Slovní spojení těžba kryptoměn je dnes slyšet ze všech stran. Obecné publikum vidí jen velké těžařské farmy a jejich výnosy, popřípadě neekologickou a zbytečnou práci.
Málokdo však skutečně ví, k čemu těžba slouží, proč je pro kryptoměnové sítě tak důležitá, a že vlastně ani neekologická ani moc není.
Pojďme se proto společně podívat na celou problematiku těžby kryptoměn a rozebrat si její jednotlivé části.
Obsah článku o těžbě kryptoměn
Jak funguje těžba – Proof of Work
Laická veřejnost má na těžbu kryptoměn spoustu názorů. Ať už ale jsou nebo nejsou pravdivé či relevantní, je důležité si uvědomit, že těžba ve své podstatě poskytuje jedinou věc:
Zabezpečení.
Abychom to pochopili, musíme znát princip těžby a alespoň povrchovou stavbu ekosystému kryptoměn. V této části budeme popisovat věc výhradně na Bitcoinu, který byl první kryptoměnou, která těžbu typu Proof of Work využívala.
Jednotlivé skupiny lidí v tomto ekosystému
Máme tu celkem tři skupiny lidí, kteří v celém ekosystému kryptoměn hrají nějakou roli – uživatelé, provozovatelé uzlů (nodes) a těžaři.
Uživatelé
První skupinou jsou uživatelé. Ty asi není třeba nijak dlouze představovat. Je jím každý, kdo někdy Bitcoin nebo jinou kryptoměnu využil – ať už jakýmkoli způsobem.
Uzly
Další skupinou jsou provozovatelé uzlů (anglicky nodů). Ti už jsou zajímavější. Každý z těchto operátorů má malé zařízení, které ukládá celou historii blockchainu dané kryptoměny.
Blockchain si můžeme představit jako účetní knihu se záznamy všech transakcí, které se za jeho existenci staly. Práce node je pak ověřování čísel – jestli sedí obnosy na adresách, jestli jsou transakce validní, jestli někdo nepodvádí atd.
Nody jsou základním kamenem celého blockchainu. Jedná se o místa v síti, na nichž se nacházejí veškeré informace; bez uzlů by žádný blockchain neexistoval, protože by neměl být kde uložen.
Těžaři
Posledním dílkem této skládačky jsou těžaři. Jejich prací je slučovat transakce, které na síti dané kryptoměny proběhly, do bloků a řadit je za sebe. Každý blok je závislý na tom minulém a dohromady tvoří řetězec bloků = blockchain. Změna byť jediného údaje v jakémkoliv bloku by ovlivnila všechny mladší bloky na tento blok napojené, což je v praxi téměř nemožné a minimálně extrémně drahé. Díky tomu blockchain představuje jednu z nejbezpečnějších datových struktur.
Z technického pohledu není těžba nijak složitá, pokud ale nejste v této tematice kovaní, radši vám výše řečené polopatě vysvětlíme.
Co je to blok?
Každý blok je "košík", který obsahuje hned několik věcí.
Tou hlavní a největší položkou je soupis transakcí, které se uskutečnily za určité časové období. V Bitcoinu je systém nastavený na okno o zhruba 10 minutách.
Další věc je nonce. To je náhodně generovaný kód, který se do bloku přidává.
Těžaři tyto dvě věci vezmou, dají je dohromady a pomocí algoritmu (hashovací funkce) je převedou na hash, jenž si můžeme představit jako podpis bloku. Každý hash je unikátní, protože i údaje do hashovací funkce vstupující jsou unikátní – transakce jsou vždy různě velké, probíhají v různý čas a mezi různými adresami.
Změna byť jediného vstupního údaje hash zásadně ovlivní, proto je vždy jiný.
Teď zpět k těžařům.
Jak bylo zmíněno výše, těžaři vezmou transakce, přidají k nim většinou náhodně vygenerovaný nonce a vytvoří hash přes hashovací funkci.
