году. По мере роста популярности Биткойна росла и сложность майнинга, что потребовало увеличения вычислительной мощности и ресурсов.
Первый пул для добычи Биткоина был создан в 2010 году, позволяя майнерам объединить свои вычислительные мощности и ресурсы, чтобы повысить свои шансы на решение задачи и получение вознаграждения. Это помогло распределить вознаграждение за добычу более равномерно и минимизировать концентрацию добывающих мощностей.
С течением времени майнинг становился все более специализированным, шахтеры использовали специализированное оборудование и программное обеспечение для повышения эффективности и конкуренции. Прикладные интегральные схемы (ASIC), которые мы будем анализировать в следующих уроках, появились в 2013 году и были специально предназначены для майнинга Биткоина, значительно увеличивая скорость и эффективность майнинга.
Прогресс майнинга также привел к созданию новых криптовалют, каждая из которых имеет свой собственный набор алгоритмов и критериев майнинга. В настоящее время существуют сотни криптовалют, каждая из которых имеет свою собственную экологию майнинга и свои проблемы. Знание истории горной промышленности и ее развития во времени имеет решающее значение для понимания текущего положения горной промышленности и ее будущих возможностей.
3. Текущий ландшафт горнодобывающей промышленности
Сегодня в сфере майнинга доминируют несколько основных криптовалют, таких как Bitcoin и Litecoin. Биткоин имеет самый высокий хэшрейт майнинга, за ним следует Litecoin. К числу ведущих горнодобывающих стран относятся США, Китай, Канада, Россия и Казахстан. Однако недавние изменения в регулировании в Китае вызвали значительное снижение активности майнинга Биткоина в стране.
Источник: statista.com
Важно отметить, что Ethereum отошел от майнинга Proof of Work (PoW) и теперь использует майнинг Proof of Stake (PoS). Переход на PoS майнинг в Ethereum осуществляется через обновление Ethereum 2.0, которое является значительным изменением блокчейна Ethereum. Ethereum 2.0 представил новый алгоритм консенсуса, названный Beacon Chain, который отвечает за координацию валидаторов и управление процессом консенсуса PoS. Это контрастирует с добычей PoW, где майнеры соревнуются в решении сложных математических задач, используя вычислительные мощности. Добыча PoS считается более экологичной и менее ресурсоемкой, чем добыча PoW. Несмотря на различия между PoW и PoS майнингом, основные принципы добычи криптовалюты остаются неизменными. В следующем уроке мы изучим основы майнинга криптовалюты, включая PoW и PoS майнинг, а также различные типы алгоритмов майнинга, используемые в отрасли. Понимая основы майнинга криптовалюты, учащиеся смогут глубже понять проблемы и возможности, связанные с этим важным аспектом экосистемы блокчейн.
Lesson 1:История & Основы майнинга криптовалюты
Lesson 2:Proof of Work vs Proof of Stake
Lesson 3:Горное оборудование и программное обеспечение
Lesson 4:Экономика майнинга криптовалюты
Lesson 5:Майнинговые пулы и облачный майнинг
Lesson 6:Управление и обеспечение безопасности горных работ
Lesson 7:Влияние майнинга криптовалюты на окружающую среду
История & Основы майнинга криптовалюты
Майнинг криптовалюты - это процесс подтверждения транзакций в сети блокчейн и добавления их в публичную бухгалтерскую книгу. Этот процесс включает в себя решение сложных математических уравнений с использованием специализированного оборудования и программного обеспечения. Этот процесс необходим для поддержания безопасности и целостности сети блокчейн. Целью майнинга является обеспечение того, чтобы транзакции в сети были действительными и точными, а также предотвращение мошенничества и двойных трат. Майнеры используют свои вычислительные мощности для решения сложных математических задач, что позволяет подтверждать транзакции и создавать новые блоки. Первый майнер, решивший задачу, получает вознаграждение в виде криптовалюты. Майнинг является важнейшим аспектом криптовалютной экосистемы, поскольку он обеспечивает децентрализованную сеть для того, чтобы пользователи могли совершать сделки друг с другом без необходимости в посредниках. Это также способствует безопасности и прозрачности сети блокчейн. Кроме того,
1. Обзор майнинга криптовалюты (PoW)
Добыча криптовалюты, например, майнинг Биткоина, является высококонкурентным и ресурсоемким процессом. В сети Биткоин транзакции объединяются в блоки и требуют значительного объема вычислений для "доказательства" или подтверждения в процессе, называемом майнингом. Чтобы быть конкурентоспособными на рынке, майнеры должны иметь специализированное оборудование и программное обеспечение, что требует значительных инвестиций. Конкуренция за вознаграждение за майнинг привела к созданию майнинговых пулов, где майнеры могут объединить свои вычислительные мощности, чтобы увеличить свои шансы на решение проблемы и получение вознаграждения. Это также помогает более равномерно распределять вознаграждение за майнинг и снижает концентрацию майнинговых мощностей.
