Найденные блоки биткоин что это

Найденные блоки биткоин что это

Понравилась статья? Поделись:

Блок — перманентно записываемые файлы в сети Bitcoin, содержащие информацию о произошедших транзакциях. Блок — это запись части или всех недавних транзакций, которые еще не были записаны в предыдущие блоки. Практически во всех случаях блоки добавляются в конец цепи, которая содержит все транзакции и носит название block chain («блокчейн»). Когда блок добавлен в конец цепи, он не может быть изменен. Каждый блок содержит информацию обо всём, что произошло в предыдущих блоках, перед тем как он был создан.

Содержание

Строение блока [ править ]

Поле	Описание	Размер
Magic no.	Значение всегда равно 0xD9B4BEF9	4 байта
Размер блока (blocksize)	Число последующих байтов, оставшихся до конца блока	4 байта
Заголовок блока (blockheader)	Состоит из 6-ти компонентов	80 байтов
Счётчик транзакций (transaction counter)	Положительное целое число VI = VarInt	1-9 байтов
Транзакции (transactions)	Список транзакций	Множество транзакций

Что такое блок? [ править ]

Каждый блок, помимо остальных компонентов, содержит в своем заголовке запись о нескольких или всех последних транзакциях и запись о блоке, который шел непосредственно перед текущим. Для создания нового блока майнеру необходимо решить на своём оборудовании задачу, которую выдает сеть. У каждого блока — свое уникальное решение, которое так же записывается в заголовок блока. Эта задача сложна для решения и занимает большое количество времени, но как только один из пользователей (майнеров) решает задачу, остальная сеть очень быстро подтверждает, что решение верно. Существует несколько решений для каждого блока – достаточно найти хотя бы одно из них.

Так как за нахождение блока выдается награда в 12.5 BTC, блок так же содержит Bitcoin-адрес, на который отправлена награда. Запись об этой транзакции называется – generation transaction, т.е. транзакция создания Bitcoin, в списке транзакций блока она всегда находится на 1м месте. Bitcoin транзакции транслируются на всю сеть отправителем – узлы собирают информацию о них и, руководствуясь определенными условиями, включают их в найденный блок.

Сложность [ править ]

Сложность задачи регулируется сетью Bitcoin таким образом, чтобы, в среднем, находилось 6 блоков в час (1 блок в 10 минут). Каждые 2016 блоков (примерно каждые 2 недели) в сети меняется сложность – каждый Bitcoin клиент сравнивает, насколько быстрее (медленнее) находились блоки по сравнению со стандартными значениями и, на основании этих данных, происходит регуляция сложности в большую (меньшую) сторону.

Форк [ править ]

Так как каждый блок имеет в своем заголовке отсылку к предыдущему, можно сказать, что они образуют цепь. Существует вероятность, что эта цепь может разделиться, например, если 2 майнера найдут решение для нового блока в одно и то же время. Bitcoin сеть настроена таким образом, что бы решать подобные разветвления цепи в кратчайшие сроки, оставляя лишь одну ветку. Вознаграждение за блок, который был заброшен, не начисляется.

Bitcoin-клиент воспринимает верной самую длинную цепь блоков. «Длина» всей цепи блоков рассчитывается как сумма сложностей всех блоков в этой цепи, а не как сумма количества блоков. Подобный способ расчета не позволяет кому-либо сделать «главной» цепь с большим количеством блоков маленькой сложности, что позволяет избежать подделки транзакций.

Источник

Инструкция по добыче одного блока биткоина

Рассмотренное ранее определение термина «блокчейн» практично и емко повествует об основных характеристиках технологии. Вместе с тем мы знакомимся с идеями практического применения данной системы в реальных условиях, будь то бизнес или государственный аппарат.

Но чтобы лучше разбираться в нюансах майнинга криптовалют, необходимо рассмотреть блокчейн как структуру и изучить каждый отдельный его аспект: что такое блоки, откуда они берутся и как найти хотя бы один блок самостоятельно.

