È probabile che tu ascolti la frase "bitcoin mining" e la tua mente inizi a vagare per la fantasia occidentale di picconi, sporcizia e diventare ricchi. A quanto pare, tale analogia non è troppo lontana.
Molto meno affascinante ma ugualmente incerto, il mining di bitcoin viene eseguito da computer ad alta potenza che risolvono complessi problemi matematici computazionali (cioè così complessi che non possono essere risolti a mano, e in effetti abbastanza complicati da tassare anche computer incredibilmente potenti). La fortuna e il lavoro richiesti da un computer per risolvere uno di questi problemi sono l'equivalente di un minatore che colpisce l'oro nel terreno - mentre scava in una sabbiera. Al momento in cui scrivo, la possibilità che un computer risolva uno di questi problemi è di circa 1 su 13 trilioni, ma ne parleremo più avanti.
Il risultato del "mining bitcoin" è duplice. In primo luogo, quando i computer risolvono questi complessi problemi matematici sulla rete Bitcoin, producono nuovi bitcoin (quando si fa riferimento alle singole monete stesse, "bitcoin" appare in genere senza maiuscole), non diversamente da quando un'operazione di estrazione estrae l'oro dal terreno. In secondo luogo, risolvendo i problemi matematici computazionali, i minatori di bitcoin rendono la rete di pagamento Bitcoin affidabile e sicura, verificando le sue informazioni sulle transazioni.
C'è una buona probabilità che tutto ciò abbia senso. Per spiegare come funziona il mining di bitcoin in modo più dettagliato, iniziamo con un processo un po 'più vicino a casa: la regolamentazione della valuta stampata.
Nozioni di base Bitcoin: come Bitcoin differisce dalle valute tradizionali
I consumatori tendono a fidarsi delle valute stampate, almeno negli Stati Uniti. Questo perché il dollaro USA è sostenuto da una banca centrale chiamata Federal Reserve. Oltre a una serie di altre responsabilità, la Federal Reserve regola la produzione di nuovo denaro e il governo federale persegue l'uso della valuta contraffatta.
Anche i pagamenti digitali che utilizzano il dollaro USA sono supportati da un'autorità centrale. Quando effettui un acquisto online utilizzando la tua carta di debito o di credito, ad esempio, tale transazione viene elaborata da una società di elaborazione dei pagamenti come Mastercard o Visa. Oltre a registrare la cronologia delle transazioni, tali società verificano che le transazioni non siano fraudolente, motivo per cui la tua carta di debito o di credito potrebbe essere sospesa durante il viaggio.
Bitcoin, d'altra parte, non è regolato da un'autorità centrale. Invece, Bitcoin è supportato da milioni di computer in tutto il mondo chiamati "nodi". Questa rete di computer svolge la stessa funzione di Federal Reserve, Visa e Mastercard, ma con alcune differenze chiave. I nodi memorizzano informazioni su transazioni precedenti e aiutano a verificarne l'autenticità. A differenza di quelle autorità centrali, tuttavia, i nodi Bitcoin sono sparsi in tutto il mondo e registrano i dati delle transazioni in un elenco pubblico a cui possono accedere chiunque, anche tu.
Nozioni di base sui bitcoin: che cos'è il mining di criptovaluta?
Quando qualcuno effettua un acquisto o una vendita utilizzando bitcoin, viene definita "transazione". Le transazioni effettuate in negozio e online sono documentate da banche, sistemi di punti vendita e ricevute fisiche. I minatori di bitcoin ottengono lo stesso effetto senza queste istituzioni raggruppando le transazioni in "blocchi" e aggiungendoli a un record pubblico chiamato "blockchain". I nodi mantengono quindi i record di tali blocchi in modo che possano essere verificati in futuro.
Quando i minatori di bitcoin aggiungono un nuovo blocco di transazioni alla blockchain, parte del loro lavoro è assicurarsi che tali transazioni siano accurate. (Maggiori informazioni sulla magia di come ciò avvenga in un secondo.) In particolare, i minatori di bitcoin assicurano che il bitcoin non venga duplicato, una stranezza unica di valute digitali chiamata "doppia spesa". Con le valute stampate, la duplicazione del denaro non è un problema. Una volta spesi $ 20 al negozio, quel conto è nelle mani dell'impiegato. Con la valuta digitale, tuttavia, è una storia diversa.
Le informazioni digitali possono essere riprodotte in modo relativamente semplice, quindi con Bitcoin e altre valute digitali, c'è il rischio che uno spender possa fare una copia del proprio bitcoin e inviarlo a un'altra parte mentre si tiene ancora l'originale. Torniamo per un momento alla valuta stampata e diciamo che qualcuno ha provato a duplicare la loro banconota da $ 20 per spendere sia l'originale che la contraffazione in un negozio di alimentari. Se un impiegato sapeva che i clienti stavano duplicando i soldi, tutto ciò che avrebbero dovuto fare è guardare i numeri di serie delle fatture. Se i numeri fossero identici, l'impiegato avrebbe saputo che i soldi erano stati duplicati. Questa analogia è simile a quella che fa un minatore di bitcoin quando verifica nuove transazioni.
