Khai thác Bitcoin là quá trình khám phá các khối mới, xác minh các giao dịch và thêm chúng vào chuỗi khối Bitcoin. Vậy điều này có ý nghĩa gì, nó hoạt động như thế nào và tại sao nó lại quan trọng?
Theo nghĩa truyền thống, khai thác Bitcoin bao gồm các bước tương tự như khai thác tài nguyên khoáng sản; cụ thể là đòi hỏi một lượng lớn thời gian, năng lượng và tiền bạc để khám phá ra điều gì đó trước khi những người khác làm. Trong khi người khai thác vàng sử dụng các loại máy móc hạng nặng thì người khai thác Bitcoin sẽ sử dụng dàn máy tính với cấu hình cực mạnh để “khám phá” các khối mới để thêm vào chuỗi khối Bitcoin.
Một khi một block mới được khai thác, người khai thác thành công được cấp quyền điền vào block đó một dữ liệu giao dịch mới. Đổi lại cho việc dành thời gian và công sức để thực hiện quá trình khai thác, những người thành công sẽ nhận được một lượng thưởng Bitcoin mới miễn phí, cũng như bất kỳ khoản phí nào liên quan đến các giao dịch mà họ lưu trữ trong các khối mới.
Quá trình khai thác là cách dữ liệu giao dịch mới được thêm vào chuỗi khối Bitcoin và điều chỉnh cách các đồng Bitcoin mới đi vào lưu thông.
Các thợ đào khai thác Bitcoin như thế nào?
Để xác thực và thêm các giao dịch mới vào blockchain, các thợ đào phải cạnh tranh với nhau bằng cách sử dụng thiết bị máy tính chuyên dụng. Họ sử dụng thiết bị của mình để tạo ra các dòng mã có độ dài cố định được gọi là “hàm băm”. Để khám phá khối tiếp theo, họ phải tạo một hàm băm có số lượng bằng hoặc cao hơn ở phía trước của nó so với “băm mục tiêu”
“Băm mục tiêu” là mã thập lục phân 64 chữ số (bao gồm các số 0-9 và các chữ cái A-F) mà tất cả các thợ đào cố gắng để khớp ngay sau nó để khám phá block tiếp theo.
Tại điểm bắt đầu, tất cả các thợ đào lấy dữ liệu từ khối trước đó, được gọi là “tiêu đề khối” – chứa những thứ như dấu thời gian của khối, hàm băm của dữ liệu khối trước đó và một khoảng trống được gọi là “mật mã nonce. ” Hầu hết dữ liệu trong tiêu đề khối là cố định, có nghĩa là không thể thay đổi, ngoại trừ nonce. Nonce có nghĩa là “một số chỉ được sử dụng một lần” và là một phần của tiêu đề khối trước đó mà các thợ đào được phép chỉnh sửa. Hãy nhớ rằng, chỉ cần một thay đổi nhỏ của đầu vào cũng sẽ tạo ra một mã băm hoàn toàn khác.
Phần khó ở đây là các hàm băm được tạo hoàn toàn ngẫu nhiên, có nghĩa là người khai thác không thể biết các hàm băm sẽ như thế nào trước khi họ tạo chúng. Vì vậy, nó chỉ đơn giản là trường hợp thử và sai cho đến khi ai đó khớp được giá trị nonce – được gọi là “golden nonce”.
Đây là lý do tại sao các thợ đào phải đầu tư vào các thiết bị máy tính tiêu tốn nhiều năng lượng, đặc biệt là các máy khai thác mạch tích hợp (ASIC), nó có thể tạo ra hàng nghìn tỷ băm mỗi giây.
Cách hiểu đơn giản hơn về khai thác Bitcoin là tưởng tượng mỗi khối mới là một chiếc rương kho báu với một ổ khóa số của riêng nó. Để nhận được phần thưởng Bitcoin miễn phí bên trong và giành quyền thêm dữ liệu giao dịch mới vào đó (và thu các khoản phí liên quan), bạn phải liêu tục thử từng số (the nonce) cho đến khi mở được ổ khóa (băm mục tiêu).
Đây là ví dụ về việc một băm mục tiêu trông như thế nào:
0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee
Hàm băm là gì?
Hàm băm là một hàm mật mã toán học, chuyển đổi dữ liệu đầu vào thành một mã có độ dài cố định. Hãy suy nghĩ hàm băm là kỹ thuật mã hóa dữ liệu (đầu vào) thành một mã 64 ký tự (đầu ra), thông qua phương pháp toán học gọi là “hash function”.