Что такое блок

Начнем с того, что блокчейн (Block — блок, chain — цепь) — это децентрализованная база данных, которая предназначена для хранения последовательных блоков с набором характеристик (версия, дата создания, информация о предыдущих действиях в сети). Аналоговым примером его структуры представляется бесконечно длинная металлическая цепь, в которой нельзя разорвать или поменять местами звенья.

Блоки, найденные майнерами, и есть те самые звенья. При создании блока в нем делается запись обо всех предыдущих действиях и транзакциях, затем он запечатывается и сохраняется в блокчейн на тысячах клиентских устройств в сети. Таким образом, мы не сможем отредактировать, удалить или переместить их. Только найти и добавить следующие. В этом и скрыта вся прелесть технологии.

Зачем искать блоки

Майнинг — это простейший перебор миллионов комбинаций кода, среди которых скрыто верное и уникальное значение (хэш) для каждого нового блока в сети. Поэтому, чтобы их находить, а, следовательно, подтверждать транзакции и поддерживать работу блокчейна монеты, необходимы постоянные и непрерывные вычисления.

Впрочем, разработчики пытаются оптимизировать алгоритмы добычи или вообще избавиться от классического майнинга и изменить способ подтверждения транзакций с помощью PoS системы. Ведь на поиск биткоинов уходит невероятное количество энергии. Если взять за среднее значение показатели мощности и энергопотребления ASIC-майнера Antminer S9, то на данный момент сеть биткоина потребляет около 5 ГВт электроэнергии в час.

Немного теории

Пока не будем вдаваться в числовые подробности, а разберемся с тем, как происходит добыча блоков. Перед майнером стоит задача решить математическую головоломку, чтобы быстрее всех разгадать ключ к блоку и вычислить подходящий криптографический код. С помощью сверхбыстрого (об этом мы еще поговорим) перебора комбинаций находится ключ nonce (number only used once), который откроет правильный хэш блока. Соответственно, чем быстрее сеть (так мы называем совокупность всех майнерских мощностей в сети монеты) решает такие задачи, тем быстрее находятся блоки. Так выглядит хэш блока биткоина:

Для справки: количество нулей bits в начале хэша регулируется автоматически для уравнивания сложности сети. Это необходимо, чтобы ограничить эмиссию монеты. Так как эмиссия биткоина ограничена объемом монет в 21 миллион, возникает необходимость регулировать и ограничивать количество добываемых блоков в сети. Это и есть сложность майнинга. Математический расчет показал, что последний биткоин будет добыт в 2140 году. Так, Сатоши Накамото, создатель биткоина, первым предложил внедрить алгоритм увеличения сложности поиска блока в сети. То есть чем больше майнеров присоединяются к добыче, тем сильнее система закручивает гайки.

Математическая задача

Возникает вопрос: если вычисления выполняются по инструкции, почему бы нам не попытаться найти блок вручную? Довольно простой алгоритм SHA256 можно повторить на бумаге, как это сделал в своем блоге американский энтузиаст-разработчик Кен Ширрифф.

Для криптографического перемешивания используются входные данные весом в 512 бит, которые впоследствии разделяются и образуют результат в 256 бит. Вычисление поделено на раунды, как на картинке ниже. Каждый такой раунд выполняется в 64 прохода.

После прохождения 64 кругов подбора на выходе получится уникальный код для шифрования свежего блока. Этот процесс довольно прост с точки зрения математических расчетов, но очень объемен и его практическое применение возможно лишь с учетом того, что каждый такой раунд будет выполняться молниеносно. Да, вручную такая задача решаема, но бессмысленна, ведь подсчет всего одного раунда будет длиться намного дольше, чем майнеры найдут валидный блок.

Так или иначе, каждый может попробовать себя в роли настоящего гения криптографии и найти блок биткоина на бумаге. Кен Ширрифф поделился знаниями и записал практическую часть процесса на видео.

Кратко разберем происходящее. Слова от A до H выписаны в столбик. Каждое из них записано в шестнадцатеричной системе, затем их переводят в двоичную. Итог maj находится под C, сдвиги и 0 записаны над шестнадцатеричным видом A. Функция выбора записывается под G, и, наконец, соответствующие сдвинутые версии E и значение после блока 1 идут над строкой с E. В нижнем правом углу выполняем сложение, результат которого необходим для вычисления следующих A и E. Справа сверху расположили новое значение A, а посередине — новое E.