Алгоритм майнинга состоит из нескольких этапов, включая объединение транзакций, проверку их действительности, выбор самого последнего блока и попытку решить проблему Proof of Work (PoW) для нового блока. Майнеры ищут приемлемые блоки с помощью алгоритма PoW, инкрементируя нонс и получая хэш заголовка результирующего блока до тех пор, пока хэш-значение не станет меньше заранее определенного целевого значения. Производительность майнинга измеряется в хэшах в секунду, а сложность майнинга регулируется путем периодической корректировки целевого значения хэша для блоков в зависимости от скорости создания блоков.
Процесс добычи Биткоина объяснен
Чтобы понять процесс добычи криптовалюты, давайте подробно рассмотрим каждый этап этого процесса:
Хеширование транзакций: Первым шагом является использование хеш-функции для представления отложенных транзакций из пула памяти. Каждая подача транзакции генерирует фиксированный выходной хэш, который действует как идентификатор транзакции.
Создание дерева Меркла: Дерево Меркла проверяет содержимое структуры данных путем организации хэшей транзакций в пары. Он маркирует узлы криптографическим хэшем блока данных, а внутренние узлы - хэшем метки их дочерних узлов.
Обнаружение заголовка блока: Заголовок блока помогает майнерам идентифицировать отдельный блок с уникальным хэшем. Майнеры объединяют хэш корня блока-кандидата, хэш предыдущего блока и число, используемое только один раз (nonce), чтобы создать действительный хэш.
Проверка блочного хэша: Протокол определяет целевое значение, которое должно быть выше, чем выходное, чтобы хэш блока был правильным. Майнеры изменяют значение nonce несколько раз, поскольку они не могут изменить два других компонента.
Сложность майнинга: Сложность майнинга указывает на сложную криптографическую головоломку. Чем больше времени требуется для поиска правильного хэша блока, тем выше сложность. Сложность майнинга также зависит от количества майнеров в криптосети. Здесь Вы можете найти сложную единицу измерения и график со сложностью Биткойна в течение длительного времени.
H/ s = Хэши в секунду KH/ s = Кило Хэши в секунду MH/ s = Мега Хэши в секунду GH/ s = Гига Хэши в секунду TH/ s = ТераХэши в секунду PH/ s = ПетаХэши в секунду 1,000 H/ s = 1 KH/ s 1,000 KH/ s = 1 MH/ s 1,000 MH/ s = 1 GH/ s 1,000 GH/ s = 1 TH/ s 1,000 TH/ s = 1 PH/ sВерификация хэша блока: На этом этапе майнеры посылают вновь найденные блоки равным майнерам для проверки хэша. Равные узлы майнинга используют безопасный алгоритм хэширования 256 (SHA-256) для проверки целостности данных и выявления проблем с хэшем и фальсификацией.
Подтверждение и публикация блока: Как только майнеры-ровесники проверят и достигнут консенсуса по блоку, блок-кандидат становится подтвержденным блоком. Этот новый блок добавляется в конец блокчейна. Когда майнеры не могут подтвердить хэш блока-кандидата, они отбрасывают блок-кандидат - неудачная попытка для майнера.
