Bagaimana Perlombongan Bitcoin Berfungsi

Bagaimana kerja perlombongan Bitcoin?

Dalam pelajaran sebelum ini, anda belajar tentang apa itu pelombong Bitcoin, bagaimana ia menyimpan transaksi baru dalam ruang ingatannya, dan kemudian memulakan proses "melombong" dengan mencipta blok calon.

Kalau apa yang saya tulis macam bahasa asing bagi anda, saya sangat sarankan anda mula dengan pelajaran pertama Panduan Pemula untuk Perlombongan Bitcoin saya.

Kalau anda masih bersama saya, mari kita lihat lebih dekat pada blok calon…

Sama seperti anda boleh dibahagikan kepada dua bahagian asas dengan kepala dan badan, blok calon juga boleh dibahagikan kepada dua bahagian:

1. Kepala blok (kawasan kuning)
2. Badan blok (kawasan kelabu)
   

Kalau kita lihat lebih dekat pada blok calon, ia sebenarnya TIDAK hanya mengandungi transaksi.

Apabila pelombong mencipta blok calon, ia termasuk “kepala blok” (kawasan kuning).

“Badan” blok (kawasan kelabu) mengandungi transaksi.

Selain dari blok calon mengandungi sekumpulan transaksi, ia juga mengandungi beberapa metadata yang memberikan “ringkasan” blok.

Metadata adalah data yang memberikan maklumat tentang data lain. Dalam kes ini, metadata memberikan maklumat tentang blok itu sendiri. Maklumat ini dikenali sebagai “kepala blok”.

Di dalam kepala blok, terdapat beberapa bahagian data.

Untuk tujuan pelajaran ini, saya akan mempermudahkan apa yang ada dalam kepala blok.

Cap Masa

Data pertama dalam Kepala Blok adalah “Cap Masa”.

Cap masa menunjukkan bila blok itu dicipta.

Hash Blok Sebelumnya

Data seterusnya dipanggil “Blok Sebelumnya” atau lebih tepat lagi, “Hash Blok Sebelumnya”.

Hash Blok Sebelumnya adalah hash blok dari blok sebelum ini dalam rantaian blok.

Untuk memahami apa maksud ini, kita perlu melihat fail tersebut.

Sekarang kita melihat dalam fail, kita boleh lihat bahawa data disusun dengan cara tertentu.

Jom bayangkan ini sebagai rantaian blok.

Blok calon yang pelombong telah cipta mesti ditambah di atas blok yang paling terkini.

Katakanlah blok yang paling terkini adalah yang berwarna biru.

Oleh kerana Hash Blok dari blok berwarna biru adalah blok yang paling terkini dalam fail (rantaian blok), maka itulah blok yang pelombong ingin bina di atasnya.

Fikirkan Hash Blok seperti nombor ID yang dihasilkan secara khusus untuk satu blok.

Jadi apa yang pelombong akan lakukan ialah menambah ini sebagai “Hash Blok Sebelumnya” dalam Kepala Blok dari blok calon miliknya.

Hash “Ringkasan Transaksi”

Data seterusnya adalah apa yang saya akan sebut sebagai Hash “Ringkasan Transaksi”.

Seperti yang dicadangkan oleh nama, ia memberi "ringkasan" semua transaksi dalam blok yang dinyatakan sebagai rentetan karakter.

Tanpa pergi kepada butiran khusus, apa yang berlaku ialah semua transaksi dalam blok (yang disorot dalam merah) dimasukkan ke dalam fungsi hash dan dihash dalam susunan tertentu dan anda berakhir dengan satu hash.

 

Hash ini yang digunakan sebagai Hash “Ringkasan Transaksi”.

Apa yang hash ini berikan adalah "cap jari" yang unik berdasarkan semua transaksi yang termasuk dalam blok.

Ini membantu memastikan transaksi tidak diubahsuai.

Hash “Ringkasan Transaksi” ini sebenarnya dikenali sebagai “Merkle Root“. 🤓

Ingat, sedikit perubahan dalam data akan berubah sepenuhnya hash. Ini bermakna jika seseorang cuba mengubah sebarang transaksi dalam blok pada masa akan datang, ia akan menyebabkan Hash “Ringkasan Transaksi” berubah dan berbeza sama sekali daripada nilai asal yang ada dalam Kepala Blok.