- Pokud má výsledný hash správný tvar, blok uzamykají, získávají odměnu v podobě nově vytvořených mincí a vrhají se do těžení dalšího bloku.
- Pokud však hash, který tímto výpočtem získali, nesedí, musí zkusit jiný nonce a z nové sady dat vytvořit nový hash. Toto dělají milionkrát za vteřinu až do doby, kdy tuto "hádanku" opravdu vyřeší – naleznou správný nonce a tedy i správný hash.
O hashrate budeme v následujících kapitolách ještě hovořit.
Vzhledem k údajům o transakcích nezávisí hash jen na bloku samotném, ale i na všech blocích napojených do blockchainu – odtud plyne ona zmíněná vazba mezi všemi bloky, o níž jsme mluvili dříve.
Jak těžba kryptoměny zabezpečuje?
Zabezpečení sítě kryptoměn vychází z jednoduchého principu, který už jsme nastínili výše. Blok lze uzamknout a transakce potvrdit jedině tak, že najdeme správný nonce. Jelikož se jedná o naprosto náhodné číslo, může nám jeho hádání zabrat i miliardy pokusů. Ano, teoreticky se těžař může trefit hned napoprvé, ovšem šance, že se tak stane, je ještě mnohem menší, než šance na výhru ve sportce.
Druhým klíčem k pochopení bezpečnosti je princip, že platí jenom nejdelší blockchain. Jinak řečeno – těžař, který před ostatní těžaře a uzly postaví nejdelší blockchain plný správných hashů, má zákonitě pravdu a tento blockchain je pokládán za jediný pravý. Všichni ostatní těžaři a uzly tento blockchain "převezmou" a pracují na dalším prodloužení řetězce. Cokoliv kratšího je zamítnuto.
Třetí a poslední důležitý princip je tzv. difficulty adjustment, česky úprava obtížnosti těžby. Už jsme si řekli, že čas pro vytěžení bloku Bitcoinu se má v průměru rovnat 10 minutám. Při jeho zrodu těžba probíhala pouze na jediném počítači a každých 10 minut byl uzavřený jeden blok – systém fungoval stejně. Ve chvíli, kdy přibyl další počítač o stejném výkonu, se čas zkrátil na polovinu, protože dva těžaři hádali čísla 2x rychleji než jeden těžař.
Z toho důvodu systém Bitcoinu obsahuje pojistku – obtížnost těžby se neustále přizpůsobuje současnému výkonu sítě tak, aby výsledný čas tvorby bloku byl vždy kolem 10 minut. Tedy pokud bude Bitcoin těžit miliarda počítačů, těžba bude miliardkrát složitější než na počátku.
Tři věci zmíněné výše už nám říkají vše potřebné.
Pokud chci změnit historii transakcí (například 10 bloků zpět), musím:
- Vyřešit nonce posledních 10 bloků sám (síť už bloky vyřešila a běží dál, já potřebuji vyřešit bloky v minulosti a přednést nejdelší řetězec).
- Musím mít přístup k výkonu stejně velkému, jako celá síť, jelikož těžím na stejné obtížnosti.
- Musím bloky řešit rychleji než celá síť, abych jí jednou předběhl a platila má verze. Potřebuji mít tedy dokonce větší výkon než celá síť.
Na obrázku výše můžete vidět logaritmický graf ceny Bitcoinu a celkového hashrate sítě od spuštění Bitcoinu v roce 2009 až do října 2022. V době psaní článku je celkový těžební výkon sítě přibližně 271.28 EH/s (exahash za sekundu), což znamená, že všechny těžební stroje na světě za jednu sekundu vytvoří zhruba 271 280 000 000 000 000 000 hashů.
Ve třetím čtvrtletí roku 2022 je spotřeba elektřiny při těžbě Bitcoinu odhadována na přibližně 130 TWh za rok, což je více, než roční spotřeba elektřiny v celém Norsku.
