Què és la prova de treball?
Definició · Prova de treball (PoW)
Un sistema en què el dret d’afegir un bloc correspon a qui trobi primer un hash de la capçalera del bloc per sota d’un objectiu. Trobar-lo requereix un nombre enorme de proves; comprovar-lo només requereix un hash.
Satoshi Nakamoto ho va descriure al llibre blanc de Bitcoin el 2008, basant-se en Hashcash d’Adam Back, una idea anterior per encarir el correu brossa. El hash vàlid és la prova. No en pots obtenir un sense fer la feina, i tothom pot comprovar que l’has feta.
La resta d’aquesta pàgina explica cada part, i el requadre de dalt et permet provar-ho: és un format real de capçalera de Bitcoin, amb el hash calculat en directe al teu navegador. Per entendre la mineria en conjunt, consulta la nostra guia completa de la mineria de Bitcoin.
Quin problema resol la prova de treball?
Bitcoin no té cap empresa, banc ni servidor al comandament. Milers d’ordinadors conserven la seva pròpia còpia del llibre de registre i s’han de posar d’acord sobre quin bloc ve després i en quin ordre s’han fet els pagaments. Si no, algú podria gastar la mateixa moneda dues vegades.
Una votació simple no funciona en línia, perquè qualsevol pot engegar mil ordinadors falsos i votar mil vegades. Això s’anomena atac Sybil. La prova de treball ho evita: la teva influència es mesura en hashes, i els hashes costen electricitat i maquinari.
Qui decideix sobre el bloc següent?
Un vot per node
Un atacant posa en marxa 60 nodes falsos gratis i supera en vots els 12 nodes honestos.
Un vot per hash
miners honestos 88%atacant 12%
Els mateixos 60 nodes comparteixen el maquinari real de l’atacant, de manera que, en conjunt, continuen tenint un pes del 12%. Les còpies són gratuïtes, els hashes no.
Què conté la capçalera d’un bloc de Bitcoin?
Els miners no calculen el hash de tot el bloc. Calculen el hash de la seva capçalera de 80 bytes, que compromet tota la resta. Aquests són els sis camps que has editat al quadre de dalt:
| Camp | Bytes | Què conté | Qui el modifica |
|---|---|---|---|
| Versió | 4 | Quin conjunt de regles segueix el bloc | Canvia poques vegades |
| Hash del bloc anterior | 32 | El hash del bloc anterior, que enllaça la cadena | Nou a cada bloc |
| Arrel de Merkle | 32 | Una empremta digital de totes les transaccions del bloc | Miner, quan canvien les transaccions o el nonce extra |
| Temps | 4 | Quan el miner diu que s’ha creat el bloc (hora Unix) | Miner, dins dels límits |
| Bits | 4 | L’objectiu, empaquetat en 4 bytes | La xarxa, cada 2.016 blocs |
| Nonce | 4 | Un número lliure per tornar-ho a provar | Miner, a cada intent |
Com que la capçalera inclou el hash del bloc anterior, canviar un bloc antic en canvia el hash. Això trenca la capçalera següent i també la posterior. Quan es va crear aquesta pàgina, vam comprovar al nostre servidor el bloc gènesi real de 2009 amb el mateix codi que fa servir la secció principal:
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
Com funciona SHA-256 a Bitcoin?
SHA-256 converteix qualsevol entrada en un nombre de 256 bits, escrit amb 64 caràcters hexadecimals. Bitcoin calcula el hash dues vegades sobre la capçalera (se’n diu SHA-256d). Les propietats importants per a la mineria són senzilles:
Mateixa entrada, mateix resultat
Determinista
La mateixa capçalera sempre dona el mateix hash, en qualsevol ordinador. Per això es pot verificar.
256 bits
Mida fixa
Tant si és una línia curta com un llibre sencer, el hash sempre té 64 caràcters hexadecimals.
