Proces wydobywania bitcoinów to fundament bezpieczeństwa sieci, polegający na rozwiązywaniu złożonych problemów kryptograficznych przez komputery na całym świecie. Zasady działania tego systemu są precyzyjnie zaprojektowane: komputery, zwane koparkami, konkurują o znalezienie poprawnego skrótu (hasha) dla nowego bloku transakcji. Górnik, który pierwszy znajdzie rozwiązanie, otrzymuje nagrodę, która obecnie wynosi 3,125 BTC i jest halving co 210 000 bloków. Ten proces kopania nie tylko wprowadza nowe monety do obiegu, ale przede wszystkim zatwierdza i zabezpiecza wszystkie transakcje w łańcuchu bloków, uniemożliwiając ich zmianę.
Praktyczne wydobywanie bitcoinów dawno przekroczyło etap używania zwykłych komputerów PC. Dzisiejsze kopalnie kryptowalutowe to wyspecjalizowane centra danych wypełnione urządzeniami ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), zaprojektowanymi wyłącznie do obliczania funkcji hashującej SHA-256. Ich działanie opiera się na ogromnej mocy obliczeniowej, mierzonej w haszach na sekundę. Dla inwestora kluczowe jest zrozumienie, że opłacalność tego przedsięwzięcia zależy od czterech głównych czynników: ceny Bitcoina, kosztu energii elektrycznej (w $/kWh), wydajności sprzętu oraz aktualnego poziomu trudności sieci, który dostosowuje się co 2016 bloków, aby utrzymać średni czas tworzenia bloku na poziomie 10 minut.
Dla osób zainteresowanych wejściem w kopanie kryptowalut, bez konieczności inwestycji we własny sprzęt, istnieją realne alternatywy. Udział w puli wydobywczej (mining pool) pozwala łączyć moc obliczeniową z innymi górnikami, aby zwiększyć szanse na znalezienie bloku i dzielić się nagrodami proporcjonalnie do wniesionej mocy. Inną opcją jest zakup mocy obliczeniowej w formie usługi (cloud mining) od wyspecjalizowanych firm. Należy jednak dokładnie weryfikować wiarygodność takich podmiotów, ponieważ rynek ten jest podatny na oszustwa. Bezpośrednie kopanie bitcoinów wymaga dziś znacznego kapitału i dostępu do taniej energii, co sprawia, że dla wielu inwestorów bardziej opłacalny może być bezpośredni zakup i holdowanie aktywów na giełdzie.
Rozwiązywanie problemów matematycznych w procesie kopania
Proces wydobywania bitcoinów polega na rywalizacji o prawo do zatwierdzenia nowego bloku transakcji poprzez rozwiązanie konkretnego zadania kryptograficznego. To zadanie nie jest równaniem matematycznym w tradycyjnym rozumieniu, ale polega na znalezieniu określonego skrótu (hasha), który spełnia narzucone przez protokół warunki. Górnicy na całym świecie nieustannie generują i testują tryliony możliwych kombinacji (nonce), aby ich wynik mieszania był niższy od aktualnego celu sieci (target). Pierwszy, któremu się to uda, ogłasza swój blok pozostałym uczestnikom, a ci weryfikują poprawność jego pracy, co stanowi sedno działania kryptowaluty Bitcoin.
Kluczowe zasady tego procesu opierają się na właściwościach funkcji skrótu, która jest jednokierunkowa i deterministyczna. Oznacza to, że nie da się obliczyć prawidłowego wejścia na podstawie wyjścia, a każda zmiana nawet jednego bitu w danych wejściowych kompletnie zmienia wynikowy hash. To właśnie górnictwo bitcoin zabezpiecza sieć przed oszustwami, takimi jak podwójne wydatkowanie. Każda próba zmiany historii transakcji w łańcuchu wymagałaby ponownego wykonania całej pracy obliczeniowej dla wszystkich kolejnych bloków, co przy obecnej mocy obliczeniowej sieci jest praktycznie niemożliwe. Moc ta, mierzona w hashach na sekundę, bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo całego systemu.