Pro jednotlivce (dnes už i pro státy) je v podstatě nemožné na takový výkon dosáhnout. Síť je tím pádem velmi dobře zabezpečená proti přepisování historie transakcí a následným problémům. Čím více těžařů v síti je, tím více je blockchain bezpečnější a odolnější. Zároveň to ale znamená vysokou obtížnost těžby, což je také důvodem, proč dnes těžba bitcoinů pro jednotlivce nemá moc smysl.
Typy těžebních algoritmů
Jak jsme si již řekli, u Bitcoinu je třeba zkoušet správnost zvoleného nonce, který dosadíme do hashovacího algoritmu a získáme tak hash. Těžební algoritmus, který nám hash získá, ale není jen jeden. Pojďme se podívat na pár dalších příkladů.
SHA-256
První hashovací funkce, či algoritmus, který byl kdy použit v kryptoměnách. Mezi jeho přední představitele patří i samotný Bitcoin. Jeho otevřenost dovoluje velkou specializaci hardwaru a od těžby pomocí procesoru a grafických karet se přešlo na ASIC minery – zařízení, jejichž jediná funkce je těžba. Jedná se o specializovaná zařízení na různé algoritmy těžby, proto je to také ta nejlepší volba. ASIC minerů existuje nespočet v závislosti na jednotlivých algoritmech, bezesporu však nalezneme nejvíce ASIC minerů určených pro SHA-256 a tím pádem těžbu Bitcoinu. Díky tomu má algoritmus SHA-256 dnes největší výpočetní sílu na světě.
Funkce SHA-256 je jednou z variant širší SHA-2, celým názvem Secure Hashing Algorhitm – 2. SHA-2 vznikla původně z první SHA-1, vytvořila ji Národní bezpečnostní agentura Spojených států už v roce 2001. Funkce SHA-256 vytvoří z vstupních dat zašifrovaný klíč o délce 256 bitů, přičemž zpětné dekódování vstupu je nemožné. Na rozdíl od SHA-1, jejíž pověst už byla v kryptografické historii pošramocena, SHA-2 a jeho specifickou variantu SHA-256 dodnes nikdo neprolomil.
Proč je SHA-256 prakticky nedobytná?
Existuje až 115 792 089 237 316 195 423 570 985 008 687 907 853 269 984 665 640 564 039 457 584 007 913 129 639 936 kombinací jednotlivých výstupů z funkce SHA-256.
Aby někdo uhádnul správná vstupní data, např. vaše heslo, musel by se strefit do té jediné správné, což je téměř nepředstavitelné.
Kromě Bitcoinu SHA-256 používají i světové známé a široce používané ověřovací a šifrovací protokoly – např. SSL a TLS certifikáty nebo SSH šifrování identity. SHA-256 nalezneme i ve správě hesel v unixových operačních systémech (např. Linux). Jedná se tedy o časem prověřenou šifrovací technologii, která v historii lidstva ještě neselhala. I z toho důvodu je SHA-256 inspirací pro všechny další těžební algoritmy kryptoměn, např. Ethash a Scrypt.
Ethash
Všechny další algoritmy jsou modernější a své kořeny mají v původní SHA-256. Jsou komplexnější, protože používají více funkcí, a i samotné hashovací funkce mohou být rozdílné. Proč ale vůbec vznikly, když výše popsaná funkce SHA-256 je z hlediska bezpečnosti naprosto dostačující?
Protože jsou ASIC minery velmi drahá zařízení (např. za půl milionu korun), má k nim přístup méně lidí, což narušuje decentralizaci. A protože byly ASIC minery původně stvořeny pro SHA-256, vývojáři dalších kryptoměn se rozhodli těžební algoritmy modifikovat a zahrnout do nich opatření, které použití ASIC minerů znemožní. Jedním z nich, a zároveň tím nejúčinnějším, bylo vložení požadavku na velkou výpočetní paměť.
