Che cos’è l’estrazione di criptovalute?

L’attività mineraria, che un tempo riguardava i metalli preziosi, ha acquisito un nuovo significato. In questo articolo scoprirete come funziona il mining di criptovalute.

Punti di forza:

• Il mining, nel lessico delle criptovalute, è il processo di verifica delle transazioni su una blockchain mediante apparecchiature informatiche, guadagnando in cambio criptovaluta.

• L’estrazione mineraria viene eseguita utilizzando l’unità centrale di elaborazione (CPU) di un computer, la scheda grafica o l’unità di elaborazione grafica (GPU), oppure un’apparecchiatura specializzata chiamata circuito integrato specifico per le applicazioni (ASIC).

• Il mining di criptovalute comporta l’esecuzione di complesse operazioni aritmetiche e crittografiche per convalidare le transazioni utilizzando un algoritmo specifico. In molti casi, i minatori si uniscono in pool di mining.

• I fattori che influenzano la redditività del mining sono, tra gli altri, gli algoritmi, i tassi di difficoltà, gli hashrate e i tassi di ricompensa.

Come funzionano le blockchain crittografiche?

Per capire il crypto mining, dobbiamo prima capire le blockchain. Le blockchain delle criptovalute funzionano mantenendo un registro pubblico decentralizzato di blocchi collegati a catena (da qui il nome “blockchain”). Questi blocchi includono transazioni convalidate e controllate che sono state aggiunte alla blockchain e firmate crittograficamente per evitare manomissioni, frodi o transazioni non autorizzate. Ogni transazione aggiunta deve essere convalidata in uno dei diversi modi per garantire l’integrità dell’intera blockchain.

Il sistema che garantisce questo si chiama meccanismo di consenso. Tre esempi di meccanismi di consenso diversi sono Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) e Proof of Authority (PoA). I minatori effettuano il mining su reti PoW.

Che cos’è l’estrazione di criptovalute?

Anche se questo può sembrare relativamente facile, la parte difficile deve ancora venire. I minatori mirano a trovare il blocco successivo di una blockchain scoprendo l’hash di destinazione utilizzando un algoritmo di hash specifico.

Ogni rete PoW di criptovalute utilizza un algoritmo di hashing specifico. Per semplificare il tutto viene utilizzata una funzione di hashing, un metodo di crittografia irreversibile. Pensate alla preparazione di hash brown: Non è difficile da fare, ma è impossibile tornare a una patata. Allo stesso modo, un testo cifrato con hash non può essere riportato al testo chiaro, ma tutti i possibili testi chiari possono essere messi in sequenza per vedere se produrrebbero lo stesso testo cifrato.

I minatori di criptovalute eseguono queste laboriose equazioni matematiche utilizzando le loro apparecchiature di mining per cercare di “rompere” l’hash e di estrarre il blocco successivo. Di solito è prevista una ricompensa per il blocco, spesso sotto forma di alcune delle monete native della rete (ad esempio, i minatori di Bitcoin riceverebbero una ricompensa per il blocco di bitcoin, o token BTC).

Tutto su hash, hashrate e algoritmi

La rottura dell’hash comporta il tentativo di ottenere un numero esadecimale di 64 cifre (un hash) che sia minore o uguale all’hash di destinazione. Il primo minatore che scopre la soluzione del suddetto puzzle di hash è quello che raccoglie i premi del blocco in questione. Con l’aumento della potenza di hashing totale, tuttavia, diminuisce la possibilità di ogni singolo minatore di trovare l’hash: La potenza di hashing aumenta quando più minatori si uniscono alla rete e/o le apparecchiature di mining si evolvono.

Oltre alle ricompense in blocchi, i minatori hanno anche il diritto di voto per quanto riguarda le modifiche alla rete e i miglioramenti alle blockchain in cui effettuano il mining. Ciò significa che i minatori hanno un certo grado di influenza su tali blockchain e sul loro futuro sviluppo. Il potere di voto è proporzionale alla potenza hash di un minatore, il che significa che maggiore è la potenza hash di un minatore, maggiore è il peso del suo voto.

Una volta che il blocco è stato estratto da uno dei minatori e c’è consenso sulla rete, il blocco viene impacchettato e include le transazioni in sospeso dalla mempool (il registro distribuito delle transazioni in sospeso). Il processo continua per il blocco successivo.

I minatori sono la spina dorsale di qualsiasi rete PoW e la mantengono sicura e funzionante, mantenendo collettivamente il registro delle transazioni (la blockchain) e verificando tutte le transazioni aggiuntive. Il nome Proof of Work si riferisce al fatto che i minatori dimostrano di aver “lavorato” per guadagnare la loro ricompensa eseguendo le funzioni crittografiche necessarie per risolvere i problemi matematici.