Pada dasarnya, menukar transaksi akan mencipta "cap jari" yang berbeza dan tidak sesuai dengan "cap jari" asal.

Perubahan ini akan membuat semua orang tahu dengan serta-merta bahawa transaksi tersebut telah diubahsuai.

Hash Blok

Setakat ini, Kepala Blok mengandungi tiga bahagian data:

1. Cap Masa
2. Hash Blok Sebelumnya
3. Hash “Ringkasan Transaksi”

Langkah seterusnya ialah memasukkan data Kepala Blok ini ke dalam fungsi hash.

Ini akan menghasilkan nombor rawak yang dipanggil “Hash Blok”.

(Walaupun nama yang lebih tepat adalah “Hash Kepala Blok” kerana ia adalah hash hanya dari kepala blok, bukan keseluruhan blok.)

Sama seperti Hash Blok Sebelumnya yang disebutkan sebelum ini, anggaplah Hash Blok sebagai nombor ID yang dihasilkan khusus yang akan ditugaskan kepada blok calon.

Kenapa pelombong buat begini?

Untuk pelombong dapatkan bloknya ditambah ke rantaian blok, ia mesti mencari Hash Blok yang memenuhi keperluan tertentu.

Jika ia TIDAK dapat memenuhi keperluan ini, maka blok tersebut TIDAK akan dianggap sah dan pelombong tidak dapat menambah bloknya kepada rantaian blok.

Lebih khusus lagi, Hash Blok mesti adalah nombor yang bermula dengan sejumlah nombor kosong.

Berapa banyak kosong sebenarnya?

Ia bervariasi. Perisian sistem Bitcoin menentukan jumlah minimum kosong yang sepatutnya dimulakan oleh Hash Blok.

Pada asalnya, keperluan hanya untuk sejumlah kecil kosong, tetapi apabila lebih banyak pelombong menyertai, perisian Bitcoin mula memerlukan lebih banyak kosong.

Seorang pelombong mesti menghasilkan output (Hash Blok) yang memenuhi ambang output yang ditetapkan oleh perisian Bitcoin.

“Ambang” ini hanya menyatakan jumlah kosong yang mesti dimulakan oleh Hash Blok.

Ia seperti tarian "limbo".

Semakin rendah ambang, semakin banyak kosong yang diperlukan.

Semakin banyak kosong yang diperlukan, semakin tinggi kesukaran untuk mencari Hash Blok "betul".

Ini kerana lebih banyak kosong depan bermakna kurang kemungkinan penyelesaian, yang bermaksud lebih banyak masa diperlukan untuk "mencari" Hash Blok yang betul.

Mencari nilai yang bermula dengan tiga kosong seperti “000123…” jauh lebih sukar daripada cuba mencari nilai dengan enam kosong seperti “000000123…”

Berikut adalah contoh terkini dari Hash Blok yang sah:

0000000000000000000586b367c292dfd274bf2e67575cf8b4d00735fc1df6ff

Perhatikan berapa banyak kosong yang dimulakan oleh hash ini.

"Bilangan kosong tertentu" ini datang dari apa yang dipanggil "kesukaran perlombongan". Ini secara automatik disesuaikan naik atau turun oleh perisian yang menjalankan rangkaian Bitcoin. Kesukaran ini berubah berdasarkan jumlah pelombong. Semakin banyak komputer yang melombong, semakin besar kesukaran dan semakin banyak kosong diperlukan pada permulaan yang menjadikannya lebih sukar untuk mencari nonce yang menang.

Hash Blok boleh ditafsirkan sebagai satu nombor yang sangat besar dan mesti berada di bawah ambang tertentu. Inilah sebabnya mengapa hash blok dimulakan dengan satu siri kosong diikuti dengan rentetan alfanumerik. Beberapa blok mempunyai sebanyak dua puluh kosong depan, sementara blok-blok awal hanya mempunyai sebanyak lapan. Jumlah kosong yang diperlukan secara kasar menunjukkan kesukaran melombong pada masa blok disiarkan.

