Wat is Bitcoin mining?
Chances hoor je de uitdrukking “bitcoin mining” en begint je geest af te dwalen door de westerse fantasie van pikhouwelen, vuil en de rijken. Blijkbaar is die analogie niet ver weg.
Bitcoin mining wordt uitgevoerd door krachtige computers die complexe computationele wiskundige problemen oplossen; deze problemen zijn zo complex dat ze niet met de hand kunnen worden opgelost en zijn ingewikkeld genoeg om zelfs ongelooflijk krachtige computers te belasten.
KEY POINTS
- Bitcoin mining is het proces van het creëren van nieuwe bitcoins door het oplossen van een computationele puzzel.
- Bitcoin mining is noodzakelijk om het transactiegrootboek te onderhouden waarop bitcoin is gebaseerd.
- Mijnwerkers zijn de afgelopen jaren zeer geavanceerd geworden met behulp van complexe machines om mijnbouwactiviteiten te versnellen.
Het resultaat van bitcoin mining is tweeledig. Ten eerste, wanneer computers deze complexe wiskundige problemen op het bitcoin-netwerk oplossen, produceren ze nieuwe bitcoins (niet anders dan wanneer een mijnbouwoperatie goud uit de grond haalt). Ten tweede, door computationele wiskundige problemen op te lossen, maken bitcoin-mijnwerkers het bitcoin-betalingsnetwerk betrouwbaar en veilig door transactie-informatie te verifiëren.
Wanneer iemand bitcoins ergens naartoe stuurt, wordt dit een transactie genoemd.
In-store of online transacties worden gedocumenteerd door banken, point-of-sale-systemen en fysieke ontvangsten. Bitcoin-mijnwerkers bereiken hetzelfde door transacties in “blokken” te groeperen en toe te voegen aan een openbaar record dat een “blockchain” wordt genoemd. De knooppunten houden vervolgens records van die blokken bij, zodat ze in de toekomst kunnen worden geverifieerd.
Wanneer bitcoin-mijnwerkers een nieuw transactieblok aan de blockchain toevoegen, is het een deel van hun taak om ervoor te zorgen dat die transacties nauwkeurig zijn.
In het bijzonder zorgen bitcoin-miners ervoor dat bitcoin niet wordt gedupliceerd, een unieke eigenaardigheid van digitale valuta’s die ‘dubbele uitgaven’ worden genoemd. Met gedrukte valuta is valsemunterij altijd een probleem. Maar over het algemeen, zodra u $ 20 in de winkel uitgeeft, is de rekening in handen van de bediende. Met digitale valuta is het echter een ander verhaal.
Digital informatie kan relatief eenvoudig worden gereproduceerd, dus met Bitcoin en andere digitale valuta bestaat het risico dat een spender een kopie van zijn bitcoin kan maken en deze naar een andere partij kan sturen met behoud van het origineel. 1
speciale overwegingen
Bitcoin miners terugsturen
Met maximaal 300.000 aankopen en verkopen die op één dag plaatsvinden, kan het verifiëren van elk van deze transacties erg vermoeiend zijn voor miners. 2 Als compensatie voor hun inspanningen ontvangen miners bitcoins elke keer dat ze een nieuw transactieblok aan de blockchain toevoegen.
De hoeveelheid nieuwe bitcoin die bij elk gedolven blok wordt vrijgegeven, wordt de “blokbeloning” genoemd. De blokbeloning wordt elke 210.000 blokken (of ongeveer elke 4 jaar) gehalveerd.
In 2009 waren dat er 50. In 2013 waren het er 25, in 2018 waren het er 12,5 en in mei 2020 werd het gehalveerd naar 6,25.
Bitcoin halveerde met succes zijn mijnbeloning, van 12,5 naar 6,25, voor de derde keer op 11 mei 2020.