Difficoltà di estrazione di criptovalute

Con l’aumento del numero e della capacità di elaborazione dei minatori di una specifica rete, aumenta anche la difficoltà di estrazione della rete. In alcuni casi, la ricompensa del blocco può diminuire nel tempo, come nel caso del dimezzamento del Bitcoin, che avviene in determinati periodi di tempo.

Questo è importante per bilanciare la domanda e l’offerta di energia mineraria rispetto alle ricompense e mantenere le reti efficienti. Se il mining non viene ricompensato, è probabile che meno minatori lavorino sulla rete, il che potrebbe minacciare la redditività della rete. Se ci sono troppi minatori, la difficoltà aumenterebbe per compensare l’aumento dell’offerta, e così via.

Tre tipi di estrazione di criptovalute

Nel corso degli anni, con l’evoluzione delle blockchain, si sono evolute anche le attrezzature per il mining. Le attrezzature per l’estrazione mineraria possono utilizzare uno dei seguenti elementi:

• Unità di elaborazione centrale (CPU)

• Unità di elaborazione grafica (GPU)

• Circuito integrato specifico per l’applicazione (ASIC)

Unità di elaborazione centrale (CPU) Estrazione

Nel mining con unità di elaborazione centrale (CPU), i minatori spesso utilizzano un computer standard e un software di mining che sfrutta la CPU del computer per effettuare il mining della blockchain. Di solito, maggiore è la difficoltà di una rete, maggiore è la potenza della CPU richiesta, il che richiede un computer di fascia alta e un maggiore consumo energetico.

Bitcoin è nato inizialmente con il mining della CPU. Tuttavia, con l’aumento della difficoltà di mining e la nascita di un maggior numero di blockchain che utilizzano algoritmi di hashing di diversa difficoltà, si è resa necessaria una maggiore potenza di elaborazione.

Unità di elaborazione grafica (GPU) Mining

Le unità di elaborazione grafica (GPU) sono schede grafiche dedicate presenti nella maggior parte dei computer; sono utilizzate per il rendering della grafica in video, giochi e modelli 3D. Il rendering di grafica complessa di solito comporta molte più operazioni matematiche rispetto alla maggior parte delle applicazioni informatiche standard.

Gli sviluppatori di blockchain sono stati attratti dalla capacità delle GPU di eseguire operazioni matematiche più complesse in parallelo con una migliore efficienza in termini di tempo ed energia rispetto alle CPU.

Quando il mining su GPU è diventato mainstream, ha messo il chiodo sulla bara del mining su CPU per la maggior parte delle blockchain, tranne per alcuni casi speciali che si sono adattati ad algoritmi resistenti alle GPU per evitare del tutto il mining su GPU.

Il mining su GPU ha prevalso sulle blockchain per molti anni, ma non è stata la fine della “corsa agli armamenti” del mining.

Estrazione di circuiti integrati per applicazioni specifiche (ASIC)

Molti minatori si sono rivolti agli Application-Specific Integrated Circuits (ASIC), circuiti integrati (o chip) progettati e personalizzati per svolgere uno scopo specifico. In altre parole, si tratta di hardware progettato da zero per eseguire operazioni molto specifiche. Al contrario, le CPU e le GPU sono chip generici che possono essere utilizzati per una moltitudine di scopi.

Poiché gli ASIC possono essere progettati con una funzione specifica in mente (ad esempio, il mining di una moneta specifica utilizzando un algoritmo di hashing specifico), offrono un vantaggio in termini di potenza di elaborazione (hashrate) e di efficienza energetica rispetto alle CPU e alle GPU.

Diverse aziende hanno sviluppato ASIC per blockchain specifiche. E, come ci si aspetterebbe, una volta che gli ASIC sono diventati prolifici per il mining di una specifica blockchain, il mining di CPU e GPU è diventato economicamente non fattibile, cessando praticamente di esistere. Alcune reti, tuttavia, hanno apportato modifiche per resistere agli ASIC, al fine di evitare l’acquisizione della rete da parte di fattorie di minatori ASIC di livello industriale, mantenendo il mining possibile solo con apparecchiature CPU/GPU standard.

Tuttavia, il principale svantaggio degli ASIC è la loro inflessibilità, poiché sono progettati come hardware molto specifico. Qualsiasi modifica all’algoritmo o alla struttura di una rete potrebbe potenzialmente rendere obsoleti gli ASIC, a differenza di quanto accade nel caso del mining su CPU e GPU, dove un aggiornamento del software si adatterebbe a tali cambiamenti.

Inoltre, con la continua evoluzione degli ASIC, gli ASIC di nuova generazione offrono costantemente hashrate più elevati pur consumando la stessa quantità di energia dei loro predecessori, facendo sì che gli ASIC più vecchi diventino rapidamente obsoleti.

