Как работает биткоин? Подробное руководство по блокчейну, майнингу и цифровой валюте

Понимание Биткоина

Биткоин — это децентрализованная цифровая валюта и платежная система, созданная человеком или группой под псевдонимом Сатоши Накамото, которые представили ее в техническом документе на онлайн-форуме.

В отличие от традиционных валют, биткоин работает независимо от финансовых учреждений или государственных органов, предлагая альтернативу фиатным деньгам или потенциальные инвестиции через криптовалютные биржи. Он позволяет осуществлять одноранговые транзакции через цифровую сеть, которая записывает и защищает всю активность. Эта сеть построена на технологии блокчейна, платформе с открытым исходным кодом, которая связывает истории транзакций, гарантируя, что они не могут быть подделаны.

Инвесторы получают прибыль от биткоина за счет повышения стоимости активов, поскольку его рыночная стоимость со временем увеличивается. Хотя сеть биткоина может показаться сложной, этот учебник направлен на то, чтобы прояснить, как работает этот революционный цифровой актив.

Блокчейн Bitcoin

Блокчейн Bitcoin — это децентрализованный, зашифрованный реестр транзакций, подтвержденный участниками сети. Вместо того, чтобы храниться в одном месте, блокчейн распределен по многочисленным компьютерам, известным как узлы. Каждый узел хранит копию блокчейна, и всякий раз, когда транзакция подтверждается, все копии обновляются одновременно.

Блокчейн состоит из блоков, которые содержат данные, связанные с транзакциями, предыдущими блоками, адресами и кодом, который поддерживает как транзакции, так и сам блокчейн. Чтобы понять блокчейн, необходимо сначала понять блоки.

Блоки

Когда создается новый блок, блокчейн генерирует хэш блока, 256-битное число, которое кодирует следующие данные:

• Версия программного обеспечения: Текущая версия клиента Bitcoin.
• Хэш предыдущего блока: Хэш из предыдущего блока.
• Транзакция Coinbase: Начальная транзакция в блоке, где записано вознаграждение за майнинг Bitcoin.
• Высота блока: Числовое расстояние блока от первого блока.
• Корень Меркла: 256-битное число, представляющее информацию о транзакции в блоке.
• Временная метка: Дата и время создания блока.
• Целевые биты: Целевая сложность для сети.
• Nonce: 32-битное число, добавляемое к хэшу блока.

Транзакции добавляются в блок, и после его завершения блокчейн генерирует хэш блока. Поскольку каждый блок содержит данные из предыдущих блоков, блокчейн остается безопасным и неизменным, причем каждый блок «присоединен» к предыдущему. Процесс проверки и добавления новых блоков называется майнингом.

Майнинг биткоинов

Майнинг — это процесс проверки транзакций и добавления новых блоков в блокчейн. Он выполняется специализированным программным обеспечением, работающим на компьютерах или машинах, специально разработанных для майнинга, известных как интегральные схемы специального назначения (ASIC).

Основа майнинга — создание хеша — результата, генерируемого путем обработки данных блока с помощью алгоритма хеширования. Независимо от размера данных, этот процесс всегда приводит к получению строки цифр и букв фиксированной длины. Хэши выражаются в шестнадцатеричной форме, что позволяет переводить их в числовое значение.

Процесс майнинга

Программы майнинга непрерывно генерируют хеши, пытаясь получить значение, равное или меньшее целевого значения сети. Это делается путем настройки переменной, называемой nonce, которая начинается с единицы и увеличивается на единицу с каждой догадкой. Скорость, с которой майнер генерирует эти хеши, называется его хешрейтом.

Майнеры по всей сети соревнуются за то, чтобы первыми сгенерировать правильный хеш. Майнер, которому это удалось, получает награду Bitcoin, в блокчейн добавляется новый блок, и процесс начинается заново со следующего набора транзакций.

Сложность майнинга

Сложность майнинга Bitcoin регулируется в зависимости от количества майнеров, участвующих в сети. Сложность изменяется каждые 2016 блоков, чтобы поддерживать цель генерации одного нового блока примерно каждые 10 минут. Уровень сложности привязан к количеству майнеров и среднему количеству попыток, необходимых для решения криптографической головоломки, которое значительно возросло с момента создания Bitcoin. Сегодня для решения хеша требуются триллионы попыток.

