1. ภาพรวมของการขุด Cryptocurrency (PoW)

การขุด Cryptocurrency เช่น การขุด Bitcoin เป็นกระบวนการที่มีการแข่งขันสูงและใช้ทรัพยากรมาก ในเครือข่าย Bitcoin การทำธุรกรรมจะรวมกันเป็นบล็อกและต้องใช้การคำนวณจำนวนมากเพื่อ "พิสูจน์" หรือยืนยันในกระบวนการที่เรียกว่าการขุด นักขุดต้องมีฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์พิเศษเพื่อให้สามารถแข่งขันในตลาดได้ ซึ่งต้องมีการลงทุนจำนวนมาก การแข่งขันเพื่อรับรางวัลการขุดนำไปสู่การสร้างกลุ่มการขุด ซึ่งนักขุดสามารถรวมพลังการคำนวณเพื่อเพิ่มโอกาสในการแก้ปัญหาและรับรางวัล สิ่งนี้ยังช่วยกระจายรางวัลการขุดให้เท่าเทียมกันมากขึ้น และลดความเข้มข้นของพลังการขุด
อัลกอริทึมการขุดประกอบด้วยหลายขั้นตอน รวมถึงการรวมธุรกรรม การตรวจสอบความถูกต้อง การเลือกบล็อกล่าสุด และการพยายามแก้ปัญหา Proof of Work (PoW) สำหรับบล็อกใหม่ นักขุดค้นหาบล็อกที่ยอมรับได้โดยใช้อัลกอริทึม PoW โดยเพิ่ม nonce และนำแฮชของส่วนหัวของบล็อกที่เป็นผลลัพธ์จนกว่าค่าแฮชจะน้อยกว่าค่าเป้าหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ประสิทธิภาพการขุดวัดเป็นแฮชต่อวินาที และความยากในการขุดถูกควบคุมโดยการปรับค่าเป้าหมายการแฮชสำหรับบล็อกเป็นระยะ ๆ ตามอัตราการสร้างบล็อก

อธิบายกระบวนการขุด Bitcoin

เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการขุด crypto เรามาดูรายละเอียดในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการ:

1. การแฮชของธุรกรรม: ขั้นตอนแรกคือการใช้ฟังก์ชันแฮชเพื่อส่งธุรกรรมที่ค้างอยู่จากพูลหน่วยความจำ การส่งธุรกรรมแต่ละครั้งจะสร้างแฮชเอาต์พุตคงที่ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวระบุธุรกรรม

2. Merkle Tree Creation: Merkle Tree ตรวจสอบเนื้อหาโครงสร้างข้อมูลโดยการจัดแฮชของธุรกรรมเป็นคู่ มันติดป้ายกำกับโหนดด้วยแฮชการเข้ารหัสบล็อกข้อมูลและโหนดภายในด้วยแฮชป้ายกำกับโหนดย่อย

3. การค้นหาส่วนหัวของบล็อก: ส่วนหัวของบล็อกช่วยให้นักขุดสามารถระบุบล็อกแต่ละบล็อกด้วยแฮชที่ไม่ซ้ำกัน นักขุดจะรวมแฮชรูทของบล็อกตัวเลือก แฮชของบล็อกก่อนหน้า และตัวเลขที่ใช้เพียงครั้งเดียว (ไม่ใช่) เพื่อสร้างแฮชที่ถูกต้อง

4. ตรวจสอบความถูกต้องของ Block Hash: โปรโตคอลจะตัดสินค่าเป้าหมาย ซึ่งควรสูงกว่าเอาต์พุตเพื่อให้แฮชของบล็อกถูกต้อง นักขุดแก้ไขค่า nonce หลายครั้งเนื่องจากไม่สามารถเปลี่ยนองค์ประกอบอีกสองส่วนได้

5. ความยากในการขุด: ความยากในการขุดบ่งบอกถึงปริศนาการเข้ารหัสที่ซับซ้อน ยิ่งใช้เวลานานในการค้นหาบล็อกแฮชที่ถูกต้อง ความยากก็จะยิ่งสูงขึ้น ความยากในการขุดยังขึ้นอยู่กับจำนวนของผู้ขุดในเครือข่าย crypto ที่นี่คุณสามารถค้นหาหน่วยวัดที่ยากและแผนภูมิที่มีความยากในการทำงานล่วงเวลาของ Bitcoin