Algoritmus Ethash původně používalo Ethereum ještě před tím, než v září roku 2022 přešlo na Proof of Stake. Ethash je silně závislý na velikosti operační paměti, protože těžaři Etherea zmíněný nonce hledají ze soustavy dat velké několik GB, přesněji řečeno z tzv. DAGu, orientovaného acyklického grafu.
Aby bylo hledání nonce dostatečně rychlé, musí být DAG ihned po ruce u výpočetní jednotky, uložení skoro 5 GB ve vyrovnávací paměti procesoru (CPU) je ale nemožné. Tím Ethash kompletně vyřadil ASIC minery orientované na Bitcoin a zároveň i běžné procesory (CPU). Reálně tedy bylo možné těžit Ethereum pouze na grafických kartách, které disponovaly vysokou pamětí, minimálně tedy 5 GB. Vhodné bylo taky zmíněné grafické karty seřadit za sebe a postavit z nich tzv. těžební rig jako na obrázku vpravo.
Scrypt
Těžební algoritmus Scrypt využívá primárně Litecoin a jeho fork Dogecoin. Cíl Scryptu byl totožný s cílem Ethashe, ovšem jeho dosažení už v případě Scryptu tak úspěšné nebylo. Scrypt původně pro těžbu ani určen nebyl, jedná se totiž o algoritmus původně určený na řešení některých bezpečnostních nedostatků funkce SHA-256.
Když se ale útočník k hashi hesla nějakým způsobem dostane, což v některých případech není vůbec těžké, může skrze různé algoritmy zkoušet hashovat libovolná slova a snažit se do správného hashe strefit. Protože lidé na bezpečnost běžně nehledí tak, jak by měli, sad znaků v heslech se často nachází celkem málo a bezpečnost SHA-256 se tak radikálně snižuje.
Scrypt toto řeší skrze zavedení derivačních funkcí. Pro účely tohoto článku je podstatný fakt, že tyto funkce jsou náročné na paměť a opětovné zkoušení hesla je tím pádem časově velmi neefektivní. Tento brilantní nápad měl Colin Percival, který algoritmus Scrypt vytvořil v roce 2009. Charles Lee, zakladatel Litecoinu, viděl v této pamětní náročnosti potenciál a rozhodl se Scrypt do Litecoinu zahrnout jako překážku pro ASIC minery.
Pamětní náročnost Scryptu ovšem funguje trochu jinak, než v případě algoritmu Ethash, a vytvoření ASIC minerů, které si s nástrahy Scryptu dokázaly poradit, netrvalo dlouho. Nyní jsou ASIC minery pro Litecoin a Dogecoin k dostání na volném trhu podobně, jako ASIC minery pro Bitcoin. Příkladem je Antminer L7 na obrázku níže, jenž je k dostání přibližně za 420 000 Kč.
CryptoNight a RandomX
Poslední z algoritmů, jež jsou bojovníky proti ASIC minerům, jsou CryptoNight a pozdější RandomX. CryptoNight byl dříve široce využívaný těžební algoritmus, jenž do svého návrhu zahrnuly projekty jako Dero, Karbo, Sumokoin, Bytecoin, Electroneum, Aeon a Monero. Stejně jako Scrypt a Ethash, i CryptoNight si klade za cíl vyřadit ASIC minery skrze požadavky na paměť. Zaměřil se zejména na třetí úroveň vyrovnávací paměti v procesoru (L3 Cache).
Vzhledem k požadavku na rychlý přístup a zároveň znatelnou velikost dat není použití běžných ASIC minerů pro Bitcoin vhodné, struktura algoritmu také částečně vyřazuje grafické karty a těžbu se snaží orientovat přímo na procesor (CPU).