Apa yang berlaku jika Hash Blok tidak dimulakan dengan jumlah kosong yang diperlukan?

Maka blok tersebut TIDAK boleh ditambah ke dalam fail (rantaian blok).

Nasib baik, pelombong boleh mencuba berulang kali.

Tetapi jika seorang pelombong hanya menjalankan Kepala Blok yang mengandungi hanya Cap Masa, Hash Blok Sebelumnya, dan Hash “Ringkasan Transaksi” melalui fungsi hash kembali, ia akan sentiasa mendapat hasil yang sama.

Pelombong perlu mengubah data dengan cara tertentu sebelum mencuba hash Kepala Blok sekali lagi.

Bitcoin menyediakan cara!

Nonce

Dalam Kepala Blok, terdapat satu medan tambahan yang dipanggil “nonce” (kotak biru muda)

Terdapat satu bahagian khas dari Kepala Blokyang pelombong boleh isikan dengan nombor sewenang-wenang.

Pelombong bebas untuk meletakkan sebarang nombor yang diingini.

Nonce sepenuhnya berasingan daripada transaksi dalam blok. Satu-satunya tujuan adalah untuk membolehkan pelombong mengisi dengan nombor, dan mengubah nombor tersebut jika Hash Blok tidak memenuhi keperluan untuk dimulakan dengan jumlah kosong tertentu.

Dengan menggunakan nonce, pelombong boleh memanipulasi output fungsi hash untuk “meneka” output yang diinginkan.

Oleh kerana bahagian-bahagian data lain dalam Kepala Blok tidak boleh diubah, satu-satunya bahagian data yang boleh diubah adalah nonce.

Jadi jika percubaan hash pertama Kepala Blok gagal, pelombong mengubah nilai nonce.

Anda boleh menganggap proses ini seperti cuba mencari kombinasi kunci padang kombinasi.

Tidak ada jalan pintas yang boleh diambil ketika cuba mencari gabungan nombor yang membukanya. Anda perlu mencuba setiap kemungkinan kombinasi sehingga pada satu ketika, anda menemukan yang betul secara kebetulan.

Anda perlu meneka berulang kali sehingga anda mendapat nasib baik!

Dan sama seperti ia sangat mudah dan cepat untuk memeriksa bahawa kombinasi kunci adalah yang betul (ia sama ada membuka atau tidak), ia sangat mudah dan cepat untuk pelombong, dan untuk nod lain selepas itu, untuk memeriksa bahawa nonce memang yang betul.

Pelombong juga bersaing dengan pelombong lain. Pelombong pertama yang menemukan nonce yang menghasilkan Hash Blok yang sah akan diberikan hak untuk menambah bloknya ke dalam rantaian blok dan diberi ganjaran untuk melakukannya.

Contohnya, katakan Hash Blok perlu dimulakan dengan sekurang-kurangnya empat kosong.

Satu-satunya cara untuk mencari Hash Blok dengan jumlah kosong awal yang diperlukan adalah dengan memilih secara rawak nilai nonce dan menjalankan Kepala Blok melalui fungsi hash.

Dalam senario ini, pelombong mula dengan “0” untuk nilai nonce (kotak biru muda).

Jika itu gagal menghasilkan hasil yang diinginkan, maka semua yang pelombong boleh lakukan adalah mencuba lagi dengan nonce yang berbeza.

Pelombong mengubah nonce, kemudian bermula semula sehingga ia berjaya menemukan Hash Blok dengan sekurang-kurangnya jumlah minimum kosong yang diperlukan. Dalam kes ini, empat kosong.

Ingat, walaupun anda hanya membuat penyesuaian kecil, dengan fungsi hash, walaupun perubahan terkecil akan menghasilkan hasil yang berbeza sepenuhnya.

Jadi percubaan pertama pelombong adalah menggunakan nombor “0” dalam nonce. Ia kemudian menjalankan Kepala Blok melalui fungsi hash dan melihat sama ada Hash Blok dimulakan dengan empat kosong.