Dit systeem zal doorgaan tot ongeveer 2140. 3 Op dat moment zullen mijnwerkers worden beloond met transactieverwerkingskosten die netwerkgebruikers betalen. Deze vergoedingen zorgen ervoor dat mijnwerkers nog steeds de prikkel hebben om het netwerk te minen en draaiende te houden.
Het idee is dat de concurrentie om deze vergoedingen hen laag zal houden aan het einde van de halvering.
Deze halveringen verminderen de snelheid waarmee nieuwe munten worden gemaakt en verlagen daarom het beschikbare aanbod. Dit kan enkele gevolgen hebben voor beleggers, omdat andere activa met een laag aanbod, zoals goud, een grote vraag kunnen hebben en de prijzen hoger kunnen duwen. Bij deze halveringssnelheid zal het totale aantal bitcoins in omloop een limiet van 21 miljoen bereiken, waardoor de valuta volledig eindig en mogelijk waardevoller wordt in de loop van de tijd.
Bitcoin-transacties verifiëren
Om bitcoin-miners daadwerkelijk bitcoins te laten verdienen met transactieverificatie, moeten er twee dingen gebeuren. Ten eerste moeten ze een waarde van één megabyte (MB) aan transacties verifiëren, die in theorie zo klein kan zijn als een transactie, maar vaker zijn het enkele duizenden, afhankelijk van de hoeveelheid gegevens die door elke transactie is opgeslagen.
Seconde, om een blok transacties aan de blockchain toe te voegen, moeten miners een complex computationeel wiskundig probleem oplossen, ook wel “proof of work” genoemd. Wat ze eigenlijk doen, is proberen een 64-cijferig hexadecimaal getal te vinden, een “hash” genoemd, dat kleiner is dan of gelijk is aan de doelhash. In principe spuugt de computer van een mijnwerker met verschillende snelheden: megahashes per seconde (MH/s), gigahashes per seconde (GH/s) of terahashes per seconde (TH/s), afhankelijk van de eenheid, uitgaande van alle mogelijke 64-cijfers totdat ze tot een oplossing komen. Met andere woorden, het is een gok.
De moeilijkheidsgraad van het meest recente blok in augustus 2020 is meer dan 16 biljoen. Dat wil zeggen, de kans dat een computer een hash onder het doel produceert, is 1 op 16 biljoen. Om dat in perspectief te plaatsen, heb je ongeveer 44.500 keer meer kans om de Powerball-jackpot te winnen met een enkel lot dan in één keer de juiste hash te kiezen. Gelukkig bieden computer mining systemen veel hashing mogelijkheden. Bitcoin-mining vereist echter enorme hoeveelheden energie en geavanceerde verwerkingen.
De moeilijkheidsgraad wordt elke 2016 blokken aangepast, of ongeveer om de 2 weken, met als doel de mining rates constant te houden. 4 Dat wil zeggen, hoe meer miners strijden om een oplossing, hoe moeilijker het probleem zal worden. Het tegenovergestelde is ook waar. Als de rekenkracht uit het netwerk wordt gehaald, past de moeilijkheid zich naar beneden aan om mining gemakkelijker te maken.
Analogie van bitcoin mining
Laten we zeggen dat ik drie vrienden vertel dat ik aan een getal tussen 1 en 100 denk, en ik schrijf dat nummer op een stuk papier en verzegel het in een envelop. Mijn vrienden hoeven het exacte aantal niet te raden, ze hoeven alleen de eerste persoon te zijn die een getal raadt dat minder is dan of gelijk is aan het aantal waar ik aan denk. En er is geen limiet aan het aantal hypothesen dat ze krijgen.
Laten zeggen dat ik aan het getal 19 denk. Als vriend A 21 raadt, verliest hij omdat 21> 19. Als vriend B 16 raadt en vriend C 12, komen ze in theorie allebei tot geldige antwoorden, want 16 <19 en 12 <19. Er is geen “extra krediet” voor vriend B, hoewel het antwoord van B dichter bij het doelantwoord van 19 lag.