   H/ s = แฮชต่อวินาที 
    KH/ s = Kilo Hashes ต่อวินาที 
    MH/ s = Mega Hashes ต่อวินาที 
    GH/ s = Giga Hashes ต่อวินาที 
    TH/ s = TeraHashes ต่อวินาที 
    PH/ s = PetaHashes ต่อวินาที 
    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/s
   

6. การตรวจสอบการแฮชของบล็อก: ในขั้นตอนนี้ นักขุดจะส่งบล็อกที่พบใหม่ไปยังนักขุดเพื่อการตรวจสอบการแฮช โหนดการขุดแบบเพียร์ใช้อัลกอริทึมแฮชที่ปลอดภัย 256 (SHA-256) เพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของข้อมูลและระบุปัญหาแฮชและการปลอมแปลง

7. การยืนยันและการเผยแพร่บล็อก: เมื่อผู้ทำเหมืองระดับเดียวกันตรวจสอบและบรรลุฉันทามติในบล็อก บล็อกผู้สมัครจะกลายเป็นบล็อกที่ได้รับการยืนยัน บล็อกใหม่นี้ถูกเพิ่มเข้าไปที่ส่วนท้ายของบล็อกเชน เมื่อนักขุดไม่สามารถตรวจสอบแฮชของบล็อกตัวเลือกได้ พวกเขาทิ้งบล็อกตัวเลือกนั้นไป ซึ่งเป็นความพยายามที่ไม่สำเร็จสำหรับนักขุด

โหนด Bitcoin ที่เหมืองควบคุมอัตราการสร้างบล็อกใหม่อย่างแข็งขันโดยเฉลี่ย 10 นาที เมื่อมีนักขุดเข้าร่วมมากขึ้น อัตราการสร้างบล็อกจะเพิ่มขึ้น และเมื่ออัตราการสร้างบล็อกสูงขึ้น ความยากในการขุดจะเพิ่มขึ้นเพื่อชดเชย ซึ่งส่งผลให้อัตราการสร้างบล็อกลดลง การสร้างบล็อกใหม่จะต้องใช้เวลาเฉลี่ย 10 นาที ซึ่ง Satoshi Nakamoto เลือกมาโดยเฉพาะเพื่อให้เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างเวลายืนยันที่รวดเร็วกับปริมาณงานที่เสียไปเนื่องจากการแตกของโซ่และบล็อกที่ไม่ได้ใช้งาน

กระบวนการลดจำนวนลงครึ่งหนึ่ง

นักขุดที่ประสบความสำเร็จจะได้รับ Bitcoins จำนวนหนึ่งและค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมสำหรับแต่ละบล็อกที่ขุดสำเร็จ รางวัลสำหรับการขุดบล็อกใหม่ได้รับการยินยอมจากทุกคนในเครือข่ายและปัจจุบันอยู่ที่ 6.25 bitcoins ลดลงจากเดิม 50 bitcoins ค่าหัวนี้จะลดลงครึ่งหนึ่งทุกๆ 210,000 บล็อก และจะถูกลบออกทั้งหมดในที่สุดเมื่อถึงขีดจำกัด 21 ล้าน Bitcoins ซึ่งการประมวลผลธุรกรรมจะได้รับรางวัลเป็นค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมเท่านั้น มูลค่าของ Bitcoin ไม่ได้ขึ้นอยู่กับรางวัลการขุดเท่านั้น แต่ขึ้นอยู่กับความต้องการของตลาด การเปลี่ยนแปลงด้านกฎระเบียบ และความเชื่อมั่นของตลาด ซึ่งอาจส่งผลต่อมูลค่าของ Bitcoin

