Cos'è il mining di Bitcoin?

Il processo di creazione di nuovi bitcoin è in alcuni modi simile al processo di estrazione di metalli preziosi dalla terra. Per questo motivo, è diventato noto come 'mining di bitcoin.' Come dichiarato nel white paper di Bitcoin:

L'aggiunta costante di una quantità fissa di nuove monete è analoga ai minatori d'oro che spendono risorse per aggiungere oro alla circolazione. Nel nostro caso, è il tempo della CPU e l'elettricità che vengono spesi.

Una panoramica semplificata del mining di bitcoin è la seguente:

• Le persone competono per guadagnare ricompense in bitcoin applicando potenza di calcolo in un processo noto come 'Proof-of-Work' (PoW). Il processo è chiamato così perché solo i partecipanti (minatori) che hanno dimostrato di aver dedicato risorse sufficienti (lavoro) avranno la possibilità di vincere le ricompense.
• Circa ogni 10 minuti, le ricompense vengono distribuite a un singolo 'minatore' vincente.
• Le ricompense sono di due tipi -> (1) La 'ricompensa del blocco,' che è bitcoin appena creato. Al momento della scrittura, la ricompensa del blocco è fissata a 6,25 bitcoin (ma sarà dimezzata da inizio maggio 2024, poi di nuovo dimezzata quattro anni dopo e così via). (2) Le commissioni associate a tutte le transazioni nel blocco corrente. Gli utenti finali che desiderano effettuare una transazione devono allegare una commissione alla transazione proposta come incentivo per i minatori a includerla nel blocco successivo.

Perché è necessario il mining di Bitcoin?

Il mining di Bitcoin è un componente essenziale del metodo della rete per raggiungere il consenso sullo stato attuale del libro mastro. È anche cruciale per rafforzare la rete contro gli attacchi. In altre parole, il mining di Bitcoin è centrale per consentire alle persone di effettuare transazioni in Bitcoin in modo sicuro. Per capire perché, esaminiamo più in dettaglio come funziona Bitcoin.

La rete Bitcoin è un libro mastro pubblico distribuito a livello globale che consiste in un'enorme lista di transazioni con marca temporale. Ad esempio, una voce del libro mastro potrebbe indicare che la Persona A ha inviato 1 bitcoin alla Persona B alle 10 del mattino di lunedì. Il libro mastro viene aggiornato approssimativamente ogni 10 minuti aggiungendo "blocchi" che contengono una lista di nuove transazioni. L'esistenza del libro mastro, che è conservato volontariamente da migliaia di partecipanti noti come "nodi", consente a chiunque di vedere sia lo stato attuale che la storia completa della proprietà di Bitcoin.

Per design, non c'è un'autorità centralizzata che decide quali transazioni dovrebbero essere aggiunte ai nuovi blocchi. Invece, lo stato del libro mastro (alias la 'verità') viene raggiunto collettivamente e attraverso il coordinamento dai nodi in conformità con il protocollo Bitcoin. Questa decentralizzazione è ciò che conferisce a Bitcoin alcune delle sue proprietà più interessanti - vale a dire, la resistenza alla censura e l'assenza di permessi.

La maggior parte dei nodi si limita a conservare la storia del libro mastro, a convalidare l'autenticità delle nuove transazioni secondo le regole del protocollo e a trasmettere nuovi blocchi di transazioni ad altri nodi. In questo modo, lo stato della rete si propaga in tutto il mondo fino a quando tutti i nodi hanno le stesse informazioni. A quel punto, c'è una nuova 'verità' su chi possiede cosa.

Importante, un piccolo gruppo di nodi, chiamato miner, compete per essere colui che effettivamente crea ogni nuovo blocco. La verità aggiornata su chi possiede cosa inizia con un singolo miner che ha vinto il diritto di creare un nuovo blocco. Vincere il diritto di creare un nuovo blocco è stabilito attraverso una competizione nota come "Proof-of-Work."

Cos'è il Proof-of-Work e perché è necessario?

Il mining Proof-of-Work (PoW) è un modo per dimostrare matematicamente che un partecipante alla rete ha interesse nel sistema. Funziona costringendo i partecipanti a dimostrare di aver completato alcuni calcoli arbitrari che consumano energia (lavoro). La necessità di spendere energia è importante perché rende estremamente costoso per gli attori malintenzionati partecipare. In altre parole, garantisce che attaccare Bitcoin sia un'impresa in perdita (e molto costosa), rendendo estremamente improbabile che accada.