Ресурсы майнинга

Майнинг — это ресурсоемкий процесс, требующий дорогостоящего оборудования и значительного количества электроэнергии. Поскольку одноразовый номер, который решает хеш, непредсказуем, майнеры должны пройти как можно больше и как можно быстрее. Это привело к созданию майнинговых ферм и майнинговых пулов, где майнеры объединяют ресурсы, чтобы повысить свои шансы на получение вознаграждения.

Ключи и кошельки Bitcoin

Частый вопрос новых пользователей Bitcoin: «Я купил биткойн, где он?» Лучший способ представить это — представить блокчейн Bitcoin как общий цифровой реестр, где записаны средства всех. Вы получаете доступ к своему балансу через кошельки Bitcoin, которые работают аналогично мобильному приложению вашего банка.

Точно так же, как многие люди сегодня редко используют физические наличные, пользователи Bitcoin физически не обращаются со своей криптовалютой. Вместо этого они используют инструменты, такие как кредитные или дебетовые карты, для управления своими финансами. С Bitcoin вы используете кошелек и ключи — цифровые инструменты, которые позволяют вам получать доступ к вашей криптовалюте и использовать ее.

Ключи Bitcoin

По сути, Bitcoin — это цифровой токен, представляющий ценность. Этот токен существует виртуально, и ваш открытый ключ используется для назначения вам права собственности на токен. Когда происходит транзакция Bitcoin, право собственности передается открытому ключу другого человека. Ваш кошелек функционирует как приложение, позволяя вам отправлять или получать Bitcoin.

Когда Bitcoin выделяется вам через транзакцию в блокчейне, вы получаете закрытый ключ. Этот закрытый ключ подтверждает право собственности. Между тем, ваш кошелек предоставляет открытый ключ, подобно тому, как адрес электронной почты используется для отправки писем. Когда кто-то отправляет вам биткойны, он использует ваш открытый ключ.

Кошельки биткойнов

Кошелек биткойнов — это программное приложение, которое позволяет вам просматривать ваш баланс, отправлять и получать биткойны. Кошелек взаимодействует с блокчейном, чтобы найти ваш биткойн. Поскольку биткойн состоит из входов и выходов транзакций, хранящихся в блокчейне, ваш кошелек собирает и суммирует их, чтобы отобразить ваш общий баланс.

Существует два типа кошельков: кастодиальные и некастодиальные.

• Кастодиальные кошельки: В этом типе доверенная организация (например, криптовалютная биржа) хранит ваши закрытые ключи от вашего имени. Например, если вы создаете учетную запись Coinbase, вы можете разрешить платформе хранить ваши ключи.
• Некастодиальные кошельки: Здесь пользователь несет ответственность за управление своими собственными ключами, часто через мобильное приложение кошелька.

Горячее и холодное хранение

Горячее хранение относится к кошелькам, которые хранят ваши личные ключи и подключены к Интернету, например, к приложению-кошельку на вашем смартфоне. Это наиболее уязвимая форма хранения, часто подвергающаяся атакам хакеров.

Чтобы снизить риски, существуют варианты холодного хранения, которые хранят ключи офлайн. К ним могут относиться USB-накопители или бумажные кошельки (где записан личный ключ).

Для еще большей безопасности глубокое холодное хранение включает методы, которые добавляют дополнительные уровни защиты помимо простого хранения на USB-накопителе. Например, можно запереть ключи в личном сейфе или банковской ячейке, что затрудняет доступ к ним.

Безопасность Bitcoin

Хотя блокчейн и сеть Bitcoin имеют множество компонентов, вам не нужно понимать их все, чтобы использовать эту цифровую валюту. Главное — знать, как управлять ключами Bitcoin через кошелек для отправки, получения и хранения Bitcoin. Для повышения безопасности рекомендуется использовать холодное хранилище, поскольку кошельки основаны на программном обеспечении и могут быть уязвимы для взлома.

Криптовалютные биржи, на которых хранятся ключи клиентов, также могут стать целью хакеров. Однако многие из этих платформ теперь применяют сложные меры безопасности, часто применяя решения для холодного хранения корпоративного уровня, аналогичные тем, которые используются компаниями для долгосрочной защиты данных.

Многие люди обоснованно обеспокоены безопасностью Bitcoin, особенно потому, что она подразумевает обмен денег на зашифрованные данные о владельце. Однако важно подчеркнуть, что сам блокчейн Bitcoin никогда не был скомпрометирован благодаря своим механизмам консенсуса, управляемым сообществом.

Основной риск безопасности связан с кошельками, поэтому пользователям Bitcoin крайне важно понимать важность холодного хранения и хранить свои закрытые ключи вне легкодоступных горячих кошельков.