iStockphoto

Bitcoin díl 3. – Jak se vlastně bitcoin těží?

Trendy & tipytéma 4 min čtení

Líbí se vám článek? Sdílejte ho:

minulém dílu našich toulek světem bitcoinu jsme sledovali Annu, jak platí kávu. Dopadlo to dobře: Anna dostala svou kávu, kavárník svůj díl bitcoinu a transakce … Vida, tu jsme opustili. Transakce je stále ještě nedůvěryhodná. Podívejme se kdo jí dodá důvěru a proč to vlastně dělá. To je základní kouzlo bitcoinu. 

Transakce, kterou Anna zaplatila, stále ještě neověřená a tedy nezařazená do blockchainu, se šíří bitcoinovou sítí spolu s mnoha dalšími, které ve stejné době vznikly kdekoli jinde na světě.
Některé z uzlů sítě patří těžařům. Ti číhají na neověřené transakce, ukládají si je do zásobníku, a zároveň sledují, co se děje s blockchainem.

Anglické slovo blockchain není těžké rozšifrovat: block chain, řetěz bloků. Blok je balíček transakcí. Počet transakcí v bloku není fixní – vzhledem k mechanismu vzniku bloku, který si popíšeme za chvíli, ani nemůže být – ale zpravidla jich bývá několik set.

Blok se z transakcí vyrábí a dá to práci. Vyrábějí jej právě těžaři. Síť je seřízena tak, že zhruba každých deset minut přibude do blockchainu nový blok. (V tuto chvíli jich je něco přes půl milionu.) Ve chvíli, kdy se tak stane, a kterou těžaři pozorně vyhlížejí, startuje soutěž o další blok. Všichni zainteresovaní těžaři vezmou nashromážděný balíček neověřených transakcí. Poskládají je podle předepsaného formátu do kandidátského bloku. A pak jejich počítače začnou počítat, až se z nich kouří – někdy doslova.

Když se nevyplatí šidit

Jde totiž o to, aby se nevyplatilo šidit. Platný blok proto může do blockchainu zařadit jen ten těžař, který na jeho výrobu prokazatelně vynaloží hodně úsilí a nákladů – tolik, aby případný podvodník prodělal, aby jeho dosažitelný zisk byl menší než tyto náklady. Právě tady vzniká bezpečnost a důvěra – hřiště má takový tvar a hra taková pravidla, že jediná sobecky správná strategie je nešidit.

K tomu se používá jednoduchý matematický trik. Těžař počítá z bloku tzv. hash. Tak se říká celé skupině matematických funkcí (bitcoin používá jednu konkrétní, jmenuje se SHA-256), které z jakékoli posloupnosti znaků, dlouhé či krátké, vyrábějí znakový řetězec fixní délky.

Hash bývá většinou kratší než jeho vstupní data, ale klidně může zpracovat i velmi krátký vstup a být pak delší než on. Používá se často jako pečeť, záruka integrity, „otisk prstu“, protože sebemenší změna ve vstupních datech vede k zásadní změně ve výsledku. Změňte v tisícistránkovém textu Vojny a míru jednu mezeru a jeho hash bude už na první pohled dočista jiný.
Kromě toho je důležité, že spočítat ze vstupních dat jejich hash je snadné a každý si tedy může ověřit, zda tu jednu mezeru někdo přidal, nebo ne. Obrátit výpočet, tedy spočítat ze známého hashe neznámá vstupní data, je prakticky nemožné (přesné vymezení onoho „prakticky“ dnes tvoří celou samostatnou vědní disciplínu. ale zde to můžeme zcela pominout).
Je-li snadné hash spočítat, proč se z těžařských počítačů (a často celých datacenter) kouří? Vtip je v tom, že má-li blok platit, nesmí být jeho hash jakýkoli. Musí být v číselné hodnotě menší než stanovená mez.