Stel je nu voor dat je de vraag stelt “raad eens aan welk nummer ik denk”, maar ik vraag het niet alleen aan drie vrienden en ik denk niet aan een getal tussen 1 en 100. In plaats daarvan vraag ik het aan miljoenen potentiële mijnwerkers en ik denk aan een 64-cijferig hexadecimaal getal. Nu zie je dat het extreem moeilijk zal zijn om het juiste antwoord te raden.
Niet alleen bitcoin miners moeten de juiste hash vinden, maar ze moeten ook als eerste de juiste hash vinden.
Sind bitcoin mining in wezen een gok is, moet je het juiste antwoord krijgen voordat een andere miner bijna iets te maken heeft met hoe snel je computer hashes kan produceren. Nog maar tien jaar geleden kon bitcoin mining concurrerend worden gedaan op gewone desktopcomputers. Na verloop van tijd realiseerden mijnwerkers zich echter dat grafische kaarten die vaak voor videogames werden gebruikt, effectiever waren en het spel begonnen te domineren. In 2013 begonnen bitcoin-mijnwerkers computers te gebruiken die speciaal zijn ontworpen voor cryptocurrency-mining zo efficiënt mogelijk, genaamd applicatiespecifieke geïntegreerde schakelingen (ASIC’s). Deze kunnen variëren van enkele honderden dollars tot tienduizenden, maar hun efficiëntie in Bitcoin-mining is superieur.
Today is bitcoin mining zo concurrerend dat het alleen winstgevend kan worden gedaan met de meest up-to-date ASIC’s. Bij het gebruik van desktopcomputers, GPU’s of oudere ASIC-modellen zijn de kosten van stroomverbruik eigenlijk hoger dan de gegenereerde inkomsten. Zelfs met de nieuwste eenheid tot uw beschikking, is een computer zelden genoeg om te concurreren met wat miners een “mining pool” noemen.
A mining pool is een groep miners die hun rekenkracht combineren en de gedolven bitcoin onder de deelnemers verdelen. Een onevenredig groot aantal blokken wordt gewonnen uit pools in plaats van individuele mijnwerkers. Mining pools en bedrijven waren goed voor grote percentages van de rekenkracht van bitcoin.
Bitcoin vs. traditionele valuta’s
Consumenten hebben de neiging om gedrukte valuta’s te vertrouwen. Dit komt omdat de Amerikaanse dollar wordt ondersteund door een Amerikaanse centrale bank, de Federal Reserve. Naast een aantal andere verantwoordelijkheden reguleert de Federal Reserve de productie van nieuw geld en streeft de federale overheid naar het gebruik van vals geld.
Digital-betalingen met de Amerikaanse dollar worden ook ondersteund door een centrale autoriteit. Wanneer u bijvoorbeeld online een aankoop doet met uw bankpas of creditcard, wordt die transactie verwerkt door een betalingsverwerkingsbedrijf (zoals Mastercard of Visa). Naast het registreren van de transactiegeschiedenis verifiëren deze bedrijven of transacties niet frauduleus zijn, reden waarom uw bankpas of creditcard tijdens de reis kan worden opgeschort.
Bitcoin wordt daarentegen niet gereguleerd door een centrale autoriteit. In plaats daarvan wordt bitcoin ondersteund door miljoenen computers over de hele wereld die “nodes” worden genoemd. Dit computernetwerk vervult dezelfde functie als de Federal Reserve, Visa en Mastercard, maar met enkele belangrijke verschillen. Nodes slaan informatie op over eerdere transacties en helpen hun authenticiteit te verifiëren. In tegenstelling tot die centrale autoriteiten, Bitcoin-knooppunten zijn echter over de hele wereld verspreid en registreren transactiegegevens in een openbare lijst waartoe iedereen toegang heeft.