Один раунд алгоритма вычисления блока выглядит следующим образом:

После таких круговых вычислений мы получаем заветный набор цифр и букв, который и будет настоящим блоком. Эти примеры могут показаться сущим пустяком для компьютерного интеллекта, но в случае с майнингом такое решение вполне оправдано отказоустойчивостью и энергоэффективностью оборудования.

Почему так сложно найти блок

Далеко позади остались времена, когда можно было майнить биткоин видеокартой и мощным процессором. Сложность сети возросла так сильно, что на поиск одного блока в сети требуется огромная вычислительная мощность, а награда за него и вовсе уменьшилась с 25 до 12.5 биткоина. А в 2009 году за блок отдавали целых 50 монет! К 2020 году ожидается очередное двукратное снижение награды. Несмотря на автоматическую подстройку сети, алгоритмы математических расчетов остаются прежними как для биткоина, так и для любой PoW (Proof of Work) монеты.

Рассмотрим сеть биткоина в цифрах. В качестве эталонных значений возьмем характеристики ASIC Antminer S9j для майнинга биткоина, который умеет обрабатывать около 15 терахэшей, то есть ровно 15,000,000,000,000 хэшей, в секунду. Получается, что такая небольшая «машинка» сможет посчитать пример из видео 15 триллионов раз в секунду! Это невероятно для человеческого мозга, но крайне мало для майнинга и сети биткоина.

Сегодня хэшрейт сети биткоина перешагнул отметку в 50,000,000,000 GH/s. А это уже цифра космических масштабов — 50,000,000,000,000,000,000 хэшей в секунду. Пятьдесят квинтиллионов! Для сравнения, диаметр Млечного Пути составляет почти квинтиллион километров. А до ближайшей галактики нам лететь 25 квинтиллионов километров.

Между прочим, в Китае уже начали тестирование новейшего суперкомпьютера Sunway, который сможет выполнять квинтиллион операций в секунду.

Источник

Как создается блок Bitcoin и кто забирает награду за блок

В мае 2017 года сеть Биткоин столкнулась с серьезным вызовом. Количество неподтвержденных транзакций в мемпуле достигло значения 200 тысяч, а общий объем необработанных данных превысил 120 Мб. Учитывая, что 1 блок в сети биткоин равен 1 Мб, а среднее время его создания – около 10 минут , очередь из 120 блоков растянулась на несколько суток, поскольку постоянно прибывали новые и новые неподтвержденные транзакции.

За счет увеличения комиссий при переводе удалось временно снизить количество необработанных транзакций в очереди, но эта мера, конечно же, не могла считаться устойчивой. И тем более удивительно, что майнеры время от времени находят и закрывают пустые блоки, то есть вместо полного их заполнения до 1 Мб, или 4-5 тысяч транзакций, блок не содержит никакой связанной с транзакциями информации .

В какой-то момент количество пустых блоков достигало четверти от всех сгенерированных системой блоков, причем они продолжали создаваться даже при перегруженности мемпула десятками тысяч неподтвержденных транзакций.

По статистике, представленной Bitfury, в конце 2015 год генерировалось более двухсот пустых блоков ежемесячно, к концу 2016 год их число упало до нескольких десятков. Улучшения связаны с усовершенствованием архитектуры, позволившей увеличить скорость обработки транзакций, однако пустые блоки всё же продолжают создаваться.

В чем же здесь дело? Попробуем разобраться.

Как создается блок Bitcoin?

Каждый новый блок является элементом цепи блокчейн , который содержит набор записей о выполненных операциях в сети, которые являются новыми с точки зрения предыдущей цепи. Новый блок добавляется в конец блокчейна, он содержит в том числе информацию и о предыдущем состоянии цепочки, и какие-либо дальнейшие изменения его структуры невозможны.

То есть непрерывная цепь блоков – это своеобразная книга учета, куда записываются все операции , которые когда-либо были совершены в системе. Любой пользователь должен быть уверен, что система учета не подделана. Как формируется такая уверенность?

В структуру блока входит заголовок — персональное решение для блока, и его поиском занимаются майнеры. Они берут из блока информацию и начинают её обрабатывать, совершая некие математические операции, чтобы в итоге получить короткую последовательность букв и цифр, отвечающую заранее заданным свойствам. Эта последовательность называется хэш.

Для того, чтобы блок получил возможность быть записанным в цепочку blockchain, требуется найти особый параметр хеша, показатель которого ниже заранее заданного значения. Пока майнер не нашел этот параметр путем случайного перебора — блок находится в работе.

Если же майнер наконец задачу решил, то он сообщает всей сети о получении нового блока. Найденный блок проверяется полными узлами сети, и после проверки включается в блокчейн. Для «подгонки» скорости обработки к росту мощности всей вычислительной сети каждые 2016 блоков происходит перечет сложности, чтобы время на поиск нового блока было примерно равно 10 минутам.

Вот так выглядит создание нового блока. Найденный в процессе пересчёта хэш последнего блока становится своеобразной «печатью», то есть он запечатывает блок и подтверждает достоверность всей предшествующей цепи. Если кто-то попытается провести фиктивную транзакцию, изменив один из блоков, то его хэш изменится, и подделку тут же обнаружит любой, кто пересчитает хэш этого блока.

Теперь кратко опишем структуру блока.

Структура блока Bitсoin

Блок состоит из заголовка и перечня операций.

Заголовок, как уже знаем, содержит хэш (создан по алгоритму SHA-256), также в него включается свойство хэша предыдущего блока, что создает непрерывную преемственность между блоками сети, перечень хэшей операций, величина блока и т.д.

Особе место занимает параметр Bits – сокращенный вариант значения хэша. Блок будет добавлен к цепи только в том случае, когда майнеры подберут хэш размером менее bits.

Итак, заголовок уникален и защищает блок от подделки. Наполняется же блок перечнем транзакций, каждая из который показывает источник и получателя перевода.

Получатель идентифицируется с помощью публичного (открытого) ключа, при этом создается новая операция, в которой используются деньги, подтвержденные в одной из прошлых транзакций. Для подтверждения права владения используется цифровая подпись, которая заверяет абсолютно каждую операцию в сети.

Конечно, структура сети bitcoin выглядит сложной, особенно для новичка, но по мере погружения в суть её работы начинает проявляться творческий гений её создателя, впервые в истории решившего задачу недостатка безопасности. Биткоин нельзя скопировать или использовать дважды, а вероятность атаки на сеть стремится к нулю, поскольку атакующий должен иметь в своем распоряжении мощность большей части узлов сети, что при децентрализованном характере сети становится крайне затруднительным.

Итак, мы подходим к самому главному. Как же построена работа майнера и за что он получает оплату?

Размер блока и награда майнера

Если система в целом платит за выполнение определенных действий, то пулы будут совершать эти действия, чтобы получить оплату. Этот механизм выглядит следующим образом.

Майнер (майнинг-пул) получает оплату за произведенную работу из двух источников:

• Во-первых, это награда за нахождение нового блока, которая на данный момент составляет 12.5 BTC (в 2020 году произойдет уполовинивание награды).
• Во-вторых, как только майнер находит новый блок, он автоматически получает плату за все транзакции, которые включены в этот блок.

На заре развития биткоина блоки заполнялись далеко не полностью, зачастую содержали менее 10 транзакций, однако по мере роста популярности сети заполняемость блоков тоже стала расти, что привело к росту очереди необработанных транзакций. Для повышения скорости прохождения транзакций начали применять повышенную комиссию, что привело к другой проблеме – невозможности использовать биткоин для небольших платежей.

Были предложены множество вариантов решения этой проблемы, от увеличения блоков до создания протоколов более высокого уровня, используемых поверх протокола биткоина. До недавнего времени разработчики склонялись к использованию доработанного протокола Segregated Witness (SegWit), который получил название Segwit2x. С помощью него часть информации должна была быть вынесена за пределы блока, то есть храниться отдельно от цепочки блокчейна, а размер самого блока – увеличиться до 2 Мб, что теоретически позволяло заметно ускорить прохождение транзакций и повысить анонимность.

Однако запланированный на 16 ноября хардфорк не состоялся, поскольку после опубликования его кода сообществу так и не удалось прийти к единому мнению.

Откуда же берутся пустые блоки?

Майнер, как подсказывает логика, должен стремиться включать в новый блок максимальное количество транзакций, так как в этом случае растут его доходы. Тем более удивительно видеть пустые блоки, создаваемых при майнинге. Откуда же они берутся?

Предположим, что майнер нашел хэш очередного блока, назовем его N . Тогда он сразу же, чтобы не простаивали мощности, должен приступить к поиску блока N+1. В то же время майнер должен передать блок N другим участникам сети, которые должны его загрузить и проверить включенные в блок транзакции . Соответственно, майнер в этот момент решает одновременно две задачи – проверку транзакций блока N и поиск блока N+1.

Если майнер найдет блок N+1 еще до того, как будет проверен блок N – он имеет право заполнять его транзакциями? Нет, не имеет. Ведь в этих новых транзакциях могут оказаться такие, которые опираются на транзакции включенные в блок N, который еще не подтвержден. Даже если в мемпуле скопилась очередь из большого количества неподтвержденных транзакций, которые необходимо включать в блок N+1, майнер не может этого сделать, пока не прошло подтверждение блока N. А раз так, то майнер закрывает блок N+1 пустым , в нем будет только одна coinbase-транзакция, которая формируется автоматически и несет в себе информацию о вознаграждении за создание блока. Получает вознаграждение и приступает к поиску блока N+2.

Вот откуда берутся пустые блоки – так устроен алгоритм работы блокчейн . Пустые блоки получаются из-за несовпадения скоростей подтверждения блоков и поиска следующих, поэтому работы по усовершенствованию архитектуры сети не прекращаются ни на мгновение.

Решение проблемы

Итак, основная проблема, которая приводит к созданию пустых блоков – это скорость обмена информацией . Каждый новый блок должен быть «представлен» пулом другим полным узлам сети, которые, в свою очередь должны его себе загрузить, а скорость загрузки у всех разная, после чего проверить все транзакции в этом блоке. Все эти операции требуют времени.

На момент написания статьи количество неподтверждённых транзакций превышало 160 тысяч, а объем необработанных данных – 117 Мб.

На 2018 год запланировано внедрение сразу нескольких технологических решений, способных разгрузить сеть биткоина и увеличить скорость транзакций.

На май запланирован выход Bitcoin Core 0.16 , в который будет внедрен новый формат адреса от разработчика Blockstream Питера Уилля, известный как bech32 , который позволит ограничить ошибки от опечаток и снизить риски.

Протокол SegWit получит наконец широкое распространение и позволит снизить стоимость комиссий и время подтверждения транзакций.

Также ожидается внедрение (уже в ближайшее время) протокола Lightning network , который представляет собой решение второго уровня и способен резко снизить стоимость транзакций, а подтверждение сделать почти мгновенным. По словам разработчиков, данные решение способно значительно улучшить работу сети.

Еще одно интересное решение связано с использованием сайдчейнов – альтернативных блокчейнов с монетами, которые привязаны к биткоинам . Они могут предложить быстрое подтверждение, использование смарт-контрактов и множество других удобств. На стадии бета-тестирования находится проект Liquid , разработанный Blockstream, который уже сейчас используется для совершения мгновенных транзакций между биржами , и уже в текущем году может выйти стабильная версия 1.0.

Кроме того, на заключительной стадии находится сразу несколько проектов, призванных повысить анонимность переводов:

• подписи Шнорра;
• конфиденциальные транзакции;
• Rootstock – сайдчейн биткоина.

Об этих технологиях более подробно рассказывали в обзоре биткоине, перспективы Топовой криптовалюты стоит знать наизусть.

2018 год способен стать годом прорыва для самой главной криптомонеты мира. Успешная работа сообщества повысит надежность, анонимность, масштабируемость сети и позволит значительно сократить время подтверждения транзакций и комиссий за переводы. Биткоин сделает еще один шаг к мировому признанию.

Хотите зарабатывать на крипте? Подписывайтесь на наши Telegram каналы!

Источник