Những hàm băm mật mã cũng giống như những hàm băm thông thường, nhưng mang trong mình một số đặc điểm khác, quan trọng nhất là không thể đảo ngược. Điều này có nghĩa là khi bạn có trong tay giá trị sau khi băm (đầu ra), bạn không thể biết giá trị ban đầu là gì (đầu vào). Điều này đơn giản như việc bạn uống một cốc sinh tố hỗn hợp rất ngon nhưng không thể nào liệt kê tất cả nguyên liệu của nó vậy. Mỗi hàm được tạo ra hoàn toàn duy nhất, có nghĩa là không thể tạo ra cùng một hàm băm với hai đầu vào khác nhau.
Trong trường hợp của Bitcoin, blockchain sử dụng Secure Hash Algorithm 256 hay SHA 256 để tạo đầu ra dài 256 bit hay 64 ký tự, bất kể kích thước của đầu vào như thế nào.
Phần thưởng cho những thợ đào chiến thắng
Đối với mỗi khối mới được thêm vào blockchain, tập hợp các quy tắc được lập trình trong Bitcoin sẽ phát hành một lượng cố định các đồng tiền mới được đúc cho người khai thác thành công.
Một trong những giải pháp được lập trình do Satoshi Nakamoto đưa ra nhằm giảm đều đặn số lượng Bitcoin được phát hành theo thời gian, số tiền được trao cho các thợ đào sẽ bị cắt giảm khoảng 4 năm một lần, hoặc 210.000 khối, trong giai đoạn được gọi là “Bitcoin Halving”. Năm 2009, phần thưởng một khối là 50 BTC. Con số này đã giảm xuống còn 25 BTC vào năm 2013. Lần giảm một nửa gần đây nhất xảy ra vào năm 2020, phần thưởng giảm từ 12,5 BTC xuống 6,25 BTC.
Lưu ý rằng Bitcoin có giới hạn nguồn cung tối đa là 21 triệu coins và chúng ta đã có 18,7 triệu coins đang lưu hành. Phần thưởng khối sẽ không còn được phân phối sau khi 21 triệu BTC đã được phát hành ra thị trường. Khi điều này xảy ra, các thợ đào sẽ chỉ có thể kiếm được phần thưởng từ phí giao dịch Bitcoin.
Ngay cả với sự kết hợp của hai nguồn doanh thu này, không phải mọi thợ đào đều tạo ra lợi nhuận. Để đủ sống, thu nhập của các thợ đào phải cao hơn số tiền cho chi phí điện và bảo trì các giàn thiết bị đào của mình. Ngoài ra, khi độ khó khai thác tăng lên, các hoạt động khai thác buộc phải mở rộng hoặc nâng cấp thiết bị của họ để duy trì lợi thế cạnh tranh.
Những khó khăn trong quá trình khai thác Bitcoin
Một điều quan trọng cần biết về Bitcoin là khi Satoshi Nakamoto tạo ra giao thức, họ đã lập trình thời gian khám phá một khối mới là 10 phút. Điều này có nghĩa là sẽ mất khoảng 10 phút để người thợ đào tạo thành công mã băm để khám phá khối tiếp theo.
Vậy làm thế nào để đảm bảo các khối mới được khám phá sau mỗi 10 phút?
Giao thức Bitcoin có khả năng tự động tăng hoặc giảm độ phức tạp của quá trình khai thác tùy thuộc vào việc các khối được tìm thấy nhanh hay chậm.
Mỗi hai tuần, giao thức Bitcoin tự động điều chỉnh “băm mục tiêu” để các thợ đào tìm khối mới khó hơn hoặc dễ hơn. Nếu quá lâu (quá mười phút), độ khó sẽ phải điều chỉnh xuống, ít hơn mười phút, nó sẽ được điều chỉnh lên. Cụ thể hơn, giao thức sẽ tăng hoặc giảm số không ở phía trước. Điều này nghe có vẻ đơn giản, nhưng chỉ cần thêm một số không vào mã băm mục tiêu cũng làm cho đoạn mã khó đánh hơn nhiều.
Cuộc đàn áp vào năm 2021 đối với các hoạt động khai thác Bitcoin ở Trung Quốc đã khiến Bitcoin mất phần lớn số lượng thợ đào. Điều này lại mang đến cho những người khai thác Bitcoin còn lại doanh thu tăng đáng kể.
Mặc dù việc tích cực tham gia Bitcoin có thể là một phi vụ kinh doanh béo bở, nhưng các yêu cầu về năng lượng và phần cứng thường hạn chế khả năng sinh lời của nó – đặc biệt đối với những người khai thác có nguồn lực hạn chế.
