Hoe werkt Bitcoin mining?

Bitcoin mining is het proces waarmee nieuwe Bitcoins in omloop worden gebracht, maar het is ook een cruciaal onderdeel van het onderhoud en de ontwikkeling van het blockchain grootboek. Het wordt uitgevoerd met zeer geavanceerde computers die uiterst ingewikkelde rekenkundige wiskundeproblemen oplossen.

Mining cryptocurrency is moeizaam, kostbaar, en slechts sporadisch lonend. Niettemin heeft mining een magnetische aantrekkingskracht op veel beleggers die geïnteresseerd zijn in cryptocurrency, omdat miners voor hun werk beloond worden met cryptomunten. Dit komt misschien omdat ondernemende types mining zien als pennies from heaven, zoals Californische goudzoekers in 1849. En als je technologisch aangelegd bent, waarom zou je het dan niet doen?

Lees echter eerst deze gids om te zien of mining echt iets voor je is, voor je de tijd en de apparatuur investeert. We zullen ons vooral concentreren op Bitcoin.

Belangrijkste verklaringen

• Door te mijnen kun je cryptocurrency verdienen zonder er geld voor neer te hoeven leggen.
• Bitcoin miners ontvangen Bitcoin als beloning voor het voltooien van “blokken” van geverifieerde transacties die aan de blockchain worden toegevoegd.
• Miningbeloningen worden uitgekeerd aan de miner die als eerste een oplossing voor een ingewikkelde hashing puzzel ontdekt, en de kans dat een deelnemer degene is die de oplossing ontdekt, hangt samen met het deel van de totale miningkracht op het netwerk.
• Je hebt of een GPU (grafische verwerkingseenheid) of een toepassingsspecifieke geïntegreerde schakeling (ASIC) nodig om een mining opstelling op te zetten.

Een nieuwe goudkoorts

De voornaamste aantrekkingskracht voor veel miners is het vooruitzicht beloond te worden met Bitcoin. Dat gezegd hebbende, je hoeft zeker geen miner te zijn om cryptocurrency tokens te bezitten. Je kunt ook cryptocurrencies kopen met fiat valuta; je kunt ze op een beurs als Bitstamp verhandelen met een andere crypto; je kunt ze zelfs verdienen door te winkelen, blogberichten te publiceren op platforms die gebruikers in cryptocurrency betalen, of zelfs rentegevende crypto-rekeningen op te zetten. Een voorbeeld van een cryptoblog platform is Steemit, dat een beetje lijkt op Medium behalve dat gebruikers bloggers kunnen belonen door hen te betalen in een eigen cryptocurrency die STEEM heet. STEEM kan dan elders verhandeld worden voor Bitcoin.

De Bitcoin beloning die miners ontvangen is een stimulans die mensen motiveert om te helpen bij het primaire doel van mining: het legitimeren en controleren van Bitcoin transacties, zodat hun geldigheid verzekerd is. Omdat deze verantwoordelijkheden over veel gebruikers over de hele wereld verdeeld zijn, is Bitcoin een gedecentraliseerde cryptocurrency, of een die niet afhankelijk is van een centrale autoriteit zoals een centrale bank of regering om toezicht te houden op de regulering ervan.

Hoe Bitcoins mining?

Miners krijgen betaald voor hun werk als controleurs. Ze doen het werk om de legitimiteit van Bitcoin transacties te verifiëren. Deze overeenkomst is bedoeld om Bitcoin gebruikers eerlijk te houden en werd bedacht door Bitcoin’s stichter, Satoshi Nakamoto. Door transacties te verifiëren helpen miners het double-spending probleem te voorkomen.

Dubbel uitgeven is een scenario waarbij een Bitcoin eigenaar dezelfde Bitcoin tweemaal illegaal uitgeeft. Met fysieke valuta is dit geen probleem: als je iemand eenmaal een biljet van $50 overhandigt om een fles whisky te kopen, heb je het niet meer, dus is er geen gevaar dat je datzelfde biljet van $50 gebruikt om bij de buren lotto kaartjes te kopen. Hoewel de mogelijkheid bestaat dat er vals geld gemaakt wordt, is dat niet precies hetzelfde als letterlijk twee keer dezelfde dollar uitgeven.