Seperti yang anda lihat, Hash Blok hanya dimulakan dengan dua kosong jadi ia TIDAK memenuhi kriteria yang diperlukan untuk menambah blok ke dalam rantaian blok.

Jika output tidak sah, pelombong terus mencuba dengan nilai nonce yang berbeza.

Oleh kerana nilai "0" tidak berfungsi, pelombong boleh mengubah nilai Nonce kepada “1” (kotak biru muda) dan kemudian menjalankan Kepala Blok melalui fungsi hash kembali.

Seperti yang anda lihat, Hash Blok dimulakan dengan tiada kosong jadi ini juga tidak berfungsi.

Oleh kerana nilai "1" tidak berfungsi, pelombong boleh mengubah nilai Nonce kepada “2” (kotak biru muda) dan kemudian menjalankan Kepala Blok melalui fungsi hash kembali.

Dalam kes ini, Hash Blok akhirnya bermula dengan empat kosong dan memenuhi kriteria.

Ia adalah hasil Hash Blok yang berjaya! 🎉

Seperti yang anda lihat, tidak dapat dipastikan nonce mana yang akan menghasilkan Hash Blok dengan jumlah kosong yang betul, jadi pelombong harus terus mencuba nonce yang berbeza untuk mencari nilai yang betul.

Pelombong boleh melombong untuk tempoh masa yang panjang tanpa jaminan bahawa mereka akan menemukan nonce yang betul. Kebanyakan tidak akan pernah berjaya!

Nonce digunakan sebagai kaunter, di mana nilainya sentiasa meningkat hingga ia menemukan Hash Blok yang betul atau pelombong lain melakukannya.

Ia seperti permainan meneka nombor!

Anda hanya berusaha untuk mencari hash yang bermula dengan jumlah kosong tertentu dengan mengubah nilai nonce.

Pelombong melakukan ini berulang kali… BERHARAP bahawa hasilnya akan menghasilkan Hash Blok yang memenuhi kriteria.

Semakin berkuasa komputer mereka, semakin banyak "tekaan" yang mereka boleh buat.

Proses "meneka" ini dikenali sebagai perlombongan.

Pelombong yang “menang” diberi ganjaran dengan sejumlah bitcoin (ditambah yuran transaksi) yang dipanggil “ganjaran blok.”

Seorang pelombong menang ganjaran blok kira-kira setiap 10 minit.

Perlombongan adalah satu proses yang membosankan dan berulang:

Ambil Kepala Blok dengan nonce, hashkan, lihat jika hash bermula dengan jumlah kosong tertentu, dan jika tidak, ulangi proses dengan nonce yang berbeza.

Saya mula mengantuk hanya memikirkannya. 😴

Jadi apabila anda membaca atau mendengar bahawa perlombongan melibatkan '“menyelesaikan masalah matematik kompleks”, kini anda tahu bahawa itu bukan satu penerangan yang betul.

Tidak ada yang kompleks tentang perlombongan!  Proses itu sendiri cukup mudah. Anda hanya cuba meneka nombor yang betul secepat mungkin atau cukup cepat untuk menjadi pelombong PERTAMA yang meneka dengan betul supaya blok calon anda adalah yang ditambah ke rantaian blok. Itu sahaja!

“Kadar hash” menunjukkan “kuasa meneka” komputer perlombongan. Semakin banyak hash yang boleh anda tebak setiap saat, semakin tinggi kadar hash anda. Contohnya, 1 trilion (1,000,000,000) tekaan setiap saat bersamaan dengan kadar hash 1 terrahash (TH/s).

Hanya kerana proses itu mudah, tidak bermakna ia mudah. Itu sebabnya ianya dipanggil “perlombongan”. Anda cuba “menggali” nombor yang betul yang memerlukan banyak usaha, sama seperti perlombongan sebenar di dunia nyata.

Sekarang pelombong telah menemukan nonce untuk menghasilkan Hash Blok yang memenuhi syarat (bermula dengan sekurang-kurangnya 4 kosong), blok tersebut ditambah ke salinan fail pelombong (rantaian blok).

Ingat bagaimana blok biru adalah blok yang paling terkini dalam rantaian blok pelombong? Tidak lagi.