Unidireccional
No hi ha cap drecera per tornar enrere
No pots calcular una entrada que produeixi el hash que vols. Només pots provar entrades.
≈ 50%
Avalanche
Canvia un caràcter i aproximadament la meitat dels bits canvien. Mira la quadrícula de la secció principal.
Aquesta última propietat és el nucli de la prova de treball. Un hash proper a l’objectiu no diu res sobre el següent intent, així que no hi ha cap camí enginyós per trobar un bloc vàlid. Tots els miners participen en la mateixa loteria, i fer més càlculs de hash per segon només et dona més bitllets.
Què és l’objectiu i per què hi ha zeros inicials?
L’objectiu és un nombre de 256 bits. Un bloc és vàlid quan el seu hash, interpretat com un nombre, és igual o inferior a aquest valor. Com que els nombres petits comencen amb zeros, un objectiu més baix es representa amb més zeros inicials. Cada zero hexadecimal addicional multiplica per 16 el nombre mitjà d’intents.
Mitjana de hashes necessaris per trobar un bloc vàlid
- El bloc de prova de la capçalera · 4 zeros hexadecimals inicials65,536
- L’objectiu més fàcil de Bitcoin (2009) · 8 zeros hexadecimals inicials, bits 1d00ffff4,294,967,296
- Un bloc de Bitcoin avui · uns 20 zeros hexadecimals inicials (estimació en temps real)4.3 × 1023
La xarxa ajusta l’objectiu cada 2.016 blocs, aproximadament cada dues setmanes, perquè els blocs continuïn arribant aproximadament cada deu minuts, independentment de quant hashrate s’incorpori a la xarxa o en surti. Ara mateix, la xarxa funciona a uns 712 EH/s (dada en directe, actualitzada cada hora). L’explicació de com funciona aquest ajust és a la nostra guia sobre la dificultat de la mineria de Bitcoin, i l’explicació del hashrate tracta les unitats.
Què és un nonce i què és l’extra nonce?
El nonce («número utilitzat una sola vegada») és el camp de 4 bytes que els miners canvien en cada intent. És l’únic camp que només hi és per poder-lo canviar. El problema és que 4 bytes només permeten uns 4,3 mil milions de valors, i les màquines modernes els recorren gairebé a l’instant.
El bucle del miner
- 01
Prova tots els nonces
0, 1, 2 i fins a 4.294.967.295. Aquests són tots els valors que caben en 4 bytes.
- 02
Esgotar-se de pressa
Una màquina de 100 TH/s enllesteix tots aquests intents en uns 43 milionèsims de segon.
- 03
Canvia el nonce extra
El miner edita un camp sobrer de la seva pròpia transacció de recompensa (la coinbase).
- 04
Arrel de Merkle nova
Aquesta transacció ha canviat, així que l’arrel de Merkle també canvia i cada nonce torna a generar hashes nous.
Per això, els miners també canvien un nonce addicional: uns quants bytes de reserva a la coinbase, la primera transacció del bloc, que paga al miner. Una coinbase nova crea una nova arrel de Merkle, i això vol dir que hi ha milers de milions de nonces nous per provar. En un pool de mineria, el pool assigna a cada miner un interval propi de nonces addicionals perquè ningú repeteixi la feina d’un altre.
Per què costa trobar un bloc, però és fàcil comprovar-lo?
Per trobar un bloc
≈ 4.3 × 1023 hashos
Tota la xarxa, totes les seves màquines, uns deu minuts provant combinacions.
Estimació en temps real, actualitzada cada hora.
Per comprovar-ho
1 hash
Qualsevol node, fins i tot un portàtil barat, calcula una vegada el hash de la capçalera de 80 bytes i el compara amb l’objectiu en molt menys d’un mil·lisegon.
El miner ha de provar hashes fins que en troba un que quedi per sota de l’objectiu. Tothom només ha de calcular el hash de la capçalera una vegada i comparar-lo. Aquest cost tan desigual permet que milers d’ordinadors corrents verifiquin la cadena sense confiar en els miners que l’han creat.
