Kas iš tikrųjų vyksta, kai “kasami” bitkoinai?
Turbūt daugelis esate girdėję apie bitkoinų kasybą, bet ką tai iš tikrųjų reiškia? Niekas juk nekasa žemės su kastuvu, ieškodamas skaitmeninių monetų. Realybė yra daug įdomesnė ir sudėtingesnė. Bitkoinų kasybos procesas – tai iš esmės galingų kompiuterių varžybos, kuriose šimtai tūkstančių mašinų visame pasaulyje stengiasi pirmos išspręsti sudėtingą matematinę užduotį. Kas pirmas ją išsprendžia – gauna atlygį naujais bitkoinais ir transakcijų mokesčiais.
Pats procesas paremtas kriptografija ir vadinasi “darbo įrodymu” (Proof of Work). Įsivaizduokite, kad turite užrakintą seifą su labai sudėtingu kodu. Vienintelis būdas jį atrakinti – bandyti milijonus skirtingų kombinacijų, kol suveiks. Bitkoinų kasyboje kompiuteriai daro būtent tai – bando milijardus skirtingų skaičių kombinacijų per sekundę, ieškodami tinkamo “rakto”, kuris atitiktų tam tikrus matematinius reikalavimus.
Kai kasėjas suranda tinkamą sprendimą, jis iš esmės sukuria naują bloką bitkoinų blokų grandinėje. Šiame bloke užrašomos visos naujos transakcijos, kurios įvyko per pastaruosius maždaug 10 minučių. Už šį darbą – transakcijų patvirtinimą ir naujo bloko sukūrimą – kasėjas gauna atlygį.
Techninė pusė: kaip dirba kasybos įranga
Pradžioje, 2009-2010 metais, bitkoinus buvo galima kasti paprastu namų kompiuteriu, naudojant įprastą procesorių (CPU). Bet greitai žmonės suprato, kad vaizdo plokštės (GPU) šį darbą atlieka daug efektyviau. Kodėl? Nes GPU turi šimtus mažų procesorių branduolių, kurie puikiai tinka paprastoms, bet masiškai kartojamoms operacijoms – būtent tokioms, kokių reikia kasyboje.
Tačiau technologijos vystėsi toliau. Maždaug 2013 metais atsirado ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) – specialiai bitkoinų kasybai sukurti lustai. Tai jau ne universalūs kompiuteriai, o įrenginiai, kurie gali daryti tik vieną dalyką – skaičiuoti SHA-256 maišos funkcijas, būtent tai, ko reikia bitkoinų kasybai. Ir jie tai daro neįtikėtinai greitai.
Šiuolaikinis ASIC kasėjas gali atlikti dešimtis ar net šimtus terahešų per sekundę (TH/s). Kas tai reiškia praktiškai? Vienas terahešas – tai trilijonas bandymų per sekundę. Galingiausi šiuolaikiniai kasėjai pasiekia 100-150 TH/s. Palyginkite su paprastu kompiuteriu, kuris galbūt pasiektų kelis megahešus per sekundę – skirtumas milijonų kartų.
Šie įrenginiai atrodo kaip nedideli metaliniai dėžutės su galingais ventiliatoriais. Viduje – specialūs lustai, maitinimo blokai ir aušinimo sistema. Jie vartoja nuo 1000 iki 3500 vatų elektros energijos – maždaug tiek pat, kiek galingas elektrinis šildytuvas. Ir taip, jie išskiria milžinišką kiekį šilumos.
Sudėtingumo reguliavimas: kodėl kasybos sunkumas nuolat auga
Štai įdomus dalykas – nepriklausomai nuo to, kiek kompiuterių stengiasi kasti bitkoinus, naujas blokas sukuriamas vidutiniškai kas 10 minučių. Kaip tai įmanoma? Bitkoinų tinklas automatiškai reguliuoja užduoties sudėtingumą.
Kas 2016 blokų (maždaug kas dvi savaites) tinklas perskaičiuoja, kaip greitai buvo sukurti paskutiniai blokai. Jei jie buvo kuriami greičiau nei per 10 minučių – užduotis tampa sunkesnė. Jei lėčiau – lengvesnė. Tai kaip automatinis termoreguliatorius, tik vietoj temperatūros jis reguliuoja kasybos sudėtingumą.
Praktiškai tai reiškia, kad net jei rytoj prie tinklo prisijungtų dar milijonas naujų kasėjų, bitkoinai vis tiek būtų kuriami tuo pačiu tempu. Tiesiog kiekvienas kasėjas gautų mažesnę dalį viso pyrago. Būtent todėl pavieniams kasėjams tampa vis sunkiau konkuruoti – reikia vis galingesnės įrangos, kad išlaikytum tą pačią pajamų dalį.
