Ťažba bitcoinov ako odmena za správu siete

Cieľom tvorcov bitcoinu bolo vytvoriť nový decentralizovaný platobný systém bez nutnosti spolupráce banky alebo inej autority. Úkony, nutné na spoľahlivé a bezpečné fungovanie celého systému, museli teda na seba zobrať samotní účastníci tejto siete, ktorých nazývame ťažiari. Ide najmä o overovanie platnosti transakcií a zabezpečovanie integrity celej siete.

Udržiavanie bitcoinovej siete je však finančne nákladná záležitosť. Prečo by to teda účastníci siete dobrovoľne robili? Túto zásadnú otázku tvorcovia bitcoinu vyriešili tak, že najrýchlejší účastníci siete majú za tieto aktivity nárok na odmenu.

Tá sa nevypláca v klasických menách ako dolár alebo euro. Platí ju priamo systém v novovytvorených bitcoinoch. Ťažiar dostane navyše aj transakčné poplatky za všetky transakcie v ním vyťaženom bloku. Tie sú  platené už existujúcimi bitcoinami, z adresy toho účastníka, ktorý bitcoiny v danej transakcii posiela.

V súčasnosti sa takto vyťaží 6,25 bitcoina zhruba každých 10 minút a tie sú  spolu s transakčnými poplatkami, ktoré sa platia pri prevode bitcoinov, pridelené ťažiarovi, ktorý ako prvý spravil potrebné úkony. Systém podľa nastavených pravidiel, tzv. bitcoinového protokolu, jednoducho pripíše konkrétnemu ťažiarovi nové bitcoiny a tie tým vzniknú.

Čo treba na ťažbu bitcoinu

Na ťažbu  treba najmä špecializované počítače, kvalitné internetové pripojenie a veľký odber elektrickej energie. V roku 2009 Satoshi Nakamoto vyťažil prvých 50 bitcoinov na obyčajnom počítači. Ako sa ťažba bitcoinov stala postupne zložitejšou, bežné počítače už nestíhali riešiť čoraz náročnejšie úlohy podľa bitcoinového algoritmu a začali sa používať špecializované počítače určené len na ťažbu. Pretože odmenu za správu siete dostane len ten najrýchlejší,  treba, aby ťažiar mal čo najvýkonnejšie počítače a mal ich čo najviac.

Tak postupne vznikli bitcoinové farmy, ktoré združujú tažiarov, vďaka čomu majú k dispozícii veľký počet špecializovaných počítačov a výrazne tak zvyšujú svoju šancu vyťažiť ďalší blok. Odmena za vyťažený blok sa následne proporčne rozdeľuje medzi spolupracujúcich ťažiarov. Bitcoinové farmy tak  v podstate menia elektrickú energiu na bitcoin. Samotný softvér na ťažbu si ťažiar nemusí napísať sám, existuje množstvo aplikácií a mnohé sa dajú voľne stiahnuť.

Ako prebieha ťažba

Ak chcete poslať bitcoiny, odosielate ich zo svojej bitcoinovej adresy a transakciu „podpíšete“ privátnym kľúčom, čim potvrdíte svoju identitu majiteľa danej adresy. Informácia sa rozpošle všetkým účastníkom v sieti, ktorí transakciu overia. Na bezchybné fungovanie bitcoinového systému  treba opakovane spraviť niekoľko hlavných úkonov:

•   Overiť identitu majiteľa bitcoinovej adresy, z ktorej pri transakcii bitcoiny odchádzajú.

•   Overiť, že majiteľ má dostatok bitcoinov na transakciu a poplatky.

•   Zhruba za každých 10 minút zabaliť transakcie do celku, tzv. bloku, takým spôsobom, aby sa údaje v tomto bloku v budúcnosti už nedali meniť. V tomto kroku treba vypočítať systémom zadanú úlohu.

Prvé dva z týchto úkonov sú jednoduché a relatívne časovo nenáročné. Overí sa správnosť privátneho kľúča a či je na adrese odosielateľa dostatok bitcoinov na prevod a transakčné poplatky. Po kladnom overení účastníkmi siete sa transakcia považuje za platnú. Tretí úkon, teda pridanie nového bloku do blockchainu, je úmyselne náročný. Nový blok sa začne tvoriť okamžite po pridaní predošlého bloku do blockchainu a úloha, ktorú  treba vyriešiť, je nastavená tak, aby jej riešenie trvalo zhruba 10 minút.

Ako sa zvyšuje počet a výkonnosť pripojených počítačov, systém nastavuje túto úlohu každých 2 016 blokov, čo je približne každé dva týždne,  na vyššiu náročnosť tak, aby čas vytvorenia nového bloku ostal naďalej približne 10 minút. Len ten ťažiar, ktorý úlohu vyrieši ako prvý a pripojí tak nový blok k blockchainu, dostane odmenu. Správnosť riešenia tejto úlohy overujú účastníci siete, pričom overenie správnosti už vyriešeného výsledku je triviálne a veľmi rýchle.

Úloha a šifrovanie

Riešenie úlohy bolo v systéme zavedené kvôli bezpečnosti. Vďaka jej obťažnosti sú zmeny existujúcich údajov v Bitcoin blockchaine tak výpočtovo a energeticky náročné, že ich to robí prakticky nemožnými. V rámci pripojenia nového bloku sa totiž rieši kryptografická úloha s jediným cieľom – aby to bolo náročné na výpočtový výkon a čas. Výsledok úlohy sa použije pri zašifrovaní bloku a výsledok tohto zašifrovania sa použije v ďalšom bloku. Ak by sa zmenili údaje v ktoromkoľvek existujúcom bloku, výsledky vo všetkých nasledujúcich blokoch by už nesedeli. Táto výpočtová a energetická náročnosť pridania nového bloku do blockchainu je myslená ako poistka pred podvodnými zmenami údajov v blockchaine.

Odmena za ťažbu

Pretože systém je nastavený tak, aby sa bitcoinov vyťažilo celkovo maximálne 21 miliónov kusov, odmena za ťažbu sa postupne znižuje. Po každých vyťažených 210 000 blokoch, čo vychádza zhruba na každé 4 roky, sa počet bitcoinov v odmene za ťažbu znižuje na polovicu, tzv. halving. Za prvý blok dostal Satoshi v roku 2009 odmenu 50 bitcoinov, potom sa odmena znižovala postupne na 25 bitcoinov, 12,50 bitcoina a v súčasnosti, od roku 2020, je to 6,25 bitcoina za každý vyťažený blok. Podľa tohto algoritmu by posledný bitcoin mal byť vyťažený v roku 2140. Aj po tomto roku však budú mať ťažiari motiváciu ťažiť bitcoiny. Už síce nebudú dostávať novovytvorené bitcoiny, ale stále budú získavať transakčné poplatky za všetky transakcie v bloku.

Titulná foto: Shutterstock

Niekoľko zaujímavých faktov

•   V auguste 2021 bolo celkovo vyťažených už približne 18 790 000 bitcoinov, čo predstavuje takmer 89,5 % celkového počtu bitcoinov, ktoré budú kedy vyťažené.

•   Odhaduje sa, že posledný bitcoin sa vyťaží v roku 2140.

•   Koľko počítačov sa na ťažbe podieľa, nie je známe, ale ich počet sa odhaduje na niekoľko miliónov.

•   University of Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index odhaduje ročnú spotrebu elektrickej energie celej bitcoinovej siete  takmer na 90 TWh, čo je viac ako ročná spotreba elektrickej energie v Českej republike alebo Rakúsku.