Stel dat je één legitiem $ 50 biljet had en één vervalsing van diezelfde $ 50. Als je zou proberen zowel het echte als het valse biljet uit te geven, zou iemand die de moeite nam om naar de serienummers van beide biljetten te kijken, zien dat ze hetzelfde nummer hadden, en dat dus een van de twee vals moest zijn. Wat een Bitcoin miner doet is analoog aan dat – ze controleren transacties om er zeker van te zijn dat gebruikers niet tweemaal illegaal geprobeerd hebben dezelfde Bitcoin uit te geven. Dit is geen perfecte analogie – we leggen het hieronder meer in detail uit.

Zodra miners voor 1 MB (megabyte) aan Bitcoin transacties hebben geverifieerd, een zogenaamd “blok”, komen die miners in aanmerking om beloond te worden met een hoeveelheid Bitcoin. De limiet van 1 MB werd ingesteld door Satoshi Nakamoto, en is een punt van controverse, want sommige miners vinden dat de blokgrootte vergroot moet worden om meer gegevens te kunnen verwerken, wat effectief zou betekenen dat het Bitcoin netwerk transacties sneller zou kunnen verwerken en verifiëren.

1MB aan transacties kan theoretisch zo klein zijn als één transactie (hoewel dit helemaal niet gebruikelijk is) of enkele duizenden. Het hangt ervan af hoeveel gegevens de transacties in beslag nemen.

Om Bitcoins te verdienen moet je aan twee voorwaarden voldoen. De ene is een kwestie van inspanning; de andere is een kwestie van geluk.

1. Je moet voor ~1MB aan transacties verifiëren. Dit is het gemakkelijke deel.
2. Je moet de eerste miner zijn die het juiste antwoord, of het dichtstbijzijnde antwoord, op een numeriek probleem vindt. Dit proces wordt ook wel Proof-of-Work genoemd.

Het goede nieuws: Er komt geen geavanceerde wiskunde of rekenwerk aan te pas. Je hebt misschien gehoord dat miners moeilijke wiskundige problemen oplossen – dat is niet helemaal waar. Wat ze eigenlijk doen is proberen de eerste miner te zijn die met een hexadecimaal getal van 64 cijfers (een “hash”) op de proppen komt dat kleiner of gelijk is aan de doel hash. Het is in feite giswerk.

Hetslechte nieuws: Het is giswerk, maar omdat het totale aantal mogelijke gissingen voor elk van deze problemen in de orde van triljoenen ligt, is het ongelooflijk moeizaam werk. Om een probleem als eerste op te lossen, hebben miners veel rekenkracht nodig. Om met succes te mijnen moet je een hoge “hash rate” hebben, die gemeten wordt in termen van megahashes per seconde (MH/s), gigahashes per seconde (GH/s), en terahashes per seconde (TH/s).

Als je wilt schatten hoeveel Bitcoin je zou kunnen mijnen met de hash rate van je mining rig, biedt de website een handige calculator.

Mining en Bitcoin circulatie

Behalve het vullen van de zakken van de miners en het ondersteunen van het Bitcoin ecosysteem, dient mining nog een ander vitaal doel: Het is de enige manier om nieuwe cryptocurrency in omloop te brengen. Met andere woorden, miners slaan in feite (engl. minting) valuta. Zo waren er in november 2020 zo’n 18,5 miljoen Bitcoins in omloop. Afgezien van de munten die geslagen werden via het genesis blok (het allereerste blok, dat gemaakt werd door stichter Satoshi Nakamoto), ontstond elk van die Bitcoin dankzij miners. Zonder miners zou Bitcoin als netwerk nog steeds bestaan en bruikbaar zijn, maar er zou nooit een extra Bitcoin ontstaan. Er komt uiteindelijk een tijd dat mining Bitcoin ophoudt. Per het Bitcoin Protocol zal het totale aantal Bitcoins afgetopt worden op 21 miljoen. Maar omdat het tempo waarin Bitcoin gemijnd wordt met de tijd afneemt, zal de laatste Bitcoin pas rond het jaar 2140 in omloop komen. Dit betekent niet dat transacties niet meer geverifieerd zullen worden. Miners zullen transacties blijven verifiëren en daarvoor betaald worden in vergoedingen om de integriteit van Bitcoin’s netwerk te bewaren.