Узлы Биткоина, которые занимаются майнингом, активно регулируют скорость создания новых блоков в среднем до 10 минут. По мере того, как все больше майнеров присоединяются к проекту, скорость создания блоков будет расти, а когда скорость создания блоков растет, сложность добычи повышается, чтобы компенсировать это, что толкает скорость создания блоков обратно вниз. Создание новых блоков должно занимать в среднем 10 минут, что было специально выбрано Сатоши Накамото в качестве компромисса между быстрым временем подтверждения и количеством работы, потраченной впустую из-за расколов цепи и бесхозных блоков.
Процесс сокращения вдвое
Успешные майнеры получают определенное количество Биткоинов и комиссионные за транзакции за каждый успешно добытый блок. Вознаграждение за добычу нового блока согласовывается со всеми участниками сети и в настоящее время составляет 6,25 биткоина, что ниже первоначальной суммы в 50 биткоинов. Это вознаграждение уменьшается вдвое каждые 210 000 блоков и в конечном итоге будет полностью удалено, когда будет достигнут лимит в 21 миллион Биткоинов, и тогда вознаграждение за обработку транзакций будет осуществляться исключительно за счет комиссий за транзакции. Стоимость Биткоина зависит не только от вознаграждения за майнинг, но и от рыночного спроса, изменений в нормативно-правовом регулировании и настроения рынка, которые могут повлиять на стоимость Биткоина.
2. Ранняя история горного дела и его эволюция с течением времени
Майнинг криптовалют можно проследить с первых дней существования Биткоина. Майнинг осуществлялся на стандартных персональных компьютерах и центральных процессорах, когда Биткойн был первоначально анонсирован в 2009 году. По мере роста популярности Биткойна росла и сложность майнинга, что потребовало увеличения вычислительной мощности и ресурсов.
Первый пул для добычи Биткоина был создан в 2010 году, позволяя майнерам объединить свои вычислительные мощности и ресурсы, чтобы повысить свои шансы на решение задачи и получение вознаграждения. Это помогло распределить вознаграждение за добычу более равномерно и минимизировать концентрацию добывающих мощностей.
С течением времени майнинг становился все более специализированным, шахтеры использовали специализированное оборудование и программное обеспечение для повышения эффективности и конкуренции. Прикладные интегральные схемы (ASIC), которые мы будем анализировать в следующих уроках, появились в 2013 году и были специально предназначены для майнинга Биткоина, значительно увеличивая скорость и эффективность майнинга.
Прогресс майнинга также привел к созданию новых криптовалют, каждая из которых имеет свой собственный набор алгоритмов и критериев майнинга. В настоящее время существуют сотни криптовалют, каждая из которых имеет свою собственную экологию майнинга и свои проблемы. Знание истории горной промышленности и ее развития во времени имеет решающее значение для понимания текущего положения горной промышленности и ее будущих возможностей.
3. Текущий ландшафт горнодобывающей промышленности
Сегодня в сфере майнинга доминируют несколько основных криптовалют, таких как Bitcoin и Litecoin. Биткоин имеет самый высокий хэшрейт майнинга, за ним следует Litecoin. К числу ведущих горнодобывающих стран относятся США, Китай, Канада, Россия и Казахстан. Однако недавние изменения в регулировании в Китае вызвали значительное снижение активности майнинга Биткоина в стране.
Источник: statista.com
Важно отметить, что Ethereum отошел от майнинга Proof of Work (PoW) и теперь использует майнинг Proof of Stake (PoS). Переход на PoS майнинг в Ethereum осуществляется через обновление Ethereum 2.0, которое является значительным изменением блокчейна Ethereum. Ethereum 2.0 представил новый алгоритм консенсуса, названный Beacon Chain, который отвечает за координацию валидаторов и управление процессом консенсуса PoS. Это контрастирует с добычей PoW, где майнеры соревнуются в решении сложных математических задач, используя вычислительные мощности. Добыча PoS считается более экологичной и менее ресурсоемкой, чем добыча PoW. Несмотря на различия между PoW и PoS майнингом, основные принципы добычи криптовалюты остаются неизменными. В следующем уроке мы изучим основы майнинга криптовалюты, включая PoW и PoS майнинг, а также различные типы алгоритмов майнинга, используемые в отрасли. Понимая основы майнинга криптовалюты, учащиеся смогут глубже понять проблемы и возможности, связанные с этим важным аспектом экосистемы блокчейн.