Těžařům tedy nezbývá nic jiného, než to zkoušet. Za tím účelem je ve struktuře bloku místo pro jedno náhodné číslo, které se přidává k balíčku transakcí. Těžaři ho mění a opakovaně počítají hash, dokud se nevejde do limitu. Protože je hashovací funkce jednosměrná, neexistuje způsob, jak správnou hodnotu dodatkového čísla spočítat. Funguje jen pokus a omyl. Čím nižší limit nastaví bitcoinová síť, tím méně pravděpodobné je, že se těžaři trefí a tím déle jejich úsilí trvá. Pravděpodobnost úspěchu souvisí s množstvím těžařů a s výkonností jejich počítačů, proto se limit čas od času automaticky seřizuje tak, aby výroba nového bloku trvala v průměru oněch zmíněných deset minut. Pro představu, výkonnost malého jednotlivého počítače používaného k těžení dnes bývá jednotky až desítky Th (terahash, tisíc miliard spočtených hashů) za sekundu.

Těžař, který uspěje, zařadí nový blok do blockchainu a soutěž se rozjíždí nanovo. Ještě pořád však není hotovo. Nastává poslední fáze, ověřování platnosti bloku. Kromě vlastní těžby totiž těžaři kontrolují práci druhých, to znamená, že přepočítávají hash hotových bloků. To je podstatně snazší než blok vyrobit, spotřebuje se na to jen zlomek výpočetní kapacity těžaře; ale je to důležité, protože v téhle fázi se ověřuje, že blok se skládá z těch transakcí, ze kterých se skládat má. Po několika nezávislých ověřeních je blok definitivně přijat.
Důležitou vlastností blockchainu je ta, kterou vystihuje slovo chain. Bloky jsou navzájem zřetězené tím, že součástí dat každého nového bloku je hash toho předchozího. Tím se dá v případě potřeby snadno a rychle ověřit integrita blockchainu jako celku. Vypadá to asi takto:

 

Proč se těžaři tolik snaží? Pro peníze, samozřejmě. Vítězný výrobce bloku inkasuje jednak fixní odměnu, jednak transakční poplatky z jednotlivých transakcí. Fixní odměna za nový blok je v současné době – a do roku 2020 nejspíš stále bude – 12,5 BTC, což je při současném kursu asi 3,5 milionu korun. Poplatky z transakcí, přestože poslední dobou vyletěly nahoru, činí „jen“ sto či dvě stě tisíc korun.

Tím se vysvětluje, proč je těžba tak lákavá. Slyšeli jste už o tom, že spotřebuje víc elektřiny než Irsko a za pár let překročí spotřebu Německa? Tyhle mýty, a některé další, si uvedeme na pravou míru v příštím dílu našeho volného cyklu.

Související článek

Bitcoin, díl 1: Bezprecedentní příběh

Když něco vypadá, že to nemá logiku, může to někdy být i tím, že ji opravdu nemá. Zapamatujte si to a bude se vám o bitcoinu přemýšlet mnohem snáz.

Související článek

PSD2: z jediné aplikace do všech bank bez rizika

Správa různých bankovních účtů z jediné aplikace, placení hlasem nebo jednoduchý přehled o tom, za co nejčastěji utrácíte. Nejen to umožní novinka v podobě směrnice označované zkratkou PSD2 (Payment Services Directive) platná od poloviny ledna. Její zavedení ale vzbudilo obavy z prolomení bankovního tajemství. Oprávněně? Naštěstí ne tak úplně.

Související článek

Bitcoin, díl 2: Důvěra vyrobená z nedůvěry

Bitcoin vyžaduje, abychom o něm uvažovali trochu jinak, než jsme většinou zvyklí. Tomu byl věnován první díl našeho vyprávění. Nyní je na čase popsat, jak funguje na detailní úrovni. Tahle část je víc konvenční, a proto schůdnější. Trocha digitálních triků a matematiky, nic víc.

 

Témata:
Líbí se vám článek? Sdílejte ho:
link odkaz
Reklama