Bitcoin/Kriptovaluta bányászat: Mire figyelj kezdőként? Mi, mit jelent?

Cikkünkben a bitcoin, illetve a kriptovaluta bányászattal foglalkozunk. Megbeszéljük, mit jelent a bányászat, milyen feltételek szükségesek a bányászathoz. Szó lesz a  bányásztársulásokról, arról, hogy miért kap jutalmat a bányász. Kitérünk a bányászathoz kapcsolódó algoritmusokhoz, illetve a a bányászati nehézség és feleződés fogalmát is megbeszéljük. Témáink:

• Mit jelent a bitcoin/kriptovaluta bányászat?
• Miért van szükség a bányászatra?
• Miért kap jutalmat a bányász? Mit jelent a reward?
• Mi a szerepe a bányásztársulásnak? Mit jelent a mining pool?
• Bitcoin bányászat nehézségi szint jelentése
• Mit jelent a proof of work algoritmus?
• Proof of stake algoritmusnál nincs szükség bányászatra?
• Mi a különbség bányászat szempontjából a proof of work és a proof of stake között?
• Feleződés jelentése, magyarázata

Mit jelent a bitcoin/kriptovaluta bányászat?

A bányászat a gyakorlatban egy számítógépes program futtatása egy hálózatba kapcsolt számítógépen, melynek során bonyolult matematikai műveletek elvégzésére van szükség. A bitcoin bányászat során a bitcoin fizetési hálózat tranzakcióinak (utalások és hitelesítés) blokkba foglalása történik, a bányásztársaság az elkészített blokkért jutalmat kap. A jutalom, reward a fizetési hálózat pénze, így például bitcoin esetében a jutalom bitcoin formájában képződik. A bányászok az ilyen módon kitermelt jutalékot adják el a piaci szereplőknek a bitcoin tőzsdéken. Fontos látni, hogy bármely kriptovaluta esetében a bányászat egy szükséges tevékenység, mert a bányászszámítógépek hálózata tartja működésben a rendszert. Ugyanakkor a bányászati tevékenységben eltéréseket tapasztalhatunk a különböző kriptovaluták esetében. Az alább leírtak nagyrészt a bitcoin bányászattal összefüggő információkat tartalmaznak, de számos más kriptovaluta bányászata is ugyanezen módon történik.

Miért van szükség a bányászatra?

A bitcoin és a kriptovaluták eredeti koncepciója az, hogy hozzunk létre egy olyan elektronikus fizetési rendszert, melyben nincs szükség központi szervezetre, jegybankra, felügyeleti, hatósági szervekre. Helyette a rendszer működjön úgy, hogy a hálózat szereplői kölcsönösen ellenőrzik egymást. A torrentezéshez hasonlítható a helyzet, ahol az illegális tartalmak nem az üzemeltető gépén vannak, hanem a letölteni szándékozó felhasználók számítógépein, a világ minden pontján, így aki letölt, az egyúttal meg is osztja a tartalmat, az üzemeltető pedig csak az infrastruktúrát biztosítja, és nem csinál illegális tevékenységet, elvégzik helyette a gyanútlan felhasználók.

Önmagában tehát egy peer-to-peer hálóztatnak az a lényege, hogy nem egy központi szerverrel kommunikálnak a felhasználó számítógépek, hanem egymással. Ezzel azonban eljutottunk a következő problémához, azaz egy számítógépes adat, jel nagyon könnyen lemásolható, így nagyon egyszerűen manipulálható lenne a fizetési rendszer, hiszen nem kellene mást tennem, csak letöltenem a teljes adatbázist, az egyenlegemhez néhány nullát hozzáírni, majd visszatölteni a hálózatba az adatbázist, és máris én vagyok a leggazdagabb. Azonban ez a fizetési rendszer úgy működik, hogy minden egyes számla nyilvános és minden tranzakciót tartalmaz a kezdetektől fogva, és minden tranzakció láncszerűen kapcsolódik. A láncszerű kapcsolat azt jelenti, hogy az előző tranzakció fontosabb adatai benne vannak a következő tranzakcióban, így ha ebben a láncban megváltoztatom az adatokat, akkor az utolsó adatsor is meg fog változni, és azonnal kiderül, hogy manipuláltam az adatbázist. Ez lenne a blokklánc technológiai lényege, azaz az adatok az adatbázisban láncszerűen kapcsolódnak, így elegendő az utolsó blokk ellenőrzése, nem kell a teljes adatbázist ellenőrzi. A rendszer pedig úgy van kitalálva, hogy ha az utolsó blokk nem egyezik, akkor a hálózatot üzemeltető bányászszámítógépek visszautasítják a tranzakciót. A jóváhagyott tranzakciókat tehát nem lehet megváltoztatni, törölni, a rendszer megmásíthatatlan. Ez egészen addig igaz, amíg egy csoport, nem szerzi meg az 51%-át a bányászati kapacitásnak, részletek itt: A bitcoin NEM lesz a jövő fizetési eszköze?.