CryptoNight před vypočítáním hashe vytvoří tzv. scratchpad, což je soustava pseudonáhodných dat o velikosti přibližně 2 MB. Scratchpad se nachází ve všech třech úrovních vyrovnávací paměti procesoru, i v L3, která se běžně nachází mimo samotný procesor. Přístup do paměti L3 je tedy nejvíce zdlouhavý a proto se algoritmus na tuto oblast zaměřuje. Aby procesor z této soustavy dat vypočítal správný hash, musí se opětovně rychle dotazovat paměti. Velikost dat vyřadila ASIC minery pro Bitcoin, které takto velký cache nemají, neboť ho nepotřebují, a svým způsobem i grafické karty, u nichž je rychlost dotazování do jejich GDDR6 paměti (a starších typů paměti) příliš malá. Na grafických kartách je těžba stále možná, nicméně pomalý přístup k paměti ji činí relativně neefektivní.
Ovšem netrvalo dlouho a, stejně jako v případě Scryptu, i zde se našla parta chytrých hlav. První ASIC miner umožňující těžbu kryptoměny Monero byl představen roku 2018 a podával výkon o celkem solidních 200 KH/s. Příkladem podobného stroje je ASIC miner na obrázku vpravo.
Vývojáři kryptoměny Monero se s tvůrci ASIC mineru snažili bojovat tím, že do algoritmu přidávali stále větší a větší omezení na využití paměti. Ke konci roku 2018 však boj vzdali a rozhodli se, že vytvoří kompletně nový algoritmus RandomX vycházející z CryptoNightu. Tak jako CryptoNight, i RandomX je velmi náročný na paměť a na jeho principu probíhá těžba kryptoměny Monero dodnes.
Druhy těžařského hardware (strojů)
Společně se softwarovou částí se vyvíjí i hardwarová stránka těžby. Vybavení se stále specializuje a jeho výkon v poměru k nákladům pořád roste. Z výše popsaných odstavců už víte, že dva základní druhy hardwarových zařízení pro těžbu jsou centrální procesory (CPU) a grafické karty (GPU). Jelikož je funkce SHA-256 výpočetně náročná, její těžba původně probíhala na klasických procesorech. V rámci technologického pokroku však později vznikly specializované stroje, již zmíněné ASIC minery, optimalizované se svým výpočetním výkonem primárně pro těžbu, s nimiž je těžba bitcoinů mnohem efektivnější.
Jiné algoritmy náročnější na výpočetní paměť však těžaře nutily zvolit jiné stroje, které se s nároky na paměť dokázaly poprat. Proto u některých algoritmů můžeme vidět využití grafických karet a tam, kde se to z hlediska efektivity vyplatí, i tvorbu modifikovaných ASIC minerů.
CPU (procesor)
Centrální výpočetní jednotka počítače je srdcem celého stroje a je zároveň místem, v němž na počátku kryptoměn probíhala veškerá těžba. Nyní už se těžba pomocí procesoru u Bitcoinu (a většiny jiných velkých kryptoměn) prakticky nevyužívá, protože je neefektivní a v některých případech i nemožná.
ASIC minery poskytují mnohem větší těžební výkon a algoritmy náročné na operační paměť těžbu pomocí procesoru prakticky úplně znemožňují. Kryptoměny, které je možné na klasických CPU dnes těžit, jsou např. Monero, Karbo, Dero či např. Haven. Tyto projekty využívají algoritmy CryptoNight (přesněji řečeno algoritmus CryptoNote, jehož hashovací funkce se nazývá CryptoNight) a RandomX.
GPU (grafické karty)
Některé z kryptoměnových algoritmů svými technologickými změnami dokázaly ASIC minery kompletně vyřadit, či alespoň odsunout do stínu z hlediska jejich efektivity. Poměr mezi výkonem a spotřebou je v těchto případech podstatně lepší. Plusem je zároveň vyšší decentralizace, protože jsou grafické karty mnohem levnější, než ASIC minery. I tak se však připravte na to, že za pár solidních grafických karet několik desítek tisíc zaplatíte.
Asi tím nejznámějším představitelem těžby na GPU bylo do září roku 2022 Ethereum, nyní jeho těžba už možná není, protože přešlo na kompletně jiný algoritmus tvorby bloků. Stále je však možné těžit jeho forky Ethereum Classic a Ethereum PoW, jenž vznikl přímo při přechodu na novou formu dosahování konsenzu.
Společně se staršími verzemi Etherea můžete na grafických kartách těžit i např. Vertcoin, Ravencoin, Haven, Bitcoin Gold (má na rozdíl od Bitcoinu pozměněnou hashovací funkci zvyšující rezistenci vůči ASIC minerům), Grin, ZCash nebo např. Dogecoin a Litecoin, i když v těchto případech těžba již není nepříliš efektivní kvůli již existujícím a hojně rozšířeným ASIC minerům.
ASIC (těžební stroj)
Tzv. ASIC miner má pouze jedno využití – těžbu. Nic jiného neumí. To těmto strojům umožňuje co nejvíce optimalizovat výkon v poměru k nákladům a ASIC miner se tak stává nejlepším strojem k těžbě – pokud se dá samozřejmě využít, což, jak víme z odstavců výše, nelze říci ve všech případech.
Na obrázku výše je jeden z nejmodernějších ASIC minerů současnosti – vylepšený Antminer S19 chlazený vodou s výkonem zhruba 198TH/s a příkonem 5 445W. V době psaní článku (říjen 2022) jej vzhledem k právě probíhajícímu bear marketu seženete za zhruba 300 000 Kč. Spousta těžebních společností takovéto stroje nakupuje po stovkách či tisících a tvoří tzv. těžební farmy – velké haly, v nichž bitcoiny současně těží i tisícovky ASIC minerů.
ASIC minery jsou nejvíce využívané pro těžbu Bitcoinu, nicméně existují už i jejich modifikované verze i pro jiné kryptoměny. I ASIC minerů pro Bitcoin dnes existuje nepřeberné množství. Jednotlivé stroje se liší svou efektivitou, spolehlivostí a zejména také cenou. Ovšem ani nákup několika takových strojů domů vám profitabilitu nezaručí – záleží samozřejmě na ceně těžené kryptoměny a také na ceně elektřiny, což je pravděpodobně to nejdůležitější kritérium. Na potenciální návratnost těžby se podíváme v následující kapitole.
Vyplatí se těžba kryptoměn?
Za odvedenou práci dostávají těžaři motivační odměnu v podobě nových jednotek dané kryptoměny a zaplacených poplatků v síti. S dnešními cenami je to velmi lákavá věc. Má to však pár háčků.
Celá problematika se dá shrnout do pár vět. Největším nákladem při těžbě je elektřina. Pokud ji máte dostatečně levnou, pak může být těžba rentabilní. Ceny elektřiny však v současnosti vyřazují drtivou většinu zájemců o těžbu.
Pokud jste však šťastlivci a elektřinu pro těžbu máte dostatečně levnou, narazíte záhy na další zásadní problém, kterým je samotná šance na úspěšné vytěžení nového bloku, pokud těžíte na vlastní pěst. Současná obtížnost těžby Bitcoinu je na tak vysokých úrovních, že šance na vytěžený blok se blíží téměř šanci na výhru v loterii.
Čekat doslova roky na první vytěžený blok se tím pádem téměř nikomu nevyplatí, alespoň ne malým soukromníkům (velké těžební farmy už jsou něco jiného, jejich těžební výkon šanci na vytěžení bloku radikálně zvyšuje). Pro běžné těžaře je tím pádem lepší využít tzv. mining pooly.
Mining pooly
Marek Palatinus, přezdívaný Slush, je programátor z České republiky, který má ve svém životopise kromě vynálezu hardwarových peněženek Trezor také nápad na mining pool.
Pokud jednomu samotnému člověku bude těžba jednoho bloku trvat 1000 let, ale takových lidí se spojí dohromady 10, bude jim to trvat už jen 100 let.
A co když jich je 100? Nebo 100 000?
Mining pool není nic jiného, než spojení těžařů do jedné digitální skupiny, která v těžbě táhne za jeden provaz.
Výnosy z vytěžených bloků se pak dělí mezi účastníky podle poskytnutého výkonu. Jedná se o nejférovější nabídku – když budete spolu se svými kolegy v poolu těžit bloky častěji a o profit se rozdělíte, budete mít mnohem stabilnější zdroj příjmů.
Dnes už se těžba nedá provozovat jinak. Na světě existuje mnoho poolů, avšak většinová výpočetní síla přichází z Číny (díky jejich levné elektřině). Mezi čínské pooly patří např. Poolin, ViaBTC, F2 Pool, Antpool a technicky i Binance Pool, i když Binance má sídlo na Kajmanských ostrovech. Během roku 2022 si však z celkového podílu ukrojil největší kus severoamerický pool Foundry USA, za nímž stojí stejnojmenná společnost.
Cloud mining
V základu se jedná o myšlenku vypůjčení výpočetního výkonu. Firmě zaplatíte nějakou fixní částku za pronájem těžebních strojů, například na rok dopředu, a zpět budete dostávat procento výnosů z těžby.
Na papíře to zní možná krásně. Realita je ale ve většině případů úplně jiná.
Jelikož si uživatel nemůže nic ověřit (jestli těžební stroje vůbec existují, kde se nachází atd.), často se objevovaly firmy s podobným záměrem. Jejich skutečné fungování bylo ale čisté letadlo. Výnosy byly vyplácené z nových uživatelů a když už nikdo nepřicházel, celá věc se zřítila a "investoři" přišli o peníze.
Další typ "těžby" – Proof of Stake
Každá kryptoměna potřebuje svůj bezpečnostní a potvrzovací mechanismus, jinými slovy mechanismus pro dosažení souhlasu (konsenzu) mezi jednotlivými účastníky sítě o jejím stavu v daném čase. Jako první byl využit Proof of Work u Bitcoinu, který jsme si popsali výše. S postupem času ale vznikaly nové směry a jedním z nich je dnes velmi rozšířený Proof of Stake.
Nejedná se o těžbu v pravém slova smyslu.
PoW využívá jako svůj základní mechanismus vynaložený výkon. Aby někdo mohl uzamykat bloky, potvrzovat transakce a tvořit historii, musí nakoupit hardware a poskytovat výkon (práci). Za tu samozřejmě platí nemalé výdaje – zejména spotřebovanou elektřinu. Pokud by se těžař choval nečestně, jeho práce a peníze přijdou vniveč.
Proof of Stake (PoS) jde na to z jiné strany. Validátoři (ne těžaři) pokládají na stůl své kryptoměny. Jejich oprávnění k tvorbě historie (uzamykání bloků) je vlastnictví jednotek. Algoritmus náhodně vybere jednoho uživatele, který své kryptoměny pro šanci vyhrát uzamkne (stake). Vybraný uživatel může blok uzavřít a dostat odměnu. Pokud by tito uživatelé chtěli nějakým způsobem síť podvádět, o kryptoměny přijdou skrze tzv. slashing.
To je základní premisa, na které PoS systém stojí.
Chcete validovat nové bloky? Ukažte nám, že na to máte a uzamkněte své kryptoměny. Čím více dáte, tím větší šanci na uzamknutí bloku máte. Ale pokud budete podvádět, uzamknuté kryptoměny jsou naše.
Které kryptoměny Proof of Stake využívají?
Nejznámějším příkladem kryptoměny využívající Proof of Stake je od září 2022 Ethereum. Ethereum do té doby využívalo algoritmus Proof of Work podobně jako Bitcoin, přechod na Proof of Stake byl velmi dlouho plánovaný, testovaný a několikrát odkládaný.
