Чтобы биткоин работал без единого управляющего, то есть чтобы функционировала его распределенная сеть, кто-то должен подтверждать транзакции и записывать их блоками в реестр операций — блокчейн (blockchain, «цепочка блоков»). Этим занимаются майнеры. Но сеть не доверяет им автоматически. Чтобы получить право добавить блок в цепочку, майнер должен выиграть своеобразную вычислительную лотерею.
Смысл этой лотереи — подобрать такое число, чтобы итоговый «отпечаток» (хэш) блока соответствовал условию, заданному криптографическим алгоритмом SHA-256. Поскольку каждый набор данных дает только один хэш, остается лишь подбирать новые варианты, пока не найдется подходящий.
Хэш — это последовательность символов, полученная в результате криптографического преобразования данных из блока по заданному алгоритму. Он представляет собой уникальный цифровой отпечаток. Для одного и того же набора данных всегда получается один хэш, но заранее предсказать его невозможно. Именно эта логика защиты с помощью криптографии лежит в основе самого понятия «криптовалюта».
Майнеры берут «заготовку» блока — набор данных о транзакциях в нем, ссылку на предыдущий блок и случайное число — и перебирают параметры, пока не получат соответствующий хэш, удовлетворяющий условию криптографического алгоритма. Кто первым находит такой вариант, получает награду в виде новых биткоинов. Этот механизм защищает сеть и гарантирует, что новые блоки появляются честным путем.
Каждую секунду миллионы устройств по всему миру пробуют варианты. Это похоже на угадывание пароля, когда компьютер подставляет числа, считает результат, проверяет и так по кругу. Среднее число попыток до успеха — и есть та самая «сложность» (difficulty). Сейчас это десятки триллионов попыток на каждый найденный блок.
Телеграм-канал «РБК-Крипто» — подпишитесь и будьте в курсе самых главных и актуальных новостей о криптовалюте.
Присоединяйтесь к форуму «РБК-Крипто» в Telegram для обсуждения новостей и тенденций криптомира.
Сложность майнинга автоматически подстраивается, чтобы новые блоки появлялись примерно каждые 10 минут вне зависимости от того, сколько устройств участвует в вычислениях. Поэтому со временем задачи усложняются, и для участия в майнинге уже недостаточно обычного компьютера, как это было при появлении биткоина. Нужны мощные устройства, специально созданные для майнинга (ASIC, Application-Specific Integrated Circuit), способные выполнять триллионы вычислений в секунду.
Совокупная вычислительная мощность всех устройств в сети, показывающая, сколько попыток они совершают в секунду при поиске подходящего хэша, называется хэшрейт. Наряду со сложностью это один из ключевых показателей безопасности и активности сети биткоина. Чем он выше, тем труднее провести атаку и тем надежнее работает система. Сегодня хэшрейт достиг таких значений, что успешная манипуляция данными у биткоина практически исключена. Теоретически с этим могли бы справиться только квантовые компьютеры, которых пока не существует даже в зачаточном виде.
Весь процесс как концепция называется доказательством работы (proof-of-work). Чтобы записать в цепочку блок, нужно реально потратить вычислительные ресурсы. Это делает добавление новых блоков дорогим и трудоемким, а значит заслуживающим доверия.