Miért kap jutalmat a bányász? Mit jelent a reward?

A jutalom, angolul reward, az az összeg, amit a bányász kap a bányászati tevékenységért. Kriptovalutánként eltérő lehet a jutalom, reward mértéke. A bitcoin esetében jelenleg 12,5 bitcoin a jutalom, reward, amit akkor kap a bányász társaság, ha egy blokk legenerálásra került. A bányászati tevékenység kifizetődését nemcsak a reward mértéke, hanem a bitcoin árfolyama is meghatározza. Mivel a bányász társaságok a költségeik nagy részét hagyományos devizában (például dollárban) fedezik, ezért a magasabb bitcoin árfolyamban érdekeltek.

Mi a szerepe a bányásztársulásnak? Mit jelent a mining pool?

A bányászok általában társulásokat hoznak létre, melyeket minig pool-nak nevezünk. A bányász társuláshoz való csatlakozásnak az az előnye, hogy a bányászatért járó jutalmat elosztják a résztvevők, így egyenletesebben jutnak jutalomhoz, reward-hoz.

(kép forrása: https://www.blockchain.com/charts/pools)

Bitcoin bányászat nehézségi szint jelentése

A nehézségi szint határozza meg, hogy a bányász számítógép, milyen nehézség mellett tud legenerálni egy blokkot. Minél több a résztvevő, minél több a rendelkezésre álló számítási kapacitás, annál nagyobb lesz a nehézségi szint, és így önszabályozó módon egyre kevesebb bányásznak fogja megérni a bányászat, így csökkenő a bányászok száma, de ezzel együtt lecsökken a számítási kapacitása a hálózatnak, így a nehézségi szint ismét csökken. Az alábbi ábrán láthatjuk a bitcoin bányászat nehézségi szintjét, mely jelentősen megemelkedett az utóbbi években. Ennek oka a bitcoin népszerűségében és az emelkedő árfolyamban keresendő. Emiatt egyre többen kezdtek a bitcoin bányászatba, ami a nehézségi szint növekedését vonta maga után.

(kép forrása: https://www.blockchain.com/charts/difficulty)

Mit jelent a proof of work algoritmus?

Ha számítógépes adattárolásról beszélünk, akkor alapvető probléma, hogy egy számítógépes jel könnyedén lemásolható. Ugyanakkor, ha az a tervünk, hogy fizetési hálózatot, okosszerződéseket működtető hálózatokat működtetünk, akkor óriási problémát jelent, hogy egy számítógépes jel lemásolásával gyakorlatilag sokszorosíthatók az adatok. A hagyományos adatkezelésben ezt úgy lehet megoldani, hogy egyetlen szerveren, egy titkosított adatbázisban tároljuk az adatokat, azonban a kriptoeszközök peer-to-peer hálózaton működnek, azaz számítógépek sokaságán megtalálhatók az adatok. A védelemhez itt tehát nem elegendő a titkosítás, hanem más módon is biztosítani kell a hálózat mögötti adatok megmásíthatatlanságát. Erre a célra találták ki a proof of work algoritmust, azaz a hálózat működtetéséhez, az újabb adatok rendszerbe írása számítási kapacitást igényel (ezt hívják bányászásnak), és mivel ez egy véges erőforrás, így nem írhatja át bárki az adatbázist, és a többségi vélemény (számítási kapacitás alapján) dönti el, hogy milyen adatok kerülhetnek az adatbázisba. A proof of work algoritmus legnagyobb problémája az erőforrás igény. Nagyon sok energia elhasználásával, számítástechnikai hulladék keletkezésével jár a folyamat. Korábban már beszéltünk arról, hogy a bitcoin fizetési hálózatának üzemeltetése egy közepes ország áramellátásával mérhető össze, de ugyanígy az elektronikai hulladék keletkezése is óriási probléma.

Proof of stake algoritmusnál nincs szükség bányászatra?

A fentiekre nyújt megoldást a proof of stake algoritmus, ahol megszűnik a bányászati tevékenység, a bányász számítógépeknek nem kell bonyolult matematikai műveleteket elvégeznie, hanem a bányászok között véletlenszerűen lesz kiválasztva, hogy melyik bányász készítheti el az új blokkot. A csalás, visszaélés pedig egy biztonsági letéttel korlátozható, azaz a bányászoknak biztonsági letétet kell elhelyeznie, és csalás esetén elveszítik ezt a letétet.