Geschiedenis van Bitcoin mining
Tussen 1 op de 16 biljoen waarschijnlijkheden, moeilijkheidsgraden op schaal en het enorme netwerk van gebruikers die transacties verifiëren, wordt ongeveer elke 10 minuten een blok transacties geverifieerd. 4 Maar het is belangrijk om te onthouden dat 10 minuten een doel is, geen regel.
Het bitcoin-netwerk verwerkt momenteel iets minder dan vier transacties per seconde vanaf augustus 2020, waarbij transacties elke 10 minuten in de blockchain worden geregistreerd. 7 Ter vergelijking: Visa kan ergens ongeveer 65.000 transacties per seconde verwerken. 8 Naarmate het bitcoin-gebruikersnetwerk blijft groeien, Het aantal transacties dat in 10 minuten wordt gedaan, zal uiteindelijk echter groter zijn dan het aantal transacties dat in 10 minuten kan worden verwerkt. Op dat moment beginnen de wachttijden voor transacties en zullen deze blijven verlengen, tenzij er een wijziging wordt aangebracht in het bitcoin-protocol.
Dit probleem in het hart van het bitcoin-protocol staat bekend als “scaling.” Hoewel bitcoin-miners het er over het algemeen over eens zijn dat er iets moet worden gedaan om scaling aan te pakken, is er minder consensus over hoe het te doen. Er zijn twee hoofdoplossingen voorgesteld om het schaalprobleem aan te pakken. De ontwikkelaars stelden voor (1) een “off-chain” secundaire laag voor Bitcoin te creëren die het mogelijk zou maken om het schaalprobleem aan te pakken. snellere transacties die later door de blockchain kunnen worden geverifieerd, of (2) het aantal transacties verhogen dat elk blok kan opslaan. Met minder gegevens om per blok te verifiëren, zou oplossing 1 transacties sneller en goedkoper maken voor mijnwerkers. Oplossing 2 zou zorgen voor schaalvergroting door elke 10 minuten meer informatie te verwerken door de blokgrootte te vergroten.
In juli 2017 stemden bitcoin-mijnwerkers en mijnbouwbedrijven die goed zijn voor ongeveer 80% tot 90% van de rekenkracht van het netwerk voor het opnemen van een programma dat de hoeveelheid gegevens die nodig is om elk blok te verifiëren zou verminderen.
Het programma dat miners hebben gestemd om toe te voegen aan het bitcoin-protocol wordt een segregated witness of SegWit genoemd. Deze term is een samensmelting van Segregated, wat “scheiden” betekent, en Witness, wat verwijst naar “handtekeningen op een bitcoin-transactie”. Segregated Witness betekent dus het scheiden van transactiehandtekeningen van een blok en het koppelen ervan als een uitgebreid blok. Hoewel het toevoegen van een enkel programma aan het bitcoin-protocol misschien niet veel lijkt in termen van oplossing, wordt geschat dat handtekeninggegevens goed zijn voor maximaal 65% van de gegevens die in elk transactieblok worden verwerkt.
Uiter dan een maand later, in augustus 2017, begon een groep miners en ontwikkelaars een hard fork, waardoor het bitcoin-netwerk een nieuwe valuta kon creëren met dezelfde codebase als bitcoin. Hoewel deze groep het eens was met de noodzaak van een oplossing voor schaalvergroting, vreesden ze dat het gebruik van gescheiden getuigentechnologie het schaalprobleem niet volledig zou oplossen.
In plaats daarvan kozen ze voor Oplossing 2. De resulterende valuta, genaamd “bitcoin cash”, verhoogde de blokgrootte tot 8 MB om het verificatieproces te versnellen om een prestatie van ongeveer 2 miljoen transacties per dag mogelijk te maken. Op 16 augustus 2020 werd Bitcoin Cash gewaardeerd op ongeveer $ 302 versus ongeveer $ 11.800 voor Bitcoin.