Afgezien van het Bitcoin loon op korte termijn, kun je als miner stemrecht krijgen als er veranderingen in het Bitcoin netwerkprotocol worden voorgesteld. Met andere woorden, minershebben een zekere invloed op het besluitvormingsproces over zaken als forking.

Hoeveel verdient een miner?

De beloningen voor Bitcoin mining worden elke vier jaar met de helft verminderd. Toen Bitcoin voor het eerst gedolven werd in 2009, leverde het mining van één blok je 50 BTC op. In 2012 werd dit gehalveerd tot 25 BTC. In 2016 werd dit nog eens gehalveerd tot 12,5 BTC. Op 11 mei 2020 halveerde de beloning weer tot 6,25 BTC. In april van 2021 was de prijs van Bitcoin ongeveer $63.000 per Bitcoin, wat betekent dat je $393.750 (6.25 x 60.000) zou verdienen voor het voltooien van een blok. Geen slechte stimulans om dat ingewikkelde hash probleem, dat hierboven beschreven is, op te lossen, lijkt het.

Als je precies wilt bijhouden wanneer deze halvingen zullen plaatsvinden, kun je de Bitcoin Clock raadplegen, die deze informatie in real-time bijwerkt. Interessant is dat de marktprijs van Bitcoin in de loop van zijn geschiedenis de neiging heeft gehad nauw aan te sluiten bij de vermindering van het aantal nieuwe munten dat in omloop kwam. Dit dalende inflatiecijfer verhoogde de schaarste en historisch gezien is de prijs mee gestegen.

Als je wilt zien hoeveel blokken er tot nu toe gemijnd zijn, zijn er verschillende sites, waaronder Blockchain.info, die je die informatie in real-time geven.

Wat heb ik nodig om Bitcoins te mining?

Hoewel vroeg in de geschiedenis van Bitcoin personen misschien met een gewone thuis-computer naar blokken konden meedingen, is dat nu niet meer het geval. De reden hiervoor is dat de moeilijkheidsgraad van het mining van Bitcoin met de tijd verandert. Om de goede werking van de blockchain en zijn vermogen om transacties te verwerken en te verifiëren te verzekeren, streeft het Bitcoin netwerk ernaar dat er ongeveer elke 10 minuten een blok wordt geproduceerd. Maar als er een miljoen mining rigs met elkaar wedijveren om het hash probleem op te lossen, zullen ze waarschijnlijk sneller tot een oplossing komen dan een scenario waarin 10 mining rigs aan hetzelfde probleem werken. Daarom is Bitcoin zo ontworpen dat de moeilijkheid van het mining elke 2.016 blokken, of ruwweg elke twee weken, geëvalueerd en bijgesteld wordt. Als er meer rekenkracht collectief aan het werk is om voor Bitcoin te mining, neemt de moeilijkheidsgraad van het mining toe om de blokproductie op peil te houden. Minder rekenkracht betekent dat de moeilijkheidsgraad daalt. Om een idee te krijgen van hoeveel rekenkracht er bij komt kijken, toen Bitcoin in 2009 gelanceerd werd was de aanvankelijke moeilijkheidsgraad één.

Dit alles wil zeggen dat, om concurrerend te kunnen mijnen, miners nu moeten investeren in krachtige computerapparatuur zoals een GPU (grafische verwerkingseenheid) of, realistischer, een toepassingsspecifieke geïntegreerde schakeling (ASIC). Deze kunnen oplopen van $ 500 tot tienduizenden. Sommige miners – vooral Ethereum miners – kopen afzonderlijke grafische kaarten (GPU’s) als een goedkope manier om miningoperaties in elkaar te flansen. De grafische kaarten zijn die rechthoekige blokken met wervelende ventilatoren. Let op de sandwich-draaibandjes die de grafische kaarten aan de metalen paal vasthouden. Dit is waarschijnlijk niet de meest efficiënte manier om te mijnen, en zoals je kunt raden doen veel miners het evenzeer voor de lol en de uitdaging als voor het geld.