A fentiek alapján tehát a proof of stake algoritmussal működő kriptovaluták mögött különböző csoportok állnak, akiknél lehetőség van arra, hogy a saját kriptoeszközeinket zároljuk, így az algoritmus működése alapján jutalomban részesülünk. A jutalom kisorsolása véletlenszerűen történik, de minél többet zárolunk az adott kriptoeszközből, annál nagyobb a valószínűsége, hogy a rendszer minket sorsol ki. Mivel sorsolásos alapon osztják ki a jutalmat, így ha csak rövid távra zároljuk az eszközeinket, akkor előfordulhat, hogy alacsony vagy épp magas jutalékot kapunk a véletlennek köszönhetően.

Fontos látni tehát azt, hogy a stakelés folyamata azzal indul, hogy meg kell vásárolnunk az adott kriptoeszközt, majd egy erre a célra létrehozott pénztárca programban zárolni kell. A zárolás azt jelenti, hogy nem költhetjük el, nem válthatjuk át más kriptoeszközre, amíg a zárolást fel nem oldjuk. Bővebben: Stakelés: Mit jelent? Érdemes stakelni a kriptovalutákat

A proof of stake algoritmus utat nyitott számos kriptoeszköznek, melyekkel kapcsolatos problémákat az alábbi előadáson beszéljük meg.

Mi a különbség bányászat szempontjából a proof of work és a proof of stake között?

Hagyományos értelemben véve a bányászati tevékenység a proof of work algoritmushoz kapcsolódik, azaz ebben az esetben van szükség nagy számítási kapacitásra, rengeteg energiára, hardverekbe történő beruházásra. Ezzel szemben a proof of stake esetében a hálózat üzemeltetése nem igényel nagy energiát, drága hardvereket, inkább befektetett tőkére van szükség, hiszen a letétbe helyezett, zárolt kriptoeszköz adja a rendszer működésének alapját. A bitcoin jelenleg proof of work formában működik, így a bitcoin hálózat egy évre kivetített áramfogyasztása olyan nagy (121 TWh, terrawattóra), hogy olyan országok áramfogyasztásával mérhető össze, mint Argentína (121 TWh), Hollandia (108 TWh) vagy Norvégia (122 TWh). Egy 2016-os adatokon alapuló számítást is bemutattam évekkel ezelőtt, lásd itt. Ebben a VISA fizetési rendszerének áramfogyasztását és a bitcoin jelenlegi (2016-os) áramfogyasztását állítottuk egymás mellé.

(forrás: https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption)

A VISA a fenti energia felhasználás mellett 2016-ban 82 milliárd darab tranzakciót bonyolított le. A bitcon fizetési hálózat esetében 100 millió darab tranzakcióról beszélhetünk, egyetlen tranzakció áramigénye fedezné egy átlagos háztartás egy heti áramigényét. Egy 2020-a becslés szerint az összes kártyatársaság, és hálózatuk kb. 2 TWh energiát használ fel egy év alatt, mely összesen 441 milliárd tranzakciószámot jelent. További részletek itt: Bitcoin összeomlás: A magas áramfogyasztás miatt jön el a vég?

Feleződés jelentése, magyarázata

A bitcoin fizetési hálózat programja úgy lett kialakítva, hogy a  bányászok munkájáért járó reward, jutalom, meghatározott időnként feleződik. Nagyjából négyévente, pontosabban 210 ezer blokk elkészítése után következik be a feleződés. A genezis blokk tartalmazta az induló rewardot, amely a kezdetekben 50 bitcoin volt, azaz egy blokk elkészítésének a jutalma 50 bitcoin volt. Az első felezőnap 2012 november 28-án volt, ezt követően az egy blokkért járó jutalom, reward 25 bitcoinra csökkent le. Mivel akkor még a bitcoin ára is alacsonyabb volt, így a felezés a bányászok bevételeit érzékenyen érintette, a számítási kapacitás is jelentősen lecsökkent az első felezőnap után.  A második és egyben utolsó felezőnapra 2016. július 10-én került sor, ettől kezdve a bányászok a legenerált blokk után 12,5 bitcoint kapnak jutalmul. A jelenlegi adatok alapján 2024-ban kerül sor a következő feleződésre, a feleződést követő óra a következő hivatkozáson érhető el: http://bitcoinclock.com/

A témával kapcsolatos előadásaink: