Estrazione di Bitcoin

Cos’è il mining di Bitcoin?

È probabile che tu senta la frase “bitcoin mining” e la tua mente inizi a vagare per la fantasia occidentale di picconi, sporcizia e ricchi. A quanto pare, quell’analogia non è troppo lontana.

Il mining di bitcoin viene eseguito da computer ad alta potenza che risolvono complessi problemi di matematica computazionale; questi problemi sono così complessi che non possono essere risolti a mano e sono abbastanza complicati da tassare anche computer incredibilmente potenti.

Punti chiave

• Il mining di bitcoin è il processo di creazione di nuovi bitcoin risolvendo un puzzle computazionale.
• Il mining di bitcoin è necessario per mantenere il registro delle transazioni su cui si basa bitcoin.
• I minatori sono diventati molto sofisticati negli ultimi anni utilizzando macchinari complessi per accelerare le operazioni di estrazione.

Il risultato del mining di bitcoin è duplice. Innanzitutto, quando i computer risolvono questi complessi problemi di matematica sulla rete bitcoin, producono nuovo bitcoin (non diversamente da quando un’operazione di mining estrae oro dal terreno). In secondo luogo, risolvendo i problemi di matematica computazionale, i minatori di bitcoin rendono la rete di pagamento bitcoin affidabile e sicura verificando le informazioni sulle transazioni.

Quando qualcuno invia bitcoin ovunque, si chiama transazione. Le transazioni effettuate in negozio o online sono documentate da banche, sistemi di punti vendita e ricevute fisiche. I minatori di Bitcoin ottengono la stessa cosa raggruppando le transazioni in “blocchi” e aggiungendole a un record pubblico chiamato ” blockchain “. I nodi quindi mantengono i record di quei 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. In particolare, i minatori di bitcoin si assicurano che il bitcoin non venga duplicato, una stranezza unica delle valute digitali chiamata ” doppia spesa. “Con le valute stampate, la contraffazione è sempre un problema. Ma generalmente, una volta spesi $ 20 al negozio, il 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 mantenendo l’originale.

considerazioni speciali

Premiare i minatori di Bitcoin

Con fino a 300.000 acquisti e vendite che si verificano in un solo giorno, la verifica di ciascuna di queste transazioni può essere molto faticosa per i miner. Come compenso 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 è chiamata “ricompensa del blocco”. La ricompensa del blocco viene dimezzata ogni 210.000 blocchi (o circa ogni 4 anni). Nel 2009 era 50. Nel 2013 era 25, nel 2018 era 12,5 e nel maggio 2020 era dimezzato a 6,25.

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Bitcoin ha dimezzato con successo la sua ricompensa mineraria, da 12,5 a 6,25, per la terza volta l’11 maggio 2020.

Questo sistema continuerà fino al 2140 circa. A quel punto, i miner saranno ricompensati con commissioni per l’elaborazione delle transazioni che gli utenti della rete pagheranno. Queste commissioni assicurano che i minatori abbiano ancora l’incentivo a estrarre e mantenere attiva la rete. L’idea è che la concorrenza per queste commissioni le farà rimanere basse al termine degli halving.

Questi dimezzamenti riducono la velocità con cui vengono create nuove monete e, quindi, diminuiscono l’offerta disponibile. Ciò può causare alcune implicazioni per gli investitori, poiché altre attività con un’offerta bassa, come l’oro, possono avere una domanda elevata e spingere i prezzi più in alto. A questo ritmo di dimezzamento, il numero totale di bitcoin in circolazione raggiungerà un limite di 21 milioni, rendendo la valuta del tutto finita e potenzialmente più preziosa nel tempo.

Verifica delle transazioni Bitcoin

Affinché i minatori di bitcoin possano effettivamente guadagnare bitcoin dalla verifica delle transazioni, devono accadere due cose. In primo luogo, devono verificare un valore di un megabyte (MB) di transazioni, che in teoria può essere piccolo quanto una transazione, ma più spesso sono diverse migliaia, a seconda della quantità di dati archiviata da ciascuna transazione.

In secondo luogo, per aggiungere un blocco di transazioni alla blockchain, i miner devono risolvere un complesso problema di matematica computazionale, chiamato anche “prova di lavoro”. Quello che stanno effettivamente facendo è cercare di trovare un numero esadecimale di 64 cifre, chiamato “hash”, che è inferiore o uguale all’hash di destinazione. Fondamentalmente, il computer di un minatore sputa hash a velocità diverse: megahash al secondo (MH / s), gigahash al secondo (GH / s) o terahash al secondo (TH / s) – a seconda dell’unità, ipotizzando tutto il possibile 64- cifre fino a quando non arrivano a una soluzione. In altre parole, è una scommessa.

Il livello di difficoltà del blocco più recente ad agosto 2020 è superiore a 16 trilioni. Cioè, la possibilità che un computer produca un hash al di sotto dell’obiettivo è di 1 su 16 trilioni. Per metterlo 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 una sola volta. Fortunatamente, i sistemi informatici di mining offrono molte possibilità di hash. Tuttavia, l’estrazione di bitcoin richiede enormi quantità di energia e operazioni di elaborazione sofisticate.