De eenvoudige uitleg

Het reilen en zeilen van Bitcoin mining kan moeilijk te begrijpen zijn zoals het is. Beschouw dit illustratieve voorbeeld van hoe het hash probleem werkt: Ik zeg tegen drie vrienden dat ik een getal tussen één en 100 bedenk, en ik schrijf dat getal op een stuk papier en verzegel het in een enveloppe. Mijn vrienden hoeven het precieze getal niet te raden; ze hoeven alleen maar als eerste een getal te raden dat kleiner of gelijk is aan het getal dat ik in gedachten heb. En er is geen limiet aan het aantal keren dat ze mogen raden.

Stel dat ik denk aan het getal 19. Als Vriend A 21 raadt, verliezen ze omdat 21 groter is dan 19. Als vriend B 16 raadt en vriend C 12, dan zijn ze allebei theoretisch tot levensvatbare antwoorden gekomen, want of 16 is kleiner dan 19 en 12 is kleiner dan 19. Er is geen “extra krediet” voor vriend B, ook al was B’s antwoord dichter bij het doelantwoord van 19. Stel je nu voor dat ik de vraag stel “raad aan welk getal ik denk”, maar ik vraag het niet aan slechts drie vrienden, en ik denk niet aan een getal tussen 1 en 100. Liever vraag ik het aan miljoenen Bitcoin miners en ik denk aan een hexadecimaal getal van 64 cijfers. Nu zie je dat het uiterst moeilijk wordt om het juiste antwoord te raden.

In Bitcoin termen komen gelijktijdige antwoorden vaak voor, maar uiteindelijk kan er maar één winnend antwoord zijn. Als er meerdere gelijktijdige antwoorden worden gegeven die gelijk aan of kleiner dan het doelgetal zijn, beslist het Bitcoin netwerk bij gewone meerderheid – 51% – welke miner gehonoreerd moet worden. Gewoonlijk is dat de miner die het meeste werk verricht heeft, of, met andere woorden, diegene die de meeste transacties verifieert. Het verliezende blok wordt dan een “weesblok”. Weesblokken zijn blokken die niet aan de blockchain worden toegevoegd. Miners die met succes het hash probleem oplossen maar niet de meeste transacties hebben geverifieerd worden niet beloond met Bitcoin.

Wat is een hexadecimaal getal van 64 cijfers?

Wel, hier is een voorbeeld van zo’n getal:

0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee

Het getal hierboven heeft 64 cijfers. Tot zover gemakkelijk genoeg om te begrijpen. Zoals je waarschijnlijk gemerkt hebt, bestaat dat getal niet alleen uit cijfers, maar ook uit letters van het alfabet. Waarom is dat zo?

Om te begrijpen wat die letters te midden van getallen doen, pakken we het woord hexadecimaal uit.

Zoals je weet, gebruiken we het decimale stelsel, wat betekent dat het basis 10 is. Dit betekent weer dat elk cijfer van een getal met meerdere cijfers 10 mogelijkheden heeft, nul tot en met negen.

Hexadecimaal, daarentegen, betekent basis 16, want “hex” is afgeleid van het Griekse woord voor zes en “deca” is afgeleid van het Griekse woord voor 10. In een hexadecimaal systeem heeft elk cijfer 16 mogelijkheden. Maar ons numeriek systeem biedt slechts 10 manieren om getallen weer te geven (nul tot en met negen). Daarom moet je er letters in plakken, specifiek de letters a, b, c, d, e, en f.

Als je Bitcoin aan het mining bent, hoef je de totale waarde van dat 64-cijferige getal (de hash) niet te berekenen. Ik herhaal: Je hoeft de totale waarde van een hash niet te berekenen.

Wat hebben 64-cijferige hexadecimale getallen te maken met Bitcoin mining?

Wat miners doen met die enorme computers en tientallen koelventilatoren is gissen naar de beoogde hash. Miners doen die gissingen door willekeurig zo veel mogelijk nonce’s te genereren, zo snel mogelijk. Een nonce is kort voor “number only used once”, en de nonce is de sleutel tot het genereren van die 64-bit hexadecimale getallen waar ik het steeds over heb. Bij Bitcoin mining is een nonce 32 bits groot – veel kleiner dan de hash, die 256 bits is. De eerste miner wiens nonce een hash genereert die kleiner of gelijk is aan de doel-hash krijgt krediet voor het voltooien van dat blok en wordt beloond met de buit van 6.25 BTC.

In theorie zou je hetzelfde doel kunnen bereiken door een 16-zijdige dobbelsteen 64 keer te rollen om tot willekeurige getallen te komen, maar waarom zou je dat in hemelsnaam willen doen?

Het screenshot hieronder, genomen van de site Blockchain.info, kan je helpen om al deze informatie in een oogopslag samen te vatten. Je kijkt naar een samenvatting van alles wat er gebeurde toen blok #490163 gemijnd werd. De nonce die de winnende hash genereerde was 731511405. De doel hash staat bovenaan. Zoals je hier ziet, is hun bijdrage aan de Bitcoin gemeenschap dat ze 1768 transacties voor dit blok bevestigden. Als je echt al die 1768 transacties voor dit blok wilt zien, ga dan naar deze pagina en scroll omlaag naar de kop Transactions.

Hoe raad ik naar de doel hash?

Alle target hashes beginnen met nullen – minstens acht nullen en maximaal 63 nullen.

Er is geen minimum target, maar er is wel een maximum target dat door het Bitcoin Protocol wordt ingesteld. Geen enkel doel kan groter zijn dan dit getal:

00000000ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000

Hoe maximaliseer ik mijn kansen om de doel hash te raden voordat iemand anders dat doet?

Je zou een snelle mining rig moeten aanschaffen, of, wat realistischer is, lid worden van een mining pool – een groep coin miners die hun rekenkracht bundelen en de gemijnde Bitcoin verdelen. Mininggroepen zijn vergelijkbaar met die clubs waarvan de leden massaal loten kopen en afspreken om eventuele winsten te delen. Een onevenredig groot aantal blokken wordt door pools gemijnd in plaats van door individuele miners.

Met andere woorden, het is letterlijk gewoon een getallenspel. Je kunt het patroon niet raden of een voorspelling doen op basis van eerdere target hashes. De moeilijkheidsgraad van het meest recente blok is op het moment van schrijven ongeveer 25.046 biljoen, wat betekent dat de kans dat een gegeven nonce een hash onder het doel oplevert één op 25.046 biljoen is. Geen geweldige kansen als je in je eentje werkt, zelfs niet met een enorm krachtige mining rig.

Hoe bepaal ik of Bitcoin voor mij winstgevend zal zijn?

Miners moeten niet alleen rekening houden met de kosten van de dure apparatuur die nodig is om een kans te maken een hash probleem op te lossen. Ze moeten ook rekening houden met de aanzienlijke hoeveelheid elektrische energie die mininginstallaties verbruiken bij het genereren van enorme hoeveelheden nonce op zoek naar de oplossing. Alles bij elkaar genomen is Bitcoin mijnbouw vanaf dit schrijven voor de meeste individuele mijnwerkers grotendeels onrendabel. Websites bieden handige calculators waarmee je getallen zoals je hash snelheid en elektriciteitskosten kunt invoeren om de kosten en baten te schatten.

Wat zijn mining pools?