Kasybos baseinu fenomenas
Kadangi individualiam kasėjui laimėti tampa beveik neįmanoma (tikimybė panaši į loterijos laimėjimą), atsirado kasybos baseinai (mining pools). Tai grupės kasėjų, kurie sujungia savo galias ir dalijasi atlygiu proporcingai kiekvieno indėliui.
Veikia tai maždaug taip: baseino serveris koordinuoja darbą, kiekvienam kasėjui paskirdamas šiek tiek skirtingas užduotis. Kai bet kuris baseino narys suranda sprendimą, atlyginimas paskirstomas visiems pagal tai, kiek skaičiavimo galios kiekvienas prisidėjo. Vietoj to, kad laimėtum 6,25 BTC kartą per kelerius metus (arba niekada), gauni mažus, bet reguliarius mokėjimus.
Didžiausi kasybos baseinai šiandien kontroliuoja 10-20% visos tinklo galios. Kai kurie iš jų yra Foundry USA, AntPool, F2Pool. Dauguma jų yra Kinijoje ar JAV, nors kasėjai patys gali būti bet kur pasaulyje. Baseinas tiesiog koordinuoja darbą ir paskirsto atlygį.
Energijos suvartojimas: karšta tema
Negalima kalbėti apie bitkoinų kasybą neminint energijos klausimo. Visas bitkoinų tinklas suvartoja apie 100-150 teravatvalandžių elektros per metus. Tai daugiau nei kai kurios nedidelės šalys. Kritikai teigia, kad tai nepateisinamas švaistymas, o šalininkai – kad tai būtina kaina už decentralizuotą, niekinės necenzūruojamą finansų sistemą.
Realybė yra sudėtingesnė. Pirma, didelė dalis kasybos (įvairiomis vertinimomis 40-70%) naudoja atsinaujinančius energijos šaltinius. Kodėl? Nes kasėjai ieško pigios elektros, o hidroelektrinės, vėjo ar saulės energija dažnai būna pigiausia, ypač tose vietose, kur yra perteklius.
Antra, kasybos operacijos dažnai įsikuria vietose, kur elektra kitaip būtų švaistomai. Pavyzdžiui, prie gamtinių dujų gavybos vietų Teksase, kur perteklinis dujas tiesiog sudeginamos (flaring). Arba Islandijoje, kur gausu pigios geoterminės energijos. Arba Sibire prie hidroelektrinių, kurios gamina daugiau energijos nei vietiniai gyventojai gali suvartoti.
Trečia, kasybos įranga tampa vis efektyvesnė. Naujausi ASIC lustai atlieka tą patį darbą sunaudodami mažiau elektros nei ankstesnės kartos. Tai natūrali technologijų evoliucija – kas nori mokėti daugiau už elektrą, jei gali investuoti į efektyvesnę įrangą?
Ekonomika ir pelningumo skaičiavimai
Ar verta šiandien kasti bitkoinus? Atsakymas priklauso nuo daugelio veiksnių: elektros kainos, įrangos kainos, bitkoinų kurso, tinklo sudėtingumo. Paprastai skaičiuojama taip:
Jūsų pajamos per dieną = (Jūsų hešreitas / Viso tinklo hešreitas) × Blokai per dieną × Atlygis už bloką × Bitkoino kaina
Išlaidos per dieną = Elektros suvartojimas (kWh) × Elektros kaina
Pelnas = Pajamos – Išlaidos
Praktiškai, jei mokate daugiau nei 0,06-0,08 USD už kilovatvalandę, kasybos pelningumas tampa abejotinas su dabartiniais bitkoinų kainomis ir įrangos kainomis. Štai kodėl dauguma stambių kasybos operacijų yra šalyse ar regionuose su labai pigia elektra.
Be to, reikia atsižvelgti į įrangos nusidėvėjimą. ASIC kasėjai paprastai tampa nebekonkurencingi per 2-4 metus, kai išeina naujos, efektyvesnės kartos. Taigi jums reikia atsipirkti pradinę investiciją per tą laiką ir dar uždirbti pelno.
Dar vienas aspektas – bitkoinų “halvingo” įvykiai. Kas 210,000 blokų (maždaug kas ketverius metus) atlygis už bloko sukūrimą perpus sumažėja. 2009 metais tai buvo 50 BTC, 2012-ais – 25 BTC, 2016-ais – 12,5 BTC, 2020-ais – 6,25 BTC. Kitas halvingas numatytas 2024 metais, kai atlygis sumažės iki 3,125 BTC. Tai reiškia, kad kasėjų pajamos perpus sumažėja, nebent bitkoino kaina atitinkamai išauga.
Geografija ir kasybos migracijos
Bitkoinų kasybos geografija keičiasi priklausomai nuo reguliavimo ir energetikos situacijos. Ilgą laiką Kinija dominavo šioje srityje, kontroliuodama 60-70% viso tinklo galios. Ten buvo pigia elektra iš hidroelektrinių Sičuano provincijoje ir lengvai prieinama ASIC įranga iš vietinių gamintojų.