2. ประวัติศาสตร์ยุคแรกของการขุดและวิวัฒนาการตามกาลเวลา

การขุดสำหรับ cryptocurrencies อาจสืบย้อนไปถึงยุคแรก ๆ ของ Bitcoin การขุดสำเร็จในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลมาตรฐานและ CPU เมื่อ Bitcoin เปิดตัวครั้งแรกในปี 2552 เมื่อความนิยมของ Bitcoin เพิ่มขึ้น ความซับซ้อนของการขุดก็เช่นกัน ซึ่งจำเป็นต้องใช้พลังในการคำนวณและทรัพยากรที่มากขึ้น

กลุ่มการขุด Bitcoin แห่งแรกก่อตั้งขึ้นในปี 2010 ช่วยให้นักขุดสามารถรวมพลังการประมวลผลและทรัพยากรของตนเพื่อเพิ่มโอกาสในการแก้ปัญหาและรับรางวัล สิ่งนี้ช่วยกระจายรางวัลการขุดให้เท่าเทียมกันมากขึ้น และลดความเข้มข้นของพลังงานการขุด

การขุดมีความเชี่ยวชาญมากขึ้นตลอดเวลา โดยนักขุดใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เฉพาะทางเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและการแข่งขัน Application-Specific Integrated Circuits (ASICs) ที่เราจะวิเคราะห์ในบทเรียนถัดไป เปิดตัวในปี 2013 และมีไว้สำหรับการขุด Bitcoin โดยเฉพาะ เพิ่มความเร็วและประสิทธิภาพของการขุดอย่างมาก

ความก้าวหน้าของการขุดยังส่งผลให้เกิดการสร้าง cryptocurrencies ใหม่ ซึ่งแต่ละชุดมีอัลกอริทึมและเกณฑ์การขุดของตัวเอง ปัจจุบันมีสกุลเงินดิจิทัลหลายร้อยสกุล โดยแต่ละสกุลมีระบบนิเวศและปัญหาในการขุดเป็นของตัวเอง การทราบประวัติความเป็นมาของการขุดและความก้าวหน้าตลอดเวลาเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจตำแหน่งปัจจุบันของอุตสาหกรรมการขุดและความเป็นไปได้ในอนาคต

3. ภูมิทัศน์การขุดในปัจจุบัน

แนวการทำเหมืองในปัจจุบันถูกครอบงำด้วยสกุลเงินดิจิตอลหลักสองสามสกุล เช่น Bitcoin และ Litecoin Bitcoin มีอัตราแฮชในการขุดสูงสุด รองลงมาคือ Litecoin ประเทศที่ทำเหมืองชั้นนำ ได้แก่ สหรัฐอเมริกา จีน แคนาดา รัสเซีย และคาซัคสถาน อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงกฎระเบียบล่าสุดในประเทศจีนทำให้กิจกรรมการขุด Bitcoin ในประเทศลดลงอย่างมาก

ที่มา: statista.com

โปรดทราบว่า Ethereum ได้ย้ายออกจากการขุด Proof of Work (PoW) และตอนนี้ใช้การขุด Proof of Stake (PoS) การเปลี่ยนไปใช้การขุด PoS ใน Ethereum กำลังดำเนินการผ่านการอัปเกรด Ethereum 2.0 ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญสำหรับ Ethereum blockchain Ethereum 2.0 นำเสนออัลกอริธึมฉันทามติใหม่ที่เรียกว่า Beacon Chain ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการประสานงานผู้ตรวจสอบความถูกต้องและจัดการกระบวนการฉันทามติของ PoS สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับการขุด PoW ซึ่งนักขุดแข่งขันกันเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนโดยใช้พลังการคำนวณ การขุด PoS ถือว่าเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าและใช้ทรัพยากรน้อยกว่าการขุดแบบ PoW แม้จะมีความแตกต่างกันระหว่างการขุด PoW และ PoS แต่หลักการพื้นฐานของการขุด cryptocurrency ยังคงเหมือนเดิม ในบทเรียนถัดไป เราจะสำรวจพื้นฐานของการขุด cryptocurrency รวมถึงการขุด PoW และ PoS และอัลกอริธึมการขุดประเภทต่างๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรม เมื่อเข้าใจพื้นฐานของการขุด cryptocurrency ผู้เรียนจะสามารถเข้าใจความท้าทายและโอกาสที่นำเสนอโดยส่วนสำคัญของระบบนิเวศบล็อกเชนได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น