Miners

Miners säkrar nätverket och lägger till transaktioner i blocken. De använder elektricitet genom ASIC-maskiner för att lösa Bitcoins proof of work.

Förklaring av Proof of Work

"Proof of Work" (POW) är säkerhetsmekanismen för konsensus i Bitcoin-protokollet. Den är grunden för allt och spelar en avgörande roll i Bitcoins spelteori.

För att förklara hur det fungerar kan man tänka sig ett universellt lotteri där alla kan delta. Målet är att hitta ett specifikt nummer som gör det möjligt för vinnaren att signera ett giltigt block och få en belöning i Bitcoin. Detta nummer är mycket enkelt att verifiera med hjälp av hashfunktionen SHA-256, men svårt att hitta: deltagarna (miners) kommer att prova miljarder och åter miljarder möjligheter, t.ex. 1, 52, 2648, 26874615, 15344854131318631 och så vidare, tills de hittar det rätta.

Om det valda numret är korrekt: Jackpot! Annars fortsätter sökningen.

För att optimera antalet försök används särskilda maskiner, s.k. ASICs, som har som enda uppgift att beräkna miljarder möjligheter per sekund (det totala antalet försök kallas "HashRate"). För att driva dessa maskiner måste stora mängder el förbrukas. POW omvandlar därför energi till valuta och kopplar samman den verkliga och den digitala världen för att skapa den första energibaserade valutan.

Maskinerna arbetar kontinuerligt och efter i genomsnitt 10 minuter utses en vinnare: den här deltagaren har lyckats hitta rätt hash som faller under svårighetströskeln. Den stora och enda vinnaren kommer sedan att signera det nya blocket på timestamp-servern och lägga till det i blockkedjan. De får sina belöningar och återvänder för att pröva lyckan genom att mina nästa block. Denna process har pågått i mer än tio år, med en vinnare som bekräftar Bitcoin-transaktioner var tionde minut samtidigt som tidigare transaktioner säkras, vilket gör Bitcoin-blockkedjan mer robust och säker.

Vart 2016:e block (ungefär varannan vecka) ombalanserar svårighetsjusteringen det globala miningspelet baserat på antalet deltagare. Denna justering är nödvändig eftersom antalet miners och deras kombinerade datorkraft kan variera avsevärt över tid. För att bibehålla blocktiden omkalibrerar nätverket svårighetsgraden baserat på hur snabbt de senaste blocken från 2016 minades. Om de minades för snabbt ökar svårighetsgraden, vilket gör det svårare att hitta rätt hash. Om de tvärtom minades för långsamt minskar svårighetsgraden, vilket gör det enklare.

Mining är under ständig utveckling

Under årens lopp har miners utrustat sig med allt effektivare datorhårdvara för att kunna producera så många hashes som möjligt per sekund (HashRate) samtidigt som de förbrukar så lite energi som möjligt på ett så kostnadseffektivt sätt som möjligt. De tidiga miners som Satoshi eller Hal Finney använde bara sin CPU, sedan började andra mina med sina grafikkort. Numera använder miners ASIC (Application-Specific Integrated Circuit): maskiner som enbart är utformade för att tillämpa SHA256-algoritmen.

Hashrate i Bitcoin-nätverket representerar antalet försök som görs per sekund för att hitta nästa block. Idag översteg den till och med 500 TH/s, vilket är 500 000 miljarder försök per sekund! Ju högre den globala hash-hastigheten är, desto svårare är det för en illvillig aktör att monopolisera de resurser som behövs för att få majoriteten av mining-kraften och spendera sina pengar mer än en gång (problem med dubbelspendering). Det är därför mer ekonomiskt lönsamt att följa reglerna i Bitcoin-protokollet än att agera mot dem.

Vad kan man hitta i ett block?

Block header innehåller flera element, t.ex. tid, svårighetsgrad, det senaste blockets nummer, den version som används och Merkle-roten för de tidigare transaktionerna.

coinbase-transaktionen är alltid den första som ingår i blocket: den innehåller minerns belöning för att ha utfört validerarens arbete. Därefter kommer de validerade transaktionerna. Miners väljer att inkludera de transaktioner som ger dem mest vinst, det vill säga små transaktioner med maximala avgifter.

Ersättning till miners

Inledningsvis kompenseras en miner när han eller hon hittar ett giltigt block. Mer specifikt belönas de på två sätt:

• genom den subvention (nyskapade bitcoins) som ingår i blocket;
• genom transaktionsavgifter från de transaktioner som ingår i blocket.

Subventionens storlek definieras av konsensusreglerna och beror på epoken: blockbelöning = blocksubvention + transaktionsavgifter.

