Майнеры не решают сложные математические уравнения. Эта фраза встречается почти в каждой статье на эту тему и не описывает ничего из происходящего. Нет уравнения, нет задачи для расшифровки, нет ничего умного в этой задаче. Существует лотерея, и билет в ней дорогой намеренно.
Это работает так. Майнер формирует кандидатный блок: выбирает транзакции из мемпула, вычисляет заголовок и добавляет к нему свободное поле, называемое nonce, которое является просто любым числом. Затем он пропускает весь заголовок через функцию хеширования из Урока 3 и смотрит на результат. Если число, которое выходит, меньше определенной цели, блок считается действительным, и он объявляет его миру. Если нет — а это почти всегда так — он меняет nonce и пытается снова.
Сокращенного пути не существует. Функция хеширования была создана так, чтобы результат был непредсказуемым на основе входных данных, поэтому никто не может вычислить, какой nonce подходит. Можно только пробовать. Именно поэтому эта деятельность называется доказательством работы: действительный блок сам по себе несет доказательство того, что кто-то пытался огромное количество раз.
Число действительно огромное. В сумме, машины по всему миру сегодня делают около секстиллиона попыток в секунду — это 1, за которым следуют двадцать один ноль. Домашний компьютер внес бы такую малую долю, что в среднем ему потребовалось бы больше времени, чем возраст Вселенной, чтобы найти блок в одиночку.
Эти машины не являются обычными компьютерами. Это устройства, которые умеют делать только одну вещь, сложенные тысячами в ангарах, и то, что они потребляют, на практике, это электричество. Ангар для майнинга — это горячий, шумный и скучный склад, гораздо больше похожий на фабрику, чем на офис технологий.
Чем больше людей пытается, тем быстрее кто-то угадает — поэтому цель изменяется. Сеть пересчитывает её периодически, чтобы блок продолжал выходить каждые десять минут в среднем, независимо от того, сколько машин подключено. Удвоение майнинга не приводит к появлению большего количества биткоинов; это делает цель более сложной. Механизм этой настройки является темой промежуточного курса.
Кто оплачивает этот счет? Тот, кто закрывает блок, записывает в него транзакцию, которая создает новые биткоины для себя, и также получает комиссии за транзакции, которые он включил. В 2009 году создание составляло пятьдесят биткоинов за блок; с апреля 2024 года это 3,125, и это число уменьшается вдвое время от времени — это тема следующего урока. Нет никаких пособий: вознаграждение — единственный источник, и именно оно оплачивает безопасность сети.
Потому что именно в этом суть. Потраченная энергия — это не цена за выполнение расчетов; это цена за переписывание прошлого. Как показал предыдущий урок, изменение старого блока требует переделки всех последующих — и теперь можно сказать, сколько это стоит: больше вычислительной мощности, чем у остального мира в сумме, поддерживаемой часами, оплачивая электричество все время, пока все продолжают складывать новые блоки перед вами. Это невозможно из-за математики. Это дорого из-за физики.
Атака уже произошла в меньших сетях. Ethereum Classic, с долей вычислительной мощности Биткоина, подверглась такой атаке в январе 2019 года и снова в августе 2020 года. Там, где аренда достаточной мощности дешева, атака возможна; там, где нет, она невозможна.
Экологическая критика является законной и заслуживает честных цифр. Серьезные оценки ставят годовое потребление сети в диапазоне от 150 до 180 тераватт-часов, что близко к потреблению такой страны, как Польша. Значительная часть этой энергии все еще поступает из ископаемого топлива. С другой стороны, майнер — это покупатель, который может разместиться в любом месте и отключиться в любое время, что толкает его к энергии, которую никто больше не использует: газ, который сжигался бы на месте, гидроэлектростанция, слишком удаленная от потребления, излишки ночью. Дебаты реальны и продолжаются.
Не хватает числа, к которому стремится вознаграждение. В следующем уроке — 21 миллион и сокращение вдвое каждые четыре года.