Prova tu mateix la part de cerca a continuació. Aquesta demostració fa servir un format de bloc més senzill que el de la capçalera, però és la mateixa loteria de doble SHA-256, i cada bloc trobat enllaça amb l’anterior.
Interactiu · mina un bloc al navegador
Prova de treball SHA-256 real, capçalera simplificada
Hash del bloc (doble SHA-256)
Edita les transaccions: el hash canvia del tot amb una sola lletra.
Intents: 0
La teva taxa de hash: n/a
Temps: 0,0 s
Què és la regla de la cadena més llarga i què és un atac del 51%?
De vegades, dos miners troben un bloc gairebé alhora i, durant una estona, la xarxa té dues versions. Els nodes segueixen la cadena que acumula més feina. Se’n diu la cadena més llarga, però en realitat és la més pesada: uns quants blocs amb dificultat alta poden pesar més que molts blocs amb dificultat baixa.
Per revertir un pagament, un atacant hauria de construir una cadena amb més treball acumulat que la resta, començant abans del pagament. Cada bloc nou que s’hi afegeix (una confirmació) deixa l’atacant més enrere. El llibre blanc va calcular les probabilitats. Mou el control lliscant per veure-les:
Interactiu · pot un atacant recuperar terreny?
Fórmula del llibre blanc de Bitcoin, secció 11
- 0
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
Blocs de desavantatge de l’atacant (confirmacions). Les barres fan servir una escala logarítmica, des d’una possibilitat entre un milió fins a la certesa.
Amb el 10% de la taxa de hash, la probabilitat de reescriure un pagament després de 6 confirmacions és del 0,024%, i després de 1 confirmació és del 20,5%.
Amb el 50% o més, l’atacant acaba guanyant. Això és l’atac del 51%. És greu, però té límits:
Amb la major part de la taxa de hash, un atacant pot
- Substituir els blocs recents per la seva pròpia cadena
- Monedes que s’han enviat ells mateixos i que gasten dues vegades
- Deixar algunes transaccions fora dels blocs
Tot i així, no poden
- Gasta monedes de les carteres d’altres persones
- Crear monedes a més de les que dona la recompensa del bloc
- Canviar les regles de Bitcoin per a tothom
Per això les plataformes d’intercanvi esperen diverses confirmacions en els dipòsits grans. Sis és la regla general habitual.
Per què la prova de treball consumeix tanta energia?
Perquè l’energia és la seguretat. Un bloc vàlid demostra que s’ha consumit electricitat real. Per reescriure l’historial, un atacant ha de gastar com a mínim tant de nou i continuar gastant mentre la xarxa honesta avança.
On va l’energia i què permet aconseguir
Recompensa del bloc i comissions
BTC nous i comissions per cada bloc, que es paguen a qui el troba.
Maquinària i electricitat
Els miners gasten fins al valor que té la recompensa per a ells.
Taxa de hash de la xarxa
Tot aquest gasto es tradueix en hashes per segon.
Cost de reescriure l’historial
Un atacant ha de gastar més que tots ells, bloc rere bloc.
És legítim debatre quanta electricitat es fa servir i d’on prové. L’índex de Cambridge n’ofereix estimacions, i la nostra guia sobre l’energia de la mineria de Bitcoin repassa les xifres. Cada halving redueix la part de la recompensa que prové de monedes noves, de manera que, amb el temps, les comissions hauran de cobrir una part més gran d’aquest pressupost de seguretat.
Prova de treball vs. prova de participació: quina diferència hi ha?