Tačiau 2021 metais Kinijos vyriausybė uždraudė bitkoinų kasybą, ir įvyko masinis kasėjų egzodas. Dešimtys tūkstančių kasybos įrenginių buvo išjungti ir išgabenti į kitas šalis. Tai buvo didžiulis tinklo sukrėtimas – hešreitas per kelias savaites nukrito beveik perpus.
Kur kasėjai persikėlė? Daugelis – į JAV, ypač į Teksasą, kur yra liberalus reguliavimas ir santykinai pigia elektra. Kiti – į Kazachstaną, Rusiją, Kanadą, Norvegiją. Įdomu tai, kad tinklas išgyveno šį sukrėtimą be didesnių problemų. Sudėtingumas automatiškai prisitaikė, ir po kelių mėnesių viskas vėl veikė sklandžiai.
Šis įvykis parodė bitkoinų tinklo atsparumą – net kai didžiausia kasybos koncentracija viename regione staiga išnyksta, sistema išlieka veikianti. Tai vienas iš decentralizacijos privalumų.
Ateities perspektyvos ir technologiniai pokyčiai
Į kur link juda bitkoinų kasybos technologija? Kelios aiškios tendencijos:
Efektyvumo augimas: Nauji ASIC lustai gaminami vis mažesnėmis technologijomis (dabar 5-7 nanometrų). Kuo mažesni tranzistoriai, tuo efektyvesnis lustų darbas. Bet šis procesas turi fizines ribas – negalima mažinti be galo.
Imersinis aušinimas: Kai kurios kasybos operacijos pradeda naudoti skysčio aušinimą, panardindamos visus įrenginius į specialų dielektrinį skystį. Tai leidžia efektyviau pašalinti šilumą ir padidinti įrenginių našumą.
Šilumos panaudojimas: Kadangi kasėjai išskiria milžinišką kiekį šilumos, kai kurios įmonės pradeda ją panaudoti – šildyti pastatus, šiltnamius, net baseinus. Tai pagerina bendrą energijos efektyvumą.
Decentralizacija: Po Kinijos draudimo kasybos geografija tapo labiau paskirstyta. Tai sveikiau tinklo saugumui, nes sumažina riziką, kad viena jurisdikcija galėtų kontroliuoti daugumą galios.
Reguliavimo pokyčiai: Vis daugiau šalių kuria aiškesnius kasybos reguliavimo režimus. Kai kur (pvz., Niujorke) įvedami moratorijai naujoms kasybos operacijoms, kitur (pvz., Salvadore) kasybą aktyviai skatina.
Dar vienas įdomus aspektas – kai maždaug 2140 metais bus iškasti visi 21 milijonas bitkoinų, kasėjai gaus pajamas tik iš transakcijų mokesčių. Ar to užteks palaikyti tinklo saugumą? Daugelis ekspertų mano, kad taip, nes iki tol transakcijų skaičius ir mokesčiai turėtų būti pakankamai dideli.
Kaip tai viskas kartu veikia ir kodėl tai svarbu
Grįžkime prie esmės. Bitkoinų kasybos technologija – tai ne tik būdas kurti naujus bitkoinus. Tai fundamentalus mechanizmas, kuris užtikrina viso tinklo saugumą ir decentralizaciją. Kiekvienas kasėjas, spręsdamas tas sudėtingas matematines užduotis, iš esmės balsuoja už tai, kurios transakcijos yra teisėtos ir kokia yra tikroji blokų grandinės būsena.
Būtent todėl bitkoinų tinklas gali veikti be centrinio valdytojo. Niekas negali tiesiog “atspausdinti” naujų bitkoinų ar pakeisti praeities transakcijų, nes tam reikėtų kontroliuoti daugiau nei 50% viso tinklo skaičiavimo galios. O tai, atsižvelgiant į šiuolaikinį tinklo dydį, kainuotų milijardus dolerių ir būtų praktiškai neįmanoma.
Taip, kasybos procesas suvartoja daug energijos. Bet tai ne klaida ar trūkumas – tai savybė. Būtent ta energija ir darbas daro bitkoinų tinklą saugų ir patikimą. Tai kaina už finansų sistemą, kuri veikia 24/7, nepriklauso nuo jokios vyriausybės ar įmonės ir kurią gali naudoti bet kas, bet kur pasaulyje.
Technologijos toliau tobulės – įranga taps efektyvesnė, kasybos operacijos – profesionalesnės, energijos šaltiniai – švaresni. Bet pagrindinis principas išliks tas pats: decentralizuotas skaičiavimo galios tinklas, kuris kartu palaiko vieną iš įdomiausių technologinių eksperimentų šiuolaikinėje istorijoje.