Praktyczne wydobywanie bitcoinów przebiega dziś wyłącznie przy użyciu kopalni kryptowalutowych wyposażonych w specjalistyczne układy ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). Są to urządzenia zaprojektowane od podstaw wyłącznie do obliczania funkcji skrótu SHA-256, używanej przez Bitcoin, oferujące niewspółmiernie wyższą efektywność energetyczną niż komputery ogólnego przeznaczenia. Dla inwestora decydującego się na bezpośrednie działanie w kopania bitcoinów kluczowe są trzy czynniki: koszt energii elektrycznej (największy składnik kosztów stałych), wydajność sprzętu (TH/s) oraz jego cena. Rentowność operacji zależy od dynamicznie zmieniającego się stopnia trudności (difficulty) sieci, który dostosowuje się co 2016 bloków (około dwóch tygodni), aby utrzymać średni czas pomiędzy blokami na poziomie 10 minut, niezależnie od całkowitej mocy hashowania.
Nagroda za stworzenie bloku
Nagroda za blok stanowi podstawę ekonomiczną procesu wydobywania bitcoinów. Składa się z dwóch oddzielnych strumieni przychodów: stałej nagrody blokowej oraz opłat transakcyjnych od wszystkich operacji zawartych w danym bloku. Obecnie nagroda blokowa wynosi 6,25 BTC, lecz podlega ona mechanizmowi halvingu, który zmniejsza ją o połowę średnio co cztery lata. Kolejne cięcie spodziewane jest w 2024 roku, obniżając nagrodę do 3,125 BTC. To zaprojektowane w kodzie źródłowym Bitcoina ograniczenie emisji nowych monet jest kluczowe dla jego deflacyjnego charakteru.
Drugim filarem dochodu górników są opłaty transakcyjne. Użytkownicy sieci dobrowolnie je ustanawiają, aby zachęcić górników do uwzględnienia ich transakcji w następnym bloku. Wysokość opłaty zależy od aktualnego zatłoczenia sieci i rozmiaru transakcji w bajtach. Podczas okresów szczytowego ruchu opłaty mogą stanowić znaczącą część całkowitej nagrody, czasem nawet przewyższając wartość samej nagrody blokowej. Długoterminowo, po całkowitym wyemitowaniu wszystkich 21 milionów bitcoinów, opłaty transakcyjne staną się jedynym wynagrodzeniem za działanie górników, zabezpieczając sieć przed atakami.
Zasady przyznawania nagrody są nieubłagane: otrzymuje ją wyłącznie ten górnik lub pula górnicza, która jako pierwsza poprawnie rozwiąże problem kryptograficzny i zweryfikuje swój blok przed resztą sieci. Ten konkurencyjny wyścig sprawia, że działanie pojedynczych koparek często jest nieopłacalne, dlatego większość górników łączy swoje moce obliczeniowe w kopalnie (mining pool). W kopalni nagroda jest dzielona pomiędzy uczestników proporcjonalnie do wniesionej mocy haszującej, co zapewnia bardziej przewidywalny i stabilny strumień przychodów, choć pomniejszony o opłatę na rzecz operatora puli.
Weryfikacja transakcji w sieci
Proces weryfikacji transakcji bitcoin polega na ich grupowaniu, sprawdzaniu poprawności i kryptograficznym zabezpieczaniu w bloki. Gdy inicjujesz przelew kryptowalut, trafia on do tzw. mempool, czyli kolejki niepotwierdzonych transakcji oczekujących na przetworzenie. Węzły sieciowe (nodes) nieustannie sprawdzają każdą operację pod kątem zgodności z zasadami protokołu, weryfikując podpisy cyfrowe i uniemożliwiając podwójne wydatkowanie tych samych środków.
Wydobywanie bitcoinów, czyli mining, bezpośrednio łączy się z tym działaniem. Górnicy konkurują, aby zebrać zweryfikowane transakcje z mempool i utworzyć z nich nowy blok. Kluczowym elementem tego procesu jest znalezienie przez systemy górnicze poprawnego hasha dla bloku, co wymaga ogromnej mocy obliczeniowej. Ten hash działa jak pieczęć zatwierdzająca, która permanentnie łączy blok z łańcuchem, czyniąc zapis transakcji nieodwracalnym.
Sieć automatycznie dostosowuje trudność obliczeń potrzebnych do wydobywania bitcoinów, aby średni czas tworzenia bloku wynosił około 10 minut. Zasady funkcjonowania sieci Bitcoin gwarantują, że po dodaniu kilku kolejnych bloków na danym bloku, transakcje w nim zawarte uznaje się za ostatecznie potwierdzone. Działanie kopalni bitcoinów i całego procesu kopania zapewnia więc nie tylko wprowadzanie nowych monet do obiegu, ale przede wszystkim utrzymanie zdecentralizowanej i odpornej na manipulacje księgi transakcji dla wszystkich kryptowalut opartych na tym modelu.