Dle vývojářů je Ethereum s novým mechanismem konsenzu připraveno na aplikaci dalších aktualizací, jejichž efektem bude např. snížení transakčních poplatků, zvýšení propustnosti sítě a masivní zvýšení decentralizace skrze zavedení konceptu absolutní nezávislosti, což dnes v zásadě neplatí, neboť je Ethereum závislé na centralizovaných síťových poskytovatelích jako je např. Infura, kterou používá i nejznámější decentralizovaná peněženka MetaMask či prohlížeč Brave s jeho tokenem BAT.
Dalšími příklady kryptoměn využívajících Proof of Stake jsou např. Cardano, Solana, BNB se svým BNB Chainem či např. Near Protokol.
Náklady a bezpečí PoS
Co se týče nákladovosti, na plné čáře vyhrává Proof of Stake. Vše se děje v digitální podobě a není tak potřeba nakupovat drahé vybavení a spotřebovávat elektřinu. PoS je tedy i mnohem, mnohem ekologičtější.
Na druhé straně je to ale velká bezpečnostní neznámá. Náklady v reálném světě slouží jako ochrana sítě před změnou historie. Pro její přepsání je nutné vynaložit ohromné peníze a neustále udržovat těžařské vybavení v chodu. Tyto náklady v PoS neexistují a tím pádem ani tato vrstva bezpečnosti.
Různé druhy PoS
Různé kryptoměnové projekty postupem času přicházely i s dalšími druhy PoS, do kterých vždy přidali i něco navíc.
- "Normální" Proof of Stake – každý může stakovat (ucházet se o uzamčení bloku) ze své peněženky.
- Delegated Proof of Stake – vybere se několik validátorů, kteří mohou bloky uzavírat. Nikdo jiný to dělat nesmí.
- Leased Proof of Stake – uživatelé mají možnost svůj podíl vypůjčit. Někdo provádí staking za ně.
- Masternode Proof of Stake – uzamykat bloky mohou jen "velké ryby".
Jiné způsoby konsenzu
Kromě Proof of Work a Proof of Stake, které jsme nastínili výše, existují ale i jiné typy, jak docházet ke shodě.
Proof of Authority
Velká podoba s PoS. Systém je složený z vybraných validátorů, jejichž identita je ale vnitřně známá. Pokud někdo z nich bude chtít podvádět, bude odhalen a ztratí práva na uzamykání bloků a na odměnu.
Tento systém je ale velmi centralizovaný a proto není většinovou kryptoměnovou komunitou uznáván.
Proof of Capacity
Všechna řešení každého bloku jsou dopředu známá a jsou zapsána na nějaké volné místo v úložišti. Proces těžby už je pak pouze o tom "s jakou pravděpodobností se na mém disku nachází to správné řešení". Těžbu tohoto typu nabízí např. kryptoměna Chia.
Čím více volného úložiště poskytnu, tím víc řešení se na něj zapíše a tím větší šanci budu mít na to, že mám to správné.
Závěr k těžbě kryptoměn
Těžba poskytuje síti dvě věci.
- Tou první je vkládání dat do jednotlivých bloků a jejich následné uzamykání. K tomu by však stačil i jeden počítač a vlastně by tak šlo o pouhý databázový program.
- Druhá, podstatně důležitější, je bezpečnost. Těžaři svou "utracenou" prací zabezpečují historii proti jejímu přepsání. Díky výdajově náročnému postupu při řešení bloku je dnes v podstatě nemožné, aby byla nějaká transakce v historii změněna.
Bez těžařů by Bitcoin, potažmo blockchain, ztratil svou důvěryhodnost.
Ať už se tedy na problematiku koukáme z jakéhokoliv úhlu, musíme se nutně dobrat k závěru, že těžba (případně staking) je jedním ze základních stavebních kamenů kryptoměn. A lidé či firmy, které tuto práci zastávají, by za ni měli být náležitě odměněni.