Miners beloningen worden betaald aan de miner die als eerste een oplossing voor de puzzel ontdekt, en de kans dat een deelnemer degene is die de oplossing ontdekt is gelijk aan het deel van de totale miningkracht op het netwerk. Deelnemers met een klein percentage van het ontginningsvermogen hebben een zeer kleine kans om op eigen kracht het volgende blok te ontdekken. Bijvoorbeeld, een miningkaart die je voor een paar duizend dollar zou kunnen kopen zou minder dan 0.001% van de miningkracht van het netwerk vertegenwoordigen. Met zo’n kleine kans op het vinden van het volgende blok kan het lang duren voor die miner een blok vindt, en de oplopende moeilijkheidsgraad maakt het nog erger. De miner zal zijn investering misschien nooit terugverdienen. Het antwoord op dit probleem zijn mining pools. Mining pools worden door derden beheerd en coördineren groepen miners. Door in een pool samen te werken en de uitbetalingen over alle deelnemers te verdelen, kunnen miners een gestage stroom Bitcoin krijgen vanaf de dag dat ze hun miner activeren. Statistieken over enkele van de mining pools zijn te zien op Blockchain.info.

Is er een minder belastende manier om van cryptocurrencies te profiteren?

Zoals hierboven vermeld, is de gemakkelijkste manier om Bitcoin te verwerven door het gewoon op een van de vele beurzen te kopen. Als alternatief kun je altijd gebruik maken van de kaart strategie. Deze is gebaseerd op de oude zaag dat tijdens de Californische goudkoorts van 1849 de slimme investering niet was om naar goud te pannen, maar om kaarten te verkopen. Of, om het in moderne termen te zeggen, te investeren in de bedrijven die die pikhouwelen maken. In een cryptocurrency context zou het kaart equivalent een bedrijf zijn dat apparatuur maakt die voor Bitcoin mining gebruikt wordt. Je kunt overwegen in plaats daarvan te kijken naar bedrijven die ASICs apparatuur of GPU’s maken, bijvoorbeeld.

Is Bitcoin mining legaal?

De legaliteit van Bitcoin mining hangt helemaal af van je geografische locatie. Het concept van Bitcoin kan een bedreiging vormen voor de dominantie van fiat valuta’s en de controle van de overheid over de financiële markten. Om die reden is Bitcoin op bepaalde plaatsen volledig illegaal.

Bitcoin bezit en mining zijn in meer landen legaal dan niet. Enkele voorbeelden van plaatsen waar het illegaal is zijn Algerije, Egypte, Marokko, Bolivia, Ecuador, Nepal, en Pakistan. Over het algemeen zijn Bitcoin gebruik en mining over een groot deel van de wereld legaal.

Risico’s van mining

De risico’s van mining zijn vaak die van financieel risico en die van regelgeving. Zoals gezegd, is Bitcoin mining, en mining in het algemeen, een financieel risico. Je zou al die moeite kunnen doen om voor honderden of duizenden dollars aan mining apparatuur aan te schaffen, alleen om geen rendement op je investering te krijgen. Dat gezegd hebbende, kan dit risico beperkt worden door lid te worden van mining pools. Als je overweegt te gaan mining en in een gebied woont waar het verboden is, moet je er nog eens goed over nadenken. Het kan ook een goed idee zijn om de regelgeving in je land en het algemene sentiment ten opzichte van cryptocurrency te onderzoeken voordat je in mining apparatuur investeert.

Een extra potentieel risico van de groei van Bitcoin mining (en ook van andere Proof-of-Work systemen) is het toenemende energieverbruik van de computersystemen die de mining algoritmen uitvoeren. Hoewel de efficiëntie van ASIC chips enorm is toegenomen, overtreft de groei van het netwerk zelf de technologische vooruitgang. Als gevolg daarvan zijn er zorgen over het milieueffect en de koolstofvoetafdruk van Bitcoin mining. Er zijn echter pogingen om deze negatieve externaliteit te verzachten door te zoeken naar schonere en groene energiebronnen voor mining operaties (zoals geo-thermische of zonne-energie), en door gebruik te maken van koolstofcompensatie kredieten. Overschakelen op minder energie-intensieve consensusmechanismen zoals Proof-of-Stake (PoS), wat Ethereum van plan is te doen, is een andere strategie. PoS komt echter met zijn eigen reeks nadelen en inefficiënties.