Добыча золота по-английски называется «mining». Так же называется и процесс добычи криптовалюты. В принципе все криптовалюты сходны, поэтому далее будем говорить про самую известную и самую распространенную из них, биткойн.
Любая криптовалюта, в том числе, и биткойн характеризуется тем, что для платежей и переводов этой валюты не требуется никаких материальных предметов, вроде монет, банкнот, чеков. Любое получение или любая трата фиксируется в виде сообщений в Интернете, так называемых транзакций. Транзакции зашифрованы и абсолютно анонимны. Даже создатели криптовалюты не смогут определить, кто и кому послал криптовалюту.
Криптовалюта не выпускается никаким центральным органом. Ее получают только те, кто участвует в поддержке функционирования системы. Это немного похоже на сеть торрентов, которая существует и не «зависает» из-за того, что есть пользователи, которые не выключают своих компьютеров и постоянно участвуют в раздачах, тем самым увеличивая свой рейтинг. В системах криптовалют рейтинг выплачивается в криптовалюте тем, кто жертвует свои компьютерные мощности и платит за электричество, поддерживая самую главную часть системы, общедоступный лог транзакций, в котором хранятся записи обо всех покупках и переводах, произведенных за время существования системы.
Лог формируется из блоков по несколько транзакций, произведенных в течение последних 10 минут. Каждый блок должен быть защищен от подделки специальной контрольной суммой (хэшем). Слово «хэш» происходит от английского слова «hash» – «путаница»
Значение хэша вычисляется с помощью сложной математической функции (хэш-функции), которую, однако, достаточно просто вычислить. Самое главное свойство хэша состоит в том, что любое небольшое изменение аргумента хэш-функции приведет к абсолютно другому значению хэша. Причем, никаким образом это изменение предсказать невозможно. Таким образом, хэширование защищает транзакцию от подделки. Ведь любая подделка в транзакции даст совсем другое, совершенно непредсказуемое, значение хэша, чем то, которое мы передаем для контроля правильности передачи вместе с транзакцией. Разница будет слишком очевидна.
Очень важно, что хэш-функция несимметрична. Это значит, что вычислить хэш-функцию любого аргумента просто, а вот произвести обратную операцию очень сложно. Фактически для этого надо перебрать все возможные значения аргумента, для каждого вычислить значение хэш-функции и сравнить его с имеющимся значением.
Блок транзакций, для того, чтобы быть включенным в лог транзакций, должен обладать следующими свойствами:
1. Он должен включать все транзакции в системе, совершенные в течение 10 последних минут.
2. Каждая транзакция во избежание подделки должна сопровождаться собственным значением хэша.
3. В блок транзакций должен быть включен хэш предыдущего блога транзакций. Таким образом обеспечивается связь между предыдущим и последующим блоками в логе транзакций.
4. Каждый блок транзакций должен иметь хэш, подчиняющийся определенному правилу единообразия, например, он должен начинаться с некоторого числа. Правило единообразия периодически изменяется. После того, как в лог транзакций добавляются 2016 новых блоков, выдается новое число, с которого будут начинаться хэши следующих блоков транзакций.
Если бы не последнее требование, включение в лог транзакций нового блока было бы задачей тривиальной. Рассчитать новый хэш по известным данным можно было бы мгновенно. Однако для этих расчетов в системе криптовалюты следовало бы выделить некоторый центральный компьютер, который рассылал бы результаты расчетов по сети другим компьютерам.
Что бы произошло, если такой центральный компьютер был выведен из строя? Некому было бы вести лог транзакций. А значит, всей системе криптовалюты пришел бы мгновенный и абсолютный конец.
Поэтому в системе криптовалюты был выбран другой принцип работы, делающий ее неуязвимой. Участие в ведении лога транзакций может принимать любой компьютер, подключенный к системе. А в каждый блок транзакции включается еще один параметр, который называется «nonce» («одноразовый»). Этот параметр – некоторое случайное число, подбирая которое можно добиться выполнения правила единообразия. Тот компьютер, который в результате перебора получил хэш, начинающийся с определенного значения (например, с некоторого количества нулей) выполнил задачу, вычислил новый блок транзакции и внес свой вклад в поддержку системы. За выполненную работу владельцы компьютера получают плату, 25 биткойнов.
После этого начинается новая «гонка»: формируется новый блок транзакций и начинается подбор нового числа «nonce». Естественно, что значение этого числа никаким образом не будет связано ни с одним из предыдущих значений и заранее вычислить его нет никакой возможности. Неизвестно, сколько транзакций будет в новом блоке, неизвестны их значения (а значит, значения соответствующих хэш-функций). Так что в очередной раз победы может добиться другой компьютер.
Повреждение одного или нескольких компьютеров, подключенных к сети, при подобной распределенной системе ведения лога транзакций не приведет к глобальному сбою системы. Распределенное ведение лога транзакций системы приводит также к тому, что криптовалюты не зависят ни от одного государственного или финансового органа в мире. Это воистину независимые финансовые системы. А возможность получения вознаграждения за участие в работе по поддержке системы, за майнинг, привлекает к этому делу многих желающих.
Первоначально майнинг можно было производить, запуская соответствующую программу на своем домашнем компьютере. Но эти блаженные времена остались в далеком прошлом. Сейчас для майнинга криптовалют используют специальные интегральные схемы, которые специализированы на вычислении хэшей и отличаются очень низким энергопотреблением. Это сделало майнинг с использованием обычных персональных компьютеров экономически невыгодным.
Итак, капитальные расходы «компьютерного шахтера» состоят в затратах на покупку специализированного компьютера, а постоянные расходы – в оплате электричества. Оплата подключения к Интернету фактически мизерная. Для майнинга не нужны высокие скорости Интернета, важно только, чтобы соединение было стабильным. Пять лет назад, в 2011 году эти затраты окупались, обычно, за две недели – месяц. Однако, сложность добычи криптовалюты повышается и работать в одиночку становится уже невыгодно.
По этой причине майнеры начали собираться в своеобразные бригады, образовывать пулы из нескольких сотен, а то и тысяч компьютеров, которые подключаются к системе, как один пользователь. Основу пула составляет сервер, который раздает майнерам, включенным в пул задачи на вычисление хэшей и учитывает участие каждого в общем деле. В случае успешного нахождения значения хэша для очередного блока, вознаграждение делится между участниками «бригады» в соответствии с их участием. Майнинг в рамках такого пула приносит средства быстрее, но очень небольшими порциями. Для начала желающим стать майнерами лучше всего присоединяться к подобным пулам. И не забывать при этом об антивирусах. Часто подобные «кооперативы» рассылают троянские программы, которые заставляют персональные компьютеры работать «на общее дело» даже после выхода из пула. Правда, теперь совершенно бесплатно.
Следует также сказать, что оплата за создание нового блока уменьшается раз в четыре года. В начале 2013 года за один созданный блок в системе биткойн платили 50 «монет», сейчас, как уже было сказано, 25. В 2017 году эта сумма станет вдвое меньше, 12.5 биткойнов. Так что те, кто желают разбогатеть на добыче биткойнов, поторапливайтесь! Этот бизнес пока еще выгоден.
