Từ khai thác có nguồn gốc từ một phép ẩn dụ cho tiền điện tử và do đó những người tham gia khai thác được gọi là thợ mỏ. Khi những người khai thác hợp tác để khai thác bằng cách chia sẻ tài nguyên, tổng sức mạnh tính toán của họ được gọi là nhóm khai thác. Khai thác là cốt lõi của cơ chế đồng thuận PoW. Ngoài việc đào ra những đồng tiền mới, khai thác còn là một cơ chế giúp xác minh tính hợp lệ của các giao dịch và duy trì an ninh mạng.

Quy trình và thuật toán khai thác

Lấy Bitcoin (BTC) làm ví dụ. Bitcoin là một mạng blockchain và tất cả các giao dịch và dữ liệu được lưu trữ dưới dạng khối. Thỉnh thoảng (khoảng 10 phút), một khối chứa các giao dịch được tạo ra trong mạng Bitcoin và quá trình tạo khối là quá trình khai thác. Trong quá trình này, các thợ mỏ cần giải các câu đố toán học phức tạp do mạng tạo ra.

Bài toán phức tạp này được xây dựng dựa trên hàm băm. Hàm băm là một khái niệm phức tạp trong mật mã. Hiện tại, chúng ta chỉ cần coi hàm băm như một hộp đen bí ẩn, bất kể bạn nhập thông tin vào nó ở định dạng nào, nó sẽ được xử lý (hoặc băm) thành một giá trị định dạng thống nhất, tức là giá trị băm.

Trong bối cảnh khai thác, thông tin đầu vào được gọi là nonce. Vì không gian giá trị của nonce rất lớn nên các thợ đào gần như không thể "đoán" nó mà không tính toán. Thợ đào nào "trả" nhiều nhất trong quá trình tính toán lặp đi lặp lại tiêu tốn nhiều thời gian và sức lực sẽ được công nhận là người chiến thắng. "Khoản thanh toán" này chính là khối lượng công việc (Work) trong cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW).

Người khai thác cần thực hiện các phép tính lặp lại (nghĩa là các phép tính lặp lại) thông qua chương trình khai thác để hoàn thành thành công thao tác và đào ra một khối mới. Nói một cách đơn giản, trong quá trình này, người khai thác cần thử từng câu trả lời đáp ứng yêu cầu từ lượng dữ liệu khổng lồ để tạo thành công các khối.

Phần thưởng khai thác

Người khai thác (hoặc nhóm khai thác) đầu tiên hoàn thành thành công hoạt động sẽ nhận được phần thưởng. Hiện tại, những người khai thác khai thác thành công một khối trong mạng Bitcoin sẽ nhận được 6,25 BTC. Số lượng Bitcoin được trao làm phần thưởng giảm một nửa cứ sau bốn năm, với việc giảm một nửa phần thưởng Bitcoin tiếp theo dự kiến sẽ xảy ra vào khoảng năm 2024.

Chi phí khai thác

Trong quá trình khai thác, cần có máy khai thác đắt tiền và phần cứng khác để chạy máy khai thác. chẳng hạn như điện và phí nhóm khai thác cùng nhau tạo thành chi phí. Trong số đó, chi phí tài nguyên được đầu tư để đạt được lợi thế về sức mạnh tính toán và tính toán hoàn chỉnh trước tiên chiếm phần lớn.

Tầm quan trọng của việc khai thác và những mối lo ngại mà nó đặt ra

Khai thác có thể mang lại nhiều thanh khoản hơn, đồng thời hỗ trợ xây dựng niềm tin trong các hệ thống phi tập trung và duy trì an ninh mạng thông qua chi phí cao cho việc làm xấu. Cụ thể, sự kết hợp giữa độ khó khai thác và cơ chế phần thưởng tương ứng mang lại cơ chế bảo mật cho mạng, tức là thông qua cạnh tranh sức mạnh tính toán hiệu quả giữa các thợ đào, mạng không cần phải thông qua các tổ chức tập trung (như ngân hàng ở thị trường truyền thống). ), việc xác minh và chuyển tiếp hồ sơ và dữ liệu giao dịch có thể được hoàn thành.

Đối với Bitcoin với nguồn cung tối đa cố định, khi số lượng Bitcoin chưa được khai thác ngày càng ít đi, sự cạnh tranh về sức mạnh tính toán khai thác ngày càng trở nên khốc liệt. Giờ đây, một cá nhân có sức mạnh tính toán thông thường không còn có thể khai thác Bitcoin, điều này mang lại rủi ro liên quan đến việc tập trung hóa.

Đồng thời, sức mạnh tính toán của các khối khai thác không thành công cũng như phần cứng và tài nguyên liên quan được đầu tư cũng được coi là "lãng phí không có lợi cho môi trường". Những yếu tố này đã khiến nhiều người tìm kiếm các giao thức đồng thuận bền vững và tiết kiệm năng lượng hơn bên cạnh sự đồng thuận PoW dựa trên khai thác, chẳng hạn như sự đồng thuận Proof of Stake (PoS).