Dal punto di vista della teoria dei giochi, il mining PoW offre diversi vantaggi:

1. Incentiva il Comportamento Onesto: I miner sono incentivati a seguire le regole e convalidare correttamente le transazioni. Se cercano di ingannare il sistema, rischiano di perdere la loro potenziale ricompensa in blocchi e l'energia/risorse investite nel processo di mining.
2. Sicurezza Attraverso il Costo: Lo sforzo (lavoro computazionale) richiesto per aggiungere un blocco rende la blockchain sicura contro gli attacchi. Qualsiasi tentativo di alterare transazioni passate (cioè, eseguire un attacco del 51%) richiederebbe un'enorme potenza computazionale, rendendo tali attacchi costosi e impraticabili.
3. Equità: La probabilità di estrarre un blocco e ricevere una ricompensa è proporzionale alla quantità di risorse computazionali che un miner impiega. Questo fornisce un meccanismo equo di distribuzione di nuove monete e anche di allocazione del potere decisionale sull'aggiunta di nuovi blocchi.
4. Resistenza ai Sybil: Il mining PoW rende gli attacchi Sybil (dove un'entità crea molte false identità per influenzare la rete) impraticabili a causa dell'alto costo associato al mining per ogni identità.

Come funziona il mining di Bitcoin?

Il processo è riassunto nel white paper di Bitcoin:

1. Nuove transazioni vengono trasmesse a tutti i nodi.

2. Ogni nodo raccoglie nuove transazioni in un blocco.

3. Ogni nodo lavora per trovare un Proof-of-Work difficile per il suo blocco.

4. Quando un nodo trova un Proof-of-Work, trasmette il blocco a tutti i nodi.

5. I nodi accettano il blocco solo se tutte le transazioni in esso sono valide e non già spese.

6. I nodi esprimono la loro accettazione del blocco lavorando per creare il blocco successivo nella catena, utilizzando l'hash del blocco accettato come hash precedente.

Analizziamo questo in un po' più di dettaglio.

Per iniziare, i miner sono coloro che propongono aggiornamenti al libro mastro e solo i miner che hanno completato con successo il Proof-of-Work (PoW) sono autorizzati ad aggiungere un nuovo blocco. Questo è codificato nel protocollo Bitcoin.

I miner sono liberi di selezionare transazioni valide da un pool di transazioni potenziali che vengono trasmesse alla rete dai nodi. Tali transazioni vengono raccolte nel 'mempool.' I miner razionali e onesti selezionano le transazioni dal mempool in base alle commissioni ad esse associate, ottimizzando per commissioni più elevate. Questo dà origine al mercato delle commissioni, che aiuta a garantire che lo spazio limitato dei blocchi sia utilizzato in modo equo ed efficiente.

Il primo miner a completare il PoW, trasmette il suo nuovo blocco proposto alla rete più ampia di nodi che lo verificano per assicurarsi che il blocco segua le regole del protocollo. Le regole chiave qui sono (1) tutte le transazioni nel blocco sono valide (cioè non ci sono doppie spese), e (2) il nuovo blocco fa riferimento adeguatamente al blocco precedente ed è numerato come il prossimo nella catena (cioè il nuovo blocco costituisce l'ultimo blocco nella catena più lunga). Se lo fa, i nodi lo inviano ad altri nodi che completano lo stesso processo. In questo modo, il nuovo blocco si propaga nella rete fino a quando non viene ampiamente accettato come la 'verità.'

Tuttavia, può (e regolarmente accade) che più di un miner completi il PoW quasi contemporaneamente e trasmetta simultaneamente il suo nuovo blocco alla rete. Inoltre, a causa di ritardi nella rete e separazioni geografiche, i nodi possono ricevere nuovi blocchi proposti a tempi leggermente diversi.

Importante, il nuovo blocco proposto da un miner potrebbe essere leggermente diverso da quello di un altro! Questo perché, come menzionato, i miner sono quelli che scelgono quali transazioni includere in un blocco - e anche se tendono a ottimizzare per la redditività, la posizione e altri fattori introducono variazioni. Quando due miner inviano nuovi blocchi diversi, versioni concorrenti della 'verità' iniziano a propagarsi nella rete. La rete alla fine converge sulla versione 'corretta' della verità selezionando la catena che cresce più velocemente.