Oleh kerana pelombong dapat meneka nonce yang betul, ia mampu menambah bloknya ke dalam rantaian blok (berwarna hijau).

Jadi dari pandangan tahap tinggi, fail pada komputer pelombong telah dikemas kini (dinyatakan dalam hijau).

Dan kemudian, nod akan menghantar blok ini ke nod-nod berdekatan yang dihubungkan secara langsung dengannya.

Nod-nod tersebut akan memeriksa, mengesahkannya, dan memastikan Kepala Blok menghasilkan Hash Blok yang memenuhi kriteria. Dalam kes ini, Hash Blok perlu dimulakan dengan empat kosong.

Nod-nod ini akan mengemas kini fail mereka (rantaian blok) dengan menambah blok ke fail tersebut.

FAIL mereka akan dikemas kini dan sekarang menjadi versi yang sama dengan pelombong yang menang (hijau fail).

Semua transaksi dalam mempool mereka yang merupakan sebahagian dari blok yang menang ini bergerak dari status “baru” (atau “tidak disahkan”) ke status “disahkan” dan kini ditambahkan secara kekal ke dalam fail.

Mana-mana transaksi yang bertentangan akan dikeluarkan.

Terima kasih kepada proses perlombongan, hanya transaksi ungu yang akan masuk ke dalam rantaian blok.

Kemudian nod-nod ini akan meneruskan blok kepada nod-nod lain.

Apabila blok baru diterima oleh majoriti pelombong, semua pelombong mula semula dan mencipta blok calon baru dan proses perlombongan diulang.

Perlombongan bertindak sebagai mekanisme penyusunan untuk transaksi merentasi rangkaian komputer, di mana blok yang "dilombong" mempunyai kata akhir tentang apa yang termasuk dalam rantaian blok.

Hash Blok dari blok yang baru dicipta ini akan sekarang digunakan oleh pelombong untuk “Hash Blok Sebelumnya” dalam blok calon mereka.

Hash Blok bertindak sebagai “rantai”.

Pelombong mesti sekarang termasuk Hash Blok blok sebelumnya dalam blok baru yang mereka cipta.

Contohnya, ini bermakna untuk melombong blok 101, pelombong perlu mengetahui hash blok 100.

Sehingga blok 101 telah dilombong, blok 102 tidak boleh dilombong.

Ini memaksa pelombong menumpukan pada blok 101 yang seterusnya termasuk hash dari blok 100. Tiada pelombong boleh melangkah ke depan.

Tetapi daripada membiarkan setiap blok mempunyai “nombor blok” masing-masing, setiap blok merujuk ke blok sebelumnya dengan Hash Bloknya.

Ini menunjukkan bahawa setiap blok dihubungkan antara satu sama lain dan inilah yang mencipta “rantai blok” yang dikenali sebagai rantaian blok.

“Rantai blok” ini dipegang bersama bukan oleh nombor blok, tetapi oleh hash blok.

Kenapa Anda Tidak Boleh Menipu Bitcoin

Katakan semua orang sedang bekerja pada blok 101.

Tetapi satu pelombong mahu mengubah transaksi dalam blok 80.

Ia perlu membuat perubahan dan menghitung semula semua blok untuk blok 80-100 DAN juga blok 101.

Itu 21 blok pengiraan mahal!

Bukan itu sahaja, pelombong perlu melakukannya sebelum pelombong lain di rangkaian Bitcoin menyelesaikan blok semasa (blok 101) yang mereka kerjakan. Ini pada dasarnya mustahil.

Sangat sukar untuk terlepas dengan mengubah mana-mana transaksi yang sudah menjadi sebahagian dari rantaian blok.

Inilah yang dimaksudkan apabila rantaian blok digambarkan sebagai tidak boleh diubah.

Bukti Kerja (PoW)

Proses perlombongan sering dirujuk sebagai “Bukti Kerja” atau PoW.

PoW dikenali sebagai “mekanisme konsensus” yang digunakan Bitcoin untuk mendapatkan semua nod untuk bersetuju dengan salinan “rasmi” rantaian blok Bitcoin. Ia adalah bagaimana Bitcoin mencapai konsensus tanpa perlu menyelesaikan pertikaian atau campur tangan dari pihak berkuasa pusat.

Istilah “bukti kerja” merujuk kepada fakta bahawa ia memerlukan “kerja” untuk menemukan hash blok di bawah ambang tertentu. Dan selepas anda lakukannya, sesiapa sahaja boleh mengesahkannya, yang menyediakan "bukti".

Proses “meneka nonce” dan kemudian menjalankan kepala blok melalui fungsi hash digunakan sebagai cara untuk membuktikan bahawa anda telah melakukan jumlah “kerja” yang diperlukan pada blok anda.

Pelombong pertama yang menghasilkan hash yang sah dibenarkan untuk menambah blok baru ke rantaian blok dan mereka menerima ganjaran dalam bentuk bitcoin.

Jika ada lonjakan pelombong yang menyertai rangkaian Bitcoin, PoW akan menyesuaikan untuk membuatnya lebih sukar untuk menemukan hash blok yang sah. Jika kesukaran yang meningkat ini mendorong terlalu banyak pelombong untuk berhenti melombong, kesukaran akan dikurangkan untuk memudahkan perlombongan.

Proses ini, yang dikenali sebagai penyesuaian kesukaran, berlaku kira-kira setiap dua minggu, dan ia memastikan bahawa blok baru ditambah ke rantaian blok kira-kira setiap 10 minit, tidak kira berapa banyak pelombong yang menyertai atau meninggalkan rangkaian.

Penyesuaian kesukaran dibuat berdasarkan kelajuan pelombong mencipta blok-blok baru.

Dengan menyesuaikan kesukaran perlombongan, Bitcoin dapat memastikan bitcoin baru dicipta pada kadar yang telah ditetapkan, tanpa mengira jumlah kuasa pemprosesan yang terlibat dalam rangkaian.

Penyesuaian kesukaran adalah penting kerana ia memastikan bahawa pelombong tidak dapat melombong terlalu banyak bekalan bitcoin terlalu cepat.

Perkakasan komputer khusus dan elektrik yang diperlukan untuk melombong juga bermakna bahawa menyerang rangkaian adalah sangat mahal. Ini menjamin keselamatan dan integriti rantaian blok Bitcoin.

Sesiapa yang mempunyai kuasa pemprosesan yang cukup untuk menyerang rangkaian lebih baik melombong secara jujur dan mendapatkan ganjaran blok (bitcoin baru dan yuran transaksi).

Berminat untuk belajar lebih lanjut tentang aspek teknikal Bitcoin? learnmeabitoin.com menyediakan panduan yang mudah diikuti untuk membantu orang memahami bagaimana Bitcoin berfungsi.

Ringkasan

Tahniah! Anda kini tahu bagaimana “perlombongan” dalam Bitcoin berfungsi!

• Pelombong mencari hash yang dapat diterima yang akan menjadi “Hash Blok” dengan memilih nonce, menjalankan fungsi hash, dan memeriksa output.
• Jika hash tidak mempunyai jumlah kosong depan yang betul, pelombong mengubah nonce, menjalankan fungsi hash, dan periksa semula.
• Apabila seorang pelombong akhirnya cukup bertuah untuk menemukan nonce yang berfungsi, dan “menang”, blok dihantar keluar ke nod lain (termasuk pelombong lain) dalam rangkaian Bitcoin, setiap satu yang kemudian dapat menjalankan fungsi hash dengan nonce pelombong yang menang, dan memverifikasi bahawa ia berfungsi.
• Jika penyelesaian diterima oleh majoriti nod, blok ditambahkan ke rantaian blok dan pelombong yang menang mendapatkan ganjaran blok.
• Semua pelombong “mengatur semula” dan mula bekerja pada blok calon baru, menggunakan hash blok yang baru dilombong sebagai rujukan dalam Kepala Blok mereka (sebagai “Kepala Blok Sebelumnya”).
• Proses ini di mana pelombong cuba "meneka" atau menemukan nonce yang betul dikenali sebagai “Bukti Kerja” (PoW).

Sekarang kita telah belajar tentang pelombong dan perlombongan, mari kita kemas kini peta sistem Bitcoin: