Mining is een cruciaal proces dat bestaat uit het oplossen van complexe cryptografische puzzels, om zo transacties goed te keuren en toe te voegen aan de blockchain. Technisch gezien is mining geen officiële term. Het is een naam voor het verificatieproces van transacties in blockchains, die gebruik maken van het Proof of Work consensus mechanisme. Het bekendste voorbeeld van een blockchain dat gebruik maakt van Proof of Work is Bitcoin.
Het verificatieproces om transacties te bevestigen gebeurt met miners. . Miners (machines die aan het minen zijn) zijn daarmee in competitie met elkaar. Degene die de cryptografische puzzel als eerste oplost, krijgt een beloning. Elke succesvolle verificatie heeft zo als gevolg dat nieuwe crypto munten in circulatie komen.
Wat is mining?
Het minen van cryptocurrency’s draait voornamelijk om het valideren van transacties en toevoegen van nieuwe blokken aan de blockchain. Middels het verifiëren van transacties via mining, worden dubbele uitgaven en dus incorrecte balansen, voorkomen. Als beloning voor dit werk krijgen miners nieuwe munten die vervolgens in circulatie komen.
Transacties vastleggen
Net zoals bij fiat valuta moet het digitale grootboek, de zogenaamde blockchain, bijgewerkt worden wanneer iemand cryptocurrency uitgeeft. Bij de ene rekening wordt er een bedrag afgeschreven, waarna dit bij de andere rekening wordt bijgeschreven. Bij fiat valuta is het de bank die als een centrale partij de transacties controleert. Cryptocurrency is echter gedecentraliseerd. Dit betekent dat niet één specifieke instantie alle controles uitvoert. De controle van transacties gebeurt door een netwerk van computers over de hele wereld, de miners. Elke transactie wordt door de miners gecontroleerd en vastgelegd in een blok. Alle blokken samen vormen de blockchain.
Miners verzamelen alle geldige transacties die in het netwerk worden uitgevoerd en registreren deze transacties in een blok. Om een blok toe te voegen aan de blockchain moet een miner een complexe cryptografische puzzel oplossen. Deze complexe cryptografische puzzel is de ‘Proof of Work’ (PoW) hash-functie. De uitkomst van de Proof of Work functie wordt toegevoegd aan het block.
Hoe groter de rekenkracht van de miner, hoe sneller de miner een geldige Proof of Work hash-functie kan vinden en een blok kan toevoegen aan de blockchain. De rekenkracht van een miner is belangrijk want alleen de eerste miner die er in slaagt om een blok toe te voegen, krijgt een beloning.
De rekenkracht van een miner is afhankelijk van de hardware. Niet de processor, maar de videokaarten doen het zware rekenwerk. De prijs van een krachtige videokaart is hoog waardoor het opstarten van een eigen miner duur wordt door hardware en energie.
Voorkomen van dubbele uitgave
Een dubbele uitgave is wanneer de eigenaar van een cryptocurrency één cryptomunt twee keer uitgeeft. In het geval van fiat valuta is dit onmogelijk. Wanneer een munt of biljet eenmaal is uitgegeven, dan is het geld ook daadwerkelijk in bezit van de nieuwe eigenaar. Met cryptomunten bestaat dit gevaar ook. Een eigenaar van crytomunten kan een digitale kopie maken van de munt. De eigenaar geeft dan de kopie uit terwijl de originele cryptomunt in de wallet van de eigenaar blijft zitten.
Bij het uitgeven van fiat valuta kan dit ontdekt worden door te kijken naar het serienummer op beide biljetten. Als deze hetzelfde zijn, dan is één van de biljetten vals. Een miner doet ook zoiets. Elke transactie wordt gecontroleerd en geregistreerd om te garanderen dat dezelfde munt niet twee keer uitgegeven kan worden. Miners zijn zo samen verantwoordelijk voor de beveiliging van het gedecentraliseerde netwerk.
Het creëren van nieuwe crypto munten
Miners moeten voldoende rekenkracht hebben om succesvol een geldige Proof of Work hash-functie te vinden (zie later). Ook hebben ze elektriciteit nodig om te werken. Om miners te belonen voor hun werk bij het controleren van het netwerk worden nieuwe cryptomunten gecreëerd. Uitgezonderd de munten die gecreëerd zijn via de “genesis block”, het allereerste blok gecreëerd door Bitcoin-uitvinden Satoshi Nakamoto, is elke bestaande munt gecreëerd door een miner als beloning voor zijn werk. Dit wordt ook wel de block reward genoemd.
De beloning voor het toevoegen van een nieuw transactieblok aan de blockchain is momenteel 6,25 bitcoin. De snelheid waarmee nieuwe munten gecreëerd worden halveert na iedere 210.000 blokken, de zogenaamde Bitcoin halving. Ongeveer om de vier jaar vindt zo’n halving plaats. Door deze halving zal de allerlaatste Bitcoin pas in het jaar 2140 gecreëerd worden.
Hoe ziet de cryptografische puzzel eruit?
Miners lossen complexe cryptografische puzzels op, de zogenaamde Proof of Work hash-functie. Ze doen dit niet door de puzzel mathematisch op te lossen, maar door te gissen naar de oplossing. De oplossing bestaat uit een 64-cijferig hexadecimaal getal (een “hash”, dit wordt hieronder uitgelegd) dat kleiner of gelijk aan is aan de doelhash (het juiste antwoord). Het vinden van een geldige Proof of Work hash-functie is dus giswerk en onderhevig aan willekeur. Het totaal aantal gissingen voor elke Proof of Work hash-functie is enkele biljoenen. Een geldige Proof of Work hash-functie moet numeriek lager zijn dan de moeilijkheidsfactor.
Wat is de hashrate en moeilijkheidsfactor?
De moeilijkheidsgraad wordt gemeten in hashes per seconden, ook wel afgekort met H/s en hashrate genoemd. Een hash is een collectie van cijfers en letters. Met de hashrate (of moeilijkheidsgraad) wordt gemeten hoeveel keer er gegist wordt naar de correcte hash. Hoe hoger de rekenkracht van een computer, hoe meer die kan gissen, en hoe hoger de hashrate.
De moeilijkheidsgraad is afhankelijk van de moeilijkheidsfactor. De moeilijkheidsfactor wordt automatisch bijgesteld, afhankelijk van hoeveel miners er zijn aangesloten op het netwerk. De moeilijkheidsgraad is er om te waarborgen dat ongeveer elke tien minuten een nieuw blok aan de Blockchain toegevoegd wordt. Daardoor weet je nu al dat de laatste bitcoin pas in 2140 gemined zal worden.
Als meer miners zich aansluiten op het netwerk is het mogelijk dat er binnen de tien minuten een correcte hash (oplossing cryptografische puzzel) gevonden wordt. Om dit te voorkomen wordt de moeilijkheidsgraad van het vinden van een correcte hash verhoogt als meer miners zich aansluiten. De moeilijkheidsgraad wordt ook verlaagd als miners het netwerk verlaten.
De moeilijkheidsfactor wordt om de 2.016 blokken automatisch aangepast. De moeilijkheidsfactor is een getal van 256 bits waarbij één bit ofwel een 0 ofwel een 1 is. Concreet bepaalt de moeilijkheidsfactor het niveau van de moeilijkheidsgraad van miners m een correcte oplossing te vinden.
Hoe kun je zelf minen?
Zoals hierboven gezegd, stijgt de moeilijkheidsgraad van de cryptografische puzzel wanneer er nieuwe miners aansluiten. De rekenkracht van miners moet dus steeds beter worden, wat betekent dat je duurdere apparatuur moet aanschaffen.
Mining apparatuur
De benodigde mining apparatuur hangt af van welke munt gemined wordt. Voor Bitcoin en Litecoin is een ASIC (Application Specific Integrated Circuits) nodig om efficiënt te minen. Maar voor Ethereum is een krachtige GPU (Graphics Processing Unit) essentieel. Een ASIC is een speciaal soort hardware dat ontworpen is om één specifieke opdracht uit te voeren, bijvoorbeeld om een cryptografische puzzel op te lossen. Een GPU is een processor die video (grafische) taken uitvoert. Ook verschilt de hardware per merk.
Miningpools
Een alternatieve oplossing voor steeds duurdere apparatuur is de creatie van miningpools. Een miningpool bestaat uit verschillende miners die de krachten bundelen,o wordt de rekenkracht gecombineerd. De inkomsten uit het minen worden ook verdeeld.
Cloud mining
Ook is het mogelijk om te minen zonder eigen apparatuur. Dit kan via cloud mining, det apparatuur wordt dan verhuurd. Een cloud mining bedrijf heeft ergens ter wereld, meestal op een plek met goedkope elektriciteit goedkoop en koude temperaturen, een datacenter met alle hardware. Het is mogelijk om (een deel van) deze hardware te huren en daarmee te minen. Het is hierbij belangrijk om voorzichtig te zijn voor oplichters.
Conclusie
Mining is het proces waarbij alle transacties uit een netwerk gecontroleerd en gevalideerd worden. Na de validatie wordt het blok met transacties toegevoegd aan de blockchain. Als beloning voor de beveiliging van het netwerk krijgen miners nieuwe crytomunten. In het geval van een Proof of Work blockchain, zoals Bitcoin, is dit de enige manier waarop nieuwe cryptomunten in circulatie komen.
Mining wordt uitgevoerd door krachtige computers. Deze computers hebben als doel complexe cryptografische puzzels op te lossen, de zogenaamde Proof of Work hash-functie. De eerste miner die een geldige Proof of Work hash-functie vindt, mag een blok toevoegen aan de blockchain. Hiervoor wordt de miner beloond met nieuwe cryptomunten en krijgt hij (of zij) de transactiekosten van alle transacties die in het blok zijn geregistreerd. Door middel van deze beloningen komen er nieuwe munten in circulatie. De beloning halveert elke vier jaar, de zogenaamde Bitcoin halving. Op deze manier zal de allerlaatste Bitcoin pas in het jaar 2140 in circulatie komen.
Het vinden van een geldige Proof of Work hash-functie is puur giswerk en onderhevig aan willekeur en de beschikbare rekenkracht. De kans op het vinden van een geldige Proof of Work hash-functie hangt af van de moeilijkheidsgraad en bijhorende moeilijkheidsfactor. Een geldige Proof of Work hash-functie moet namelijk numeriek lager zijn dan de moeilijkheidsfactor. Hoe lager de moeilijkheidsfactor, hoe minder geldige oplossingen en hoe moeilijker het is voor een miner om een geldige oplossing te gissen.
Zelf minen kan op twee manieren: door zelf hardware te kopen of door je aan te sluiten bij een cloud mining bedrijf. Het minen met eigen apparatuur kan ook op twee manieren: individueel of door je aan te sluiten bij een miningpool. Een individuele miner heeft zelden genoeg rekenkracht om als eerste een geldige Proof of Work hash-functie te vinden. Door je aan te sluiten bij een miningpool en de krachten te bundelen (meer rekenkracht) is de kans groter om als eerste een geldige Proof of Work hash-functie te vinden. De beloning wordt dan verdeeld onder alle deelnemers in de pool.