Spezzettiamo questa ultima parte. Immagina che ci siano due catene concorrenti. Supponiamo che il 75% dei miner selezioni la versione A (perché è stata la prima versione che hanno visto) e inizi il loro PoW per il blocco successivo, costruendo sopra la versione A. L'altro 25% dei miner seleziona la versione B (di nuovo, perché è la versione che hanno incontrato per prima) e avvia lo stesso processo costruendo sopra quella versione. Statisticamente, uno dei miner che lavora sulla versione A è probabile che completi il Proof of Work per primo, trasmettendo la nuova versione alla rete. Poiché i nodi selezionano sempre per la catena più lunga, la versione A dominerà rapidamente la rete. Infatti, la probabilità che la versione B cresca più velocemente svanisce esponenzialmente con ciascun blocco aggiuntivo in modo che, quando sei blocchi sono stati aggiunti, è una possibilità statistica impossibile. Per questo motivo, una transazione che è stata confermata in sei blocchi è, per la maggior parte dei partecipanti, considerata definitiva. La 'finalità' delle transazioni in Bitcoin, quindi, è di sei blocchi, o circa 1 ora.

Nota che un blocco che non finisce per diventare parte della catena più lunga (versione B nel nostro esempio sopra) è conosciuto come blocco orfano. Si stima che tali blocchi vengano creati tra 1 e 3 volte al giorno. Le transazioni che sono incluse in un blocco orfano non sono perse. Questo perché se non erano già incluse nella versione che finisce per essere la catena più lunga, finiranno per essere aggiunte al blocco successivo della catena più lunga.

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Qual è l'algoritmo di hashing di Bitcoin?

Bitcoin utilizza un algoritmo di crittografia di livello militare chiamato Secure Hash Algorithm 2 (SHA2). I miner di Bitcoin vengono premiati con BTC quando trovano un numero casuale che può essere generato solo eseguendo ripetutamente l'algoritmo di hashing. Questo processo è analogo a una lotteria in cui l'acquisto di più biglietti aumenta le tue possibilità di vincere. Dedicando più potenza di calcolo all'algoritmo di hashing, i miner stanno effettivamente acquistando più biglietti della lotteria.

Cos'è l'aggiustamento della difficoltà nel mining di bitcoin e perché è necessario?

Il livello di difficoltà per l'algoritmo di Proof of Work viene regolato automaticamente ogni 2.016 blocchi, o approssimativamente ogni 2 settimane. Gli aggiustamenti vengono effettuati con l'obiettivo di mantenere il mining di nuovi blocchi costante a 10 minuti per blocco.

L'aggiustamento della difficoltà tiene conto del volume totale della potenza di calcolo, o 'hashpower', applicata all'algoritmo di hashing. Man mano che viene aggiunta potenza di calcolo, la difficoltà aumenta, rendendo il mining più difficile per tutti. Se viene rimossa potenza di calcolo, la difficoltà viene ridotta, rendendo il mining più facile.

Nota che il sistema di aggiustamento della difficoltà rende il mining di bitcoin abbastanza diverso dal mining di metalli preziosi. Se, ad esempio, il prezzo dell'oro aumenta, più miner sono attratti ad entrare nel mercato. L'aggiunta di più miner d'oro si tradurrà inevitabilmente in più oro prodotto. Per forza di domanda e offerta, questo alla fine abbasserà il prezzo di mercato dell'oro. Nel caso di Bitcoin, tuttavia, il volume di bitcoin prodotto (conio) è predeterminato dal protocollo Bitcoin. Questo significa che non è influenzato dal numero e dalla potenza dei miner. Pertanto, indipendentemente da quanta potenza di mining viene indirizzata all'algoritmo, il volume di Bitcoin prodotto non sarà influenzato.

Il mining di Bitcoin è legale?

Il mining di Bitcoin è legale nella maggior parte dei paesi, inclusi gli Stati Uniti e l'Europa. Nella maggior parte delle regioni, i miner di Bitcoin devono semplicemente essere consapevoli delle leggi relative all'utilizzo dell'energia elettrica e delle infrastrutture dati per garantire di aderire alle regole e regolamenti locali.