La prova de participació (PoS) tria qui crearà el bloc següent entre les persones que bloquegen monedes com a dipòsit, en lloc de triar entre les que gasten electricitat. Ethereum va passar de la prova de treball a la prova de participació el 2022. Aquí tens una comparació justa, cara a cara:
| Prova de treball | Prova de participació | |
|---|---|---|
| Qui afegeix el bloc següent | El primer miner que troba un hash inferior a l’objectiu | Un validador escollit en proporció a la seva participació |
| Què el protegeix | Electricitat i maquinari consumits fora de la cadena | Monedes bloquejades a la cadena que es poden confiscar si fas trampes |
| Consum d’energia | Alt, per disseny | Baix |
| Per participar | Maquinària i energia barata | Monedes per posar en staking |
| Liquidació | Cada confirmació el fa més segur | Punts de control de finalitat explícits |
| Crítica principal | Ús d’energia i concentració de la mineria | Concentració de la participació i un disseny més complex |
| Historial | Bitcoin, des de 2009 | Ethereum, des de 2022 |
Els desenvolupadors de Bitcoin han mantingut la prova de treball perquè el seu cost és extern al sistema. Així, ningú no pot comprar-ne el control amb monedes que ja té. Els partidaris de la prova de participació assenyalen que estalvia energia i permet una finalització més ràpida.
Can you get mining rewards without running proof of work yourself?
Yes. With CloudMineCrypto you mine bitcoin for free from your phone or browser, with no hardware, noise or power bill. Claim the free 8-hour plan, and add more free plans by watching ads, playing games, completing offers and checking in daily. Your estimated BTC ticks up while your plans run, and you withdraw to your own wallet, Lightning included.
Each plan has a hashrate, and your estimate is that hashrate’s share of the whole network, times 6 blocks an hour, times the block reward. That’s the formula the app uses to estimate your rewards (rules and limits apply). Want more speed? Paid plans are an optional boost for fun. They usually mine less than they cost, and the price is shown before you confirm.
Cal saber que les recompenses són estimacions que varien amb la xarxa i no estan garantides, i que un pla no et dona la propietat de cap màquina ni pool. Es poden aplicar límits o pot ser necessària una verificació per retirar fons. Trobaràs els detalls a les regles de recompenses i a la guia gratuïta de mineria de Bitcoin. S’apliquen els termes i condicions.
Preguntes freqüents
Què és la prova de treball, explicada de manera senzilla?
És una manera de fer que afegir un bloc requereixi un esforç real. Els miners calculen el hash de la capçalera del bloc una vegada i una altra, canviant un número anomenat nonce, fins que el resultat queda per sota d’un objectiu. Trobar aquest hash requereix un nombre enorme d’intents, però qualsevol pot verificar-lo amb un sol càlcul de hash.
Què és un nonce a Bitcoin?
Un número de 4 bytes a la capçalera del bloc que els miners canvien a cada prova. Té uns 4,3 milers de milions de valors possibles. Quan s’esgoten, els miners canvien un nonce addicional dins de la transacció coinbase. Això genera una nova arrel de Merkle i un nou conjunt de hashes.
Per què Bitcoin aplica SHA-256 dues vegades?
Bitcoin calcula el hash de la capçalera de 80 bytes amb SHA-256 i després torna a calcular el hash del resultat. Satoshi mai no va explicar per què ho va triar. La interpretació més habitual és que protegeix contra els atacs d’extensió de longitud i afegeix un marge de seguretat.
Què permet fer un atac del 51%?
Qui controla la major part de la potència de càlcul pot crear una cadena més llarga en privat i substituir els blocs recents. Això li permet gastar dues vegades les seves pròpies monedes o bloquejar algunes transaccions. No pot gastar les monedes d’altres persones, crear monedes saltant-se les regles ni canviar les regles per a tothom.
La prova de participació és millor que la prova de treball?
Consumeix molta menys energia i la seguretat prové de monedes bloquejades com a participació. La prova de treball vincula la seguretat a un cost extern, l’electricitat i el maquinari, i s’utilitza a Bitcoin des de 2009. Cadascuna té avantatges i inconvenients diferents, així que quina és millor depèn del