Lohkojen Louhinta

Louhintaprosessi Bitcoinissa ja muissa kryptovaluutoissa on keskeinen mekanismi, jolla on kaksi pääasiallista tarkoitusta:

• Uusien tapahtumien lisääminen lohkoketjuun, niiden turvaaminen ja validointi;
• Uusien bitcoinien tuominen kiertoon.

Seuraava yhteenveto kertaa tähän asti käsitellyt keskeiset kohdat ja tarjoaa yksityiskohtaisemman katsauksen siihen, miten louhintaprosessi toimii:

1. Tapahtumien vahvistaminen

Louhijat aloittavat prosessin keräämällä tapahtumia Bitcoin-verkon muistialtaasta. Nämä ovat käyttäjien tekemiä tapahtumia, jotka odottavat vahvistusta ja lisäämistä lohkoketjuun. Louhijat valitsevat, mitkä tapahtumat sisällytetään seuraavaan lohkoon muun muassa tapahtumamaksujen perusteella; korkeammat maksut omaavat tapahtumat priorisoidaan yleensä. Kun louhija on valinnut tapahtumat, hän kokoaa ne lohkoksi.

Seuraava kuva havainnollistaa tätä käsitettä:

Ensimmäiseksi käyttäjät (oletetaan, että käyttäjiä on 'n') lähettävät omat transaktionsa, joihin jokaiseen on liitetty maksu, jonka käyttäjä on valmis maksamaan transaktion käsittelystä. Nämä transaktiot lähetetään muistialtaaseen (tunnetaan myös nimellä mempool), joka on odotusalue transaktioille ennen kuin louhijat vahvistavat ne. Muistialtaassa olevat transaktiot merkitään Tx1:stä Txm:ään, missä 'm' voi olla mikä tahansa määrä altaassa odottavia transaktioita. Lopuksi louhijat valitsevat transaktioita muistialtaasta uuteen lohkoon sisällytettäväksi niiden maksujen perusteella.

2. Proof of Work -ratkaisun löytäminen

Louhinnan ydinprosessi sisältää kryptografisen pulman ratkaisemisen, jota kutsutaan nimellä proof of work (PoW). Tämä pulma vaatii merkittävää laskentatehoa ja on tarkoituksella vaikea ratkaista, mutta helppo verkon tarkistaa. Pulma edellyttää hajautusarvon (hash) tuottamista, joka on tietyn tavoitearvon alapuolella.

Nonce on luku, jota louhijat muuttavat jokaisella yrityksellä ratkaista pulma. Muuttamalla noncea ja hajauttamalla lohkon tietoja louhijat saavat jokaisella kierroksella erilaisen hajautusarvon.

Tavoitteena on löytää nonce, joka tuottaa hajautusarvon, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin verkon asettama tavoitehajautus. Ensimmäinen louhija, joka löytää nonce-arvon, joka tuottaa kelvollisen hajautusarvon, saa oikeuden lisätä uuden lohkon lohkoketjuun.

3. Lohkon vahvistus ja palkkio

Kun louhija onnistuu ratkaisemaan pulman, hän lähettää uuden lohkon verkkoon muiden vahvistettavaksi. Muut verkon solmut tarkistavat lohkon oikeellisuuden, mukaan lukien tapahtumien ja hajautusarvon paikkansapitävyyden. Jos lohko on kelvollinen, se lisätään lohkoketjuun ja louhija saa palkkioksi vastaluotuja bitcoineja (lohkopalkkio) sekä tapahtumamaksut lohkoon sisältyvistä tapahtumista.

Kuten yllä on esitetty, prosessi on yksinkertainen. Kun lohko on louhittu, levitetty ja vahvistettu, se lisätään lohkoketjuun välittömästi viimeisimmän lohkon jälkeen.

Vaikeustason säätö

Bitcoin-verkko säätää louhintatehtävän vaikeustasoa automaattisesti noin kahden viikon välein eli jokaisen 2 016 lohkon jälkeen. Tämä säätö varmistaa, että uuden lohkon löytämiseen kuluva keskimääräinen aika pysyy noin 10 minuutissa riippumatta verkon kokonaislouhintatehosta. Jos verkkoon liittyy lisää louhijoita ja hash rate kasvaa, vaikeustaso nousee. Vastaavasti, jos louhijoita poistuu ja hash rate laskee, vaikeustaso laskee.