Come funzionano i pool e le fattorie minerarie

Come abbiamo detto, l’estrazione mineraria è un’operazione ad alta intensità di risorse che di solito richiede attrezzature costose, un elevato consumo di energia e acume tecnico.

Con l’evoluzione delle blockchain, l’estrazione mineraria è diventata più difficile. Con l’aumento dei minatori che si sono aggiunti alle reti nel corso del tempo, la probabilità di trovare un blocco da parte di un singolo minatore è diventata statisticamente quasi impossibile.

Da qui è nata l’idea dei pool di mining, in cui gruppi di minatori si uniscono a un pool e dividono il lavoro richiesto tra loro, condividendo le ricompense indipendentemente dal singolo minatore del pool che trova un blocco.

Pensate a un gruppo che fa una caccia al tesoro in un’area ampia. Il capogruppo divide l’intera area in settori, dando a ogni membro diversi settori in cui cercare il tesoro. Alla fine, se uno dei membri trova il tesoro, questo appartiene al gruppo e viene diviso tra loro.

Naturalmente, non è detto che questo gruppo trovi il tesoro per primo, perché si formerebbero anche altri gruppi concorrenti. Statisticamente parlando, se ci sono 10.000 cacciatori di tesori e ognuno cerca individualmente, la possibilità di ogni cacciatore di tesori è di 1 su 10.000; mentre se si formano 100 gruppi, ognuno con 100 membri, ogni gruppo ha una possibilità su 100 di trovare il tesoro, che viene poi distribuito ai membri del gruppo.

Alcune società hanno deciso di fare un passo avanti e hanno creato fattorie minerarie su scala industriale con centinaia, a volte migliaia, di impianti di estrazione in funzione nello stesso luogo. Tuttavia, questa pratica ha sollevato preoccupazioni sulla centralizzazione delle blockchain, in quanto gli hashrate possono consolidarsi in paesi specifici con grandi aziende minerarie.

L’estrazione di criptovalute vale la pena?

La domanda che ogni aspirante minatore si pone è: Ne vale la pena? L’economia dell’attività mineraria comporta, tra gli altri fattori, i seguenti da considerare:

Ritorno sull’investimento (ROI)

Quanto tempo ci vorrebbe per recuperare le spese iniziali di capitale, come il costo delle attrezzature minerarie necessarie (soprattutto se queste non possono essere riutilizzate)? Mentre le GPU possono essere riproposte e utilizzate per i giochi, la progettazione 3D e molte altre applicazioni, gli ASIC non sono altrettanto flessibili.

Inoltre, qual è il rischio che le apparecchiature siano obsolete prima che l’investimento iniziale o il costo iniziale siano recuperati?

Costi dell’elettricità

I prezzi dell’energia variano in modo significativo a seconda della posizione e dell’accesso a fonti gratuite, come i pannelli solari. Inoltre, le attrezzature minerarie possono avere un’efficienza energetica variabile, misurata in base all’unità di hashrate per unità di energia (ad esempio, terahash per watt/ora). Alcune operazioni minerarie commerciali sono situate in prossimità di fonti energetiche (centrali elettriche), dove possono beneficiare dell’energia in eccesso generata.

Difficoltà di estrazione

La blockchain desiderata da minare ha una difficoltà variabile che si adatta automaticamente? Con quale frequenza si adegua: a seconda della disponibilità di hashrate, o in date specifiche (ad esempio, in una data futura specifica, si prevede che la difficoltà raddoppi)?

Tassi di ricompensa

Qual è il tasso di ricompensa? Quanto si prevede di guadagnare per hashrate (e di conseguenza, per unità di energia spesa)? Si prevede che il tasso di ricompensa scenderà presto?

Flessibilità/Versatilità

Si può usare la stessa configurazione per minare più blockchain? Questo è possibile solo quando le blockchain condividono lo stesso algoritmo di hashing. Si prevede che la blockchain migri da PoW a un’altra alternativa (come la “fusione” di Ethereum a PoS)? Questo può significare la fine del mining su quella blockchain.

Altri fattori

Il capitale minerario (attrezzature) e le spese operative (bollette energetiche) sono solitamente pagati in valuta fiat, mentre le ricompense sono solitamente pagate in criptovalute, che sono soggette alle condizioni e alle fluttuazioni del mercato delle criptovalute.

Parole finali – L’estrazione di Bitcoin vale la pena?

I minatori di criptovalute svolgono un ruolo cruciale e indispensabile nell’esecuzione di blockchain PoW, nella convalida delle transazioni e nella protezione delle reti. L’attività mineraria si è evoluta nel corso degli anni in termini di attrezzature, difficoltà, ricompense e tecniche, compreso l’uso di pool minerari. Ogni volta che qualcuno invia una transazione su una rete PoW (come Bitcoin), un miner dietro le quinte lavora duramente per convalidare e includere la transazione in questione nel blocco successivo.

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