Minatori gratificanti
Con oltre 500.000 acquisti e vendite che si verificano in un solo giorno, tuttavia, verificare ciascuna di tali transazioni può essere molto impegnativo per i minatori, il che fa un'altra differenza chiave tra i minatori di bitcoin e la Federal Reserve, Mastercard o Visa. Come compensazione per i loro sforzi, i minatori ricevono bitcoin ogni volta che aggiungono un nuovo blocco di transazioni alla blockchain. La quantità di nuovo bitcoin rilasciato con ogni blocco estratto viene chiamato "ricompensa blocco". La ricompensa in blocchi viene dimezzata ogni 210.000 blocchi o all'incirca ogni 4 anni. Nel 2009, erano 50. Nel 2013, erano 25, nel 2018 erano 12, 5 e, a metà del 2020, si sarebbero dimezzati a 6, 25.
A questo ritmo dimezzato, il numero totale di bitcoin in circolazione si avvicinerà a un limite di 21 milioni, rendendo la valuta più scarsa e preziosa nel tempo ma anche più costosa da produrre per i minatori.
Come funziona il mining di Bitcoin?
Ecco il trucco. Affinché i minatori di bitcoin possano effettivamente guadagnare bitcoin dalla verifica delle transazioni, devono accadere due cose. In primo luogo, devono verificare transazioni da 1 megabyte (MB), che in teoria possono essere piccole quanto 1 transazione ma sono più spesso diverse migliaia, a seconda della quantità di dati archiviati da ciascuna transazione. Questa è la parte facile.
In secondo luogo, per aggiungere un blocco di transazioni alla blockchain, i minatori devono risolvere un complesso problema matematico computazionale, chiamato anche "prova del lavoro". Quello che stanno effettivamente facendo è cercare di trovare un numero esadecimale a 64 cifre, chiamato "hash", che è minore o uguale all'hash di destinazione. Fondamentalmente, il computer di un minatore emette hash a una velocità di megahash al secondo (MH / s), gigahash al secondo (GH / s) o persino terahash al secondo (TH / s) a seconda dell'unità, indovinando tutte le possibili 64- cifre numeri fino a quando non arrivano a una soluzione. In altre parole, è una scommessa.
Il livello di difficoltà del blocco più recente al momento della stesura è di oltre 13 trilioni. Cioè, la possibilità che un computer produca un hash sotto l'obiettivo è 1 su 13 trilioni. Per dirlo in prospettiva, hai circa 44.500 volte più probabilità di vincere il jackpot Powerball con un singolo biglietto della lotteria rispetto a scegliere l'hash corretto in un singolo tentativo. Fortunatamente, i sistemi informatici di mining hanno sputato molte, molte più possibilità di hash di così. Tuttavia, il mining per bitcoin richiede enormi quantità di energia e sofisticati rig di elaborazione, ma ne parleremo anche più avanti.
Il livello di difficoltà viene modificato ogni blocco del 2016, o all'incirca ogni 2 settimane, con l'obiettivo di mantenere costanti i tassi di estrazione. Cioè, più minatori ci sono in competizione per una soluzione, più difficile sarà il problema. È anche vero il contrario. Se l'alimentazione computazionale viene tolta dalla rete, la difficoltà si regola verso il basso per facilitare il mining.
Spiegalo come se fossi cinque (ELI5)
Ecco un'utile analogia da considerare:
"Suppongo che dico a tre amici che sto pensando a un numero compreso tra 1 e 100, e scrivo quel numero su un pezzo di carta e lo sigillo in una busta. I miei amici non devono indovinare il numero esatto, semplicemente deve essere la prima persona a indovinare un numero inferiore o uguale al numero a cui sto pensando. E non c'è limite al numero di ipotesi che ottengono.
"Diciamo che sto pensando al numero 19. Se l'amico A indovina 21, perdono perché 21> 19. Se l'amico B indovina 16 e l'amico C indovina 12, entrambi sono teoricamente arrivati a risposte valide, perché 16 < 19 e 12 <19. Non c'è "credito extra" per l'amico B, anche se la risposta di B era più vicina alla risposta target di 19.
"Ora immagina di porre la domanda" indovina a quale numero sto pensando ", ma non sto chiedendo solo tre amici, e non sto pensando a un numero compreso tra 1 e 100. Piuttosto, chiedo a milioni di aspiranti minatori e sto pensando a un numero esadecimale di 64 cifre. Ora vedi che sarà estremamente difficile indovinare la risposta giusta."
Come puoi competere con milioni di minatori?
Se 1 su 13 trilioni non sembra abbastanza difficile com'è, ecco il trucco. Non solo i minatori di bitcoin devono inventare l'hash giusto, ma devono anche essere i primi a farlo.
Poiché il mining di bitcoin è essenzialmente una congettura, arrivare alla risposta giusta prima che un altro minatore abbia quasi tutto a che fare con la velocità con cui il tuo computer può produrre hash. Solo un decennio fa, il mining di bitcoin poteva essere eseguito in modo competitivo sui normali computer desktop. Nel corso del tempo, tuttavia, i minatori si sono resi conto che le schede grafiche comunemente utilizzate per i videogiochi erano più efficaci nel mining rispetto ai desktop e alle unità di elaborazione grafica (GPU) hanno dominato il gioco. Nel 2013, i minatori di bitcoin hanno iniziato a utilizzare i computer progettati specificamente per il mining della criptovaluta nel modo più efficiente possibile, chiamati Application Specific Specific Circuits (ASIC). Questi possono andare da diverse centinaia a decine di migliaia. D'altra parte, dato che l'attuale prezzo del bitcoin al momento della stesura di questo documento è di circa $ 9.330 e che la ricompensa per il completamento di un blocco è di 12, 5 monete, o vicino a $ 117.000, un investimento iniziale in un ASIC costoso potrebbe in definitiva essere utile.
Oggi, il mining di bitcoin è così competitivo che può essere fatto in modo redditizio solo con gli ASIC più aggiornati. Quando si utilizzano computer desktop, GPU o modelli precedenti di ASIC, il costo del consumo energetico supera effettivamente le entrate generate. Anche con l'unità più recente a tua disposizione, un computer è raramente abbastanza per competere con quelle che i minatori chiamano "pool di mining".
Un pool di mining è un gruppo di minatori che uniscono la loro potenza di calcolo e dividono il bitcoin estratto tra i partecipanti. Un numero sproporzionatamente elevato di blocchi viene estratto dai pool anziché dai singoli minatori. In alcuni punti della storia dei bitcoin, i pool di mining e le aziende hanno rappresentato circa l'80% -90% della potenza di calcolo dei bitcoin.
Bitcoin Mining è sostenibile?
Tra 1 su 13 trilioni di probabilità, i livelli di difficoltà di ridimensionamento e l'enorme rete di utenti che verificano le transazioni, un blocco di transazioni viene verificato all'incirca ogni 10 minuti. Ma è importante ricordare che 10 minuti sono un obiettivo, non una regola.
La rete bitcoin può elaborare circa sette transazioni al secondo, con transazioni registrate nella blockchain ogni 10 minuti. Per fare un confronto, Visa può elaborare da qualche parte circa 24.000 transazioni al secondo. Poiché la rete di utenti bitcoin continua a crescere, tuttavia, il numero di transazioni effettuate in 10 minuti alla fine supererà il numero di transazioni che possono essere elaborate in 10 minuti. A quel punto, i tempi di attesa per le transazioni inizieranno e continueranno ad allungarsi, a meno che non venga apportata una modifica al protocollo bitcoin.
Questo problema alla base del protocollo bitcoin è noto come "ridimensionamento". Mentre i minatori di bitcoin generalmente concordano sul fatto che qualcosa deve essere fatto per affrontare il ridimensionamento, c'è meno consenso su come farlo. Sono state proposte due soluzioni principali per affrontare il problema del ridimensionamento. Gli sviluppatori hanno suggerito di (1) ridurre la quantità di dati necessari per verificare ciascun blocco o (2) aumentare il numero di transazioni che ogni blocco può archiviare. Con meno dati da verificare per blocco, la Soluzione 1 renderebbe le transazioni più veloci ed economiche per i minatori. La soluzione 2 si occuperebbe del ridimensionamento consentendo l'elaborazione di maggiori informazioni ogni 10 minuti aumentando la dimensione del blocco.
A luglio 2017, i minatori di bitcoin e le società minerarie che rappresentano circa l'80% -90% della potenza di calcolo della rete hanno votato per incorporare un programma che ridurrebbe la quantità di dati necessari per verificare ciascun blocco. Cioè, sono andati con la soluzione 1.
Il programma che i minatori hanno votato per aggiungere al protocollo bitcoin è chiamato testimone segregato, o SegWit. Questo termine è una fusione di Segregated, che significa "separare", e Witness, che si riferisce alle "firme su una transazione bitcoin". Segregated Witness, quindi, significa separare le firme delle transazioni da un blocco e collegarle come un blocco esteso. Mentre l'aggiunta di un singolo programma al protocollo bitcoin potrebbe non sembrare molto in termini di soluzione, si stima che i dati della firma rappresentino fino al 65% dei dati elaborati in ciascun blocco di transazioni.
Meno di un mese dopo, nell'agosto 2017, un gruppo di minatori e sviluppatori ha avviato un hard fork, lasciando la rete bitcoin per creare una nuova valuta utilizzando la stessa base di codice del bitcoin. Sebbene questo gruppo fosse d'accordo con la necessità di una soluzione al ridimensionamento, erano preoccupati che l'adozione di una tecnologia di testimonianza separata non avrebbe affrontato completamente il problema del ridimensionamento.
Invece, sono andati con la soluzione 2. La valuta risultante, chiamata "bitcoin cash", ha aumentato la dimensione del blocco a 8 MB al fine di accelerare il processo di verifica per consentire una performance di circa 2 milioni di transazioni al giorno. Il 6 novembre 2019, Bitcoin Cash è stato valutato a circa $ 302 a Bitcoin a circa $ 9.330.