Il livello di difficoltà viene regolato ogni 2016 blocchi, o circa ogni 2 settimane, con l’obiettivo di mantenere costanti i tassi di mining. Cioè, più minatori competono per una soluzione, più difficile diventerà il problema. È vero anche il contrario. Se la potenza di calcolo viene tolta dalla rete, la difficoltà si adatta verso il basso per rendere più facile l’estrazione.

Analogia del mining di bitcoin

Diciamo 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, devono solo essere la prima persona a indovinare qualsiasi 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, perde perché 21> 19. Se l’amico B indovina 16 e l’amico C indovina 12, in teoria sono entrambi arrivati ​​a risposte valide, perché 16 <19 e 12 <19. Non vi è alcun “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, sto chiedendo 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.

Non solo i miner di bitcoin devono trovare l’hash giusto, ma devono anche essere i primi a farlo.

Poiché il mining di bitcoin è essenzialmente un’ipotesi, 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, l’estrazione di bitcoin poteva essere eseguita in modo competitivo su 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 e hanno iniziato a dominare il gioco. Nel 2013, i minatori di bitcoin hanno iniziato a utilizzare computer progettati specificamente per l’estrazione di criptovaluta nel modo più efficiente possibile, chiamati circuiti integrati specifici per l’applicazione (ASIC). Questi possono variare da diverse centinaia di dollari a decine di migliaia, ma la loro efficienza nel mining di Bitcoin è superiore.

Oggi, il mining di bitcoin è così competitivo che può essere svolto in modo redditizio solo con gli ASIC più aggiornati. Quando si utilizzano computer desktop, GPU o modelli precedenti di ASIC, il costo del consumo di energia supera effettivamente le entrate generate. Anche con l’unità più recente a tua disposizione, un computer è raramente sufficiente per competere con ciò che i minatori chiamano “pool minerari”.

Un mining pool è un gruppo di miner che combinano la loro potenza di calcolo e dividono il bitcoin estratto tra i partecipanti. Un numero sproporzionato di blocchi viene estratto da pool piuttosto che da singoli miner. I pool minerari e le aziende hanno rappresentato grandi percentuali della potenza di calcolo di bitcoin.

Bitcoin vs. valute tradizionali

I consumatori tendono a fidarsi delle valute stampate. Questo perché il dollaro USA è sostenuto da una banca centrale degli Stati Uniti, chiamata Federal Reserve. Oltre a una serie di altre responsabilità, la Federal Reserve regola la produzione di nuova moneta e il governo federale persegue l’uso di valuta contraffatta.5

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, il bitcoin è supportato da milioni di computer in tutto il mondo chiamati “nodi”. Questa rete di computer svolge la stessa funzione della Federal Reserve, Visa e Mastercard, ma con alcune differenze fondamentali. I nodi memorizzano le informazioni sulle transazioni precedenti e aiutano a verificarne l’autenticità. A differenza di queste autorità centrali, tuttavia, i nodi bitcoin sono sparsi in tutto il mondo e registrano i dati delle transazioni in un elenco pubblico a cui chiunque può accedere.

Storia dell’estrazione di Bitcoin

Tra 1 su 16 trilioni di probabilità, livelli di difficoltà in scala 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 sta attualmente elaborando poco meno di quattro transazioni al secondo a partire da agosto 2020, con transazioni registrate nella blockchain ogni 10 minuti. Per fare un confronto, Visa può elaborare da qualche parte circa 65.000 transazioni al secondo. Poiché la rete di utenti bitcoin continua a crescere, tuttavia, il numero di transazioni effettuate in 10 minuti finirà per superare il numero di transazioni che possono essere elaborate in 10 minuti. A quel punto inizieranno i tempi di attesa per le transazioni che continueranno ad allungarsi, a meno che non venga apportata una modifica al protocollo bitcoin.

Questo problema al centro del protocollo bitcoin è noto come “ridimensionamento”. Mentre i miner 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) creare un livello secondario “off-chain” per Bitcoin che consentirebbe transazioni più veloci che possono essere verificate dalla blockchain in un secondo momento, o (2) aumentare il numero di transazioni che ogni blocco può memorizzare. Con meno dati da verificare per blocco, la Soluzione 1 renderebbe le transazioni più veloci ed economiche per i miner. La soluzione 2 si occuperebbe del ridimensionamento consentendo l’elaborazione di più informazioni ogni 10 minuti aumentando la dimensione del blocco.

Nel 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 ogni blocco.

Il programma che i minatori hanno votato per aggiungere al protocollo bitcoin è chiamato un testimone segregato o SegWit. Questo termine è una fusione di Segregated, che significa “separare”, e Witness, che si riferisce a “firme su una transazione bitcoin”. Segregated Witness, quindi, significa separare le firme delle transazioni da un blocco e allegarle come un blocco esteso. Sebbene l’aggiunta di un singolo programma al protocollo bitcoin possa 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 di bitcoin. Sebbene questo gruppo concordasse con la necessità di una soluzione al ridimensionamento, temeva che l’adozione di una tecnologia di testimonianza segregata non avrebbe risolto completamente il problema del ridimensionamento.

Invece, hanno optato per la Soluzione 2. La valuta risultante, chiamata “bitcoin cash”, ha aumentato la dimensione del blocco a 8 MB per accelerare il processo di verifica per consentire una performance di circa 2 milioni di transazioni al giorno. Il 16 agosto 2020, Bitcoin Cash è stato valutato da circa $ 302 a circa $ 11.800 di Bitcoin.2