För de första blocken var blocksubventionen faktiskt 50 bitcoins. Varje 210 000 block (ungefär vart fjärde år) halveras detta belopp. Idag (2024) befinner vi oss i den femte epoken, vilket innebär att subventionen är 3,125 bitcoins. Kort sagt är detta den automatiska mekanismen som frigör nya bitcoins i systemet. Subventionen minskar över tiden tills den når gränsen för utfärdandet av 21 miljoner bitcoins. Det finns redan över 19,4 miljoner bitcoins i omlopp, vilket är över 92%.

Den andra kompensationsmetoden definieras av det belopp som användarna väljer för transaktionsavgifter, vilket visar hur angeläget det är för användaren att få sin transaktion inkluderad i nästa block. Eftersom miners vill maximera sina inkomster tenderar de att prioritera transaktioner med höga transaktionsavgifter.

För att stabilisera sin affärsmodell, som är beroende av de belöningar de får för varje giltigt block, skapar miners ofta grupper genom "mining pools", där de slår samman sina dataresurser.

Varför bry sig om att göra allt detta?

Kort sagt är innovationen med Bitcoin att föreslå en lösning på problemet med dubbelspendering genom att använda en blockkedja baserad på Proof of Work med en varierande svårighet. I den digitala världen skiljer sig konceptet om ägande från den fysiska världen. I själva verket kan allt kopieras och klistras in i den digitala världen, vilket skapar en risk för att digitala tillgångar av värde används flera gånger. Betrodda mellanhänder, t.ex. banker, har skapats för att lösa detta tekniska problem och säkerställa att en tillgång inte längre tillhör avsändaren när den överförs.

Men hur kan detta göras utan en betrodd mellanhand? Detta problem beskrivs väl genom de bysantinska generalernas paradox, ett problem med att samordna information i ett system där olika aktörer inte går att lita på. I de bysantinska generalernas problem måste en grupp generaler samordna en attack mot en stad, men vissa kan vara förrädare som försöker störa planen. Utmaningen är att de lojala generalerna ska nå konsensus om huruvida de ska anfalla eller retirera, trots att de får potentiellt vilseledande meddelanden från förrädarna.

Bitcoin är därför en slags lösning för att lösa detta problem, eller åtminstone för att komma runt det. Bitcoins "generaler", eller miners, producerar block (med information) och Bitcoin-noder verifierar finansiella transaktioner med hjälp av konsensusregler för att säkerställa informationens äkthet. Asymmetrin i energikostnaden mellan informationsproduktion och verifiering säkerställer informationens tillförlitlighet, utan en betrodd tredje part.

Miners är de som bygger upp säkerheten i Bitcoin-nätverket. Genom att spendera energi på att producera hashes bygger de en mur som gör det extremt kostsamt för en illasinnad agent att skriva om transaktionshistoriken, och denna ekonomiska negativa effekt avskräcker andra från att bete sig oärligt.

Även vid en 51%-attack, där en agent skulle inneha mer än hälften av hashraten, skulle nätverket förbli säkert eftersom angriparen måste spendera lika mycket energi som alla miners tillsammans för att försöka modifiera blockkedjan. Denna energikrävande proof-of-work-mekanism är det som garanterar nätverkets säkerhet.

Sammanfattningsvis

Den spelteori som tillämpas på Bitcoin eliminerar oärliga miners, som använder ASIC-maskiner för att mina och får en belöning om de lyckas. Dessutom går de ofta med i miningpooler för att dela med sig av sin datorkraft och få mindre men mer regelbundna belöningar. Bitcoin-mining medför höga energikostnader, men är avgörande för driften och säkerheten av Bitcoin-nätverket. Proof-of-work-mekanismen och blockkedjetekniken löser problemet med dubbelspendering och säkerställer informationens integritet utan att förlita sig på en betrodd tredje part. Att producera information kräver en betydande energiförbrukning, men att verifiera informationen medför en försumbar kostnad. Denna asymmetri förstärker nätverkets säkerhet och gör det mer ekonomiskt lönsamt att följa konsensusreglerna än att försöka bryta dem.

Om du vill fördjupa dig i det specifika ämnet Bitcoin-mining kan du ta del av vår kurs MIN 101. Där hittar du en detaljerad teoretisk förklaring av principen proof of work och hur den fungerar, samt alla tillhörande begrepp.

https://planb.academy/courses/d1ce86d9-c983-49bc-92b3-e3c5269f239e

Jag rekommenderar också att du upptäcker denna mer avancerade praktiska kurs, där vi förklarar hur du kan omvandla en ASIC till ett DIY-uppvärmningssystem för hemmet, för att ta tillvara på värmen som produceras av mining och tjäna dina första satoshis!

https://planb.academy/courses/ce272232-0d97-4482-884a-0f77a2ebc036