In alcune regioni, i regolatori locali hanno imposto o si sono mossi per imporre restrizioni sul mining di Bitcoin. Le ragioni più comuni citate sono che il mining di Bitcoin ha un impatto negativo sulle reti elettriche locali e/o che ha impatti ambientali negativi. Ad esempio, il Vice Presidente dell'Autorità europea degli strumenti finanziari e dei mercati Erik Thedéen, ha detto a novembre 2021 che le criptovalute costituiscono un rischio per il raggiungimento degli obiettivi climatici dell'Accordo di Parigi. La Cina ha ufficialmente vietato il mining di Bitcoin e altre criptovalute a metà del 2021, anche se una parte significativa dell'hashrate di Bitcoin continua a provenire dal paese.

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Il mining di Bitcoin è dannoso per l'ambiente?

L'impatto ambientale di Bitcoin è un argomento che ha ricevuto un'attenzione significativa. I critici spesso sostengono che Bitcoin sia dannoso per l'ambiente perché consuma molta elettricità, che associano a conseguenze ambientali ed etiche negative. Tuttavia, queste affermazioni devono essere sezionate ed esaminate attentamente. Sebbene Bitcoin consumi una quantità significativa di elettricità, è fondamentale considerare come viene generata questa elettricità e fare confronti appropriati con altri settori. Inoltre, l'impatto ambientale può variare notevolmente a seconda della fonte di energia, e la proporzione di energia rinnovabile utilizzata nel mining di Bitcoin è oggetto di dibattito. Inoltre, va notato che le cose che sono dannose per l'ambiente non sono necessariamente eticamente negative. Un esempio qui sarebbe un servizio ad alta intensità energetica ma benefico come gli ospedali. L'impatto ambientale deve essere valutato rispetto ai potenziali benefici, che nel caso di Bitcoin includono la riduzione delle commissioni per le rimesse internazionali, l'inclusività finanziaria e la creazione di libertà economica. Sebbene l'uso energetico di Bitcoin sia certamente una preoccupazione, è una questione sfaccettata che necessita di un esame sfumato. Puoi trovare un'analisi completa della questione dell'impatto ambientale di Bitcoin in questo articolo.

Il mining di Bitcoin è redditizio?

Il mining di Bitcoin è un settore altamente competitivo con margini di profitto ridotti. L'input principale è l'elettricità, sebbene siano anche necessari significativi investimenti iniziali in hardware e strutture per ospitare l'hardware. L'hardware chiave coinvolto è noto come Application Specific Integrated Circuit (ASIC), che è un dispositivo di calcolo specializzato esclusivamente per eseguire l'algoritmo di hashing di Bitcoin. La redditività si basa principalmente sull'accesso costante a elettricità a basso costo applicata all'hardware ASIC più efficiente.

Il mining di Bitcoin è un sistema che si equilibra naturalmente. Quando il prezzo del bitcoin aumenta, i margini dei miner si espandono. Questo attrae più miner a entrare nel mercato. Tuttavia, i nuovi entranti causano un aumento della difficoltà di coniare nuovi blocchi. Questo richiede a tutti i partecipanti di spendere più risorse, riducendo così la redditività complessiva. Calo sostenuto nel prezzo del bitcoin ha storicamente portato una parte dei miner a rinunciare a causa dei costi che superano le entrate.

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Come influisce il mining di Bitcoin sul prezzo di Bitcoin?

Nella maggior parte dei casi, i miner vendono una parte significativa dei loro bitcoin guadagnati per coprire i costi associati al mining. Questi costi, quindi, contribuiscono alla pressione netta di vendita. I tentativi dei miner di massimizzare la redditività mantenendo o vendendo Bitcoin in base al momentum del mercato possono avere un impatto sulla volatilità del prezzo di Bitcoin. Qui, l'argomento è che quando il prezzo del Bitcoin sta aumentando, i miner possono tentare di mantenere più a lungo nella speranza di poter estrarre più profitto. Questo si tradurrebbe in una minore pressione netta di vendita, portando a una più rapida salita del prezzo. Tuttavia, quando il prezzo di Bitcoin sta scendendo, i miner probabilmente venderanno non solo le loro riserve, ma anche i bitcoin appena acquisiti. Questo, a sua volta, contribuirebbe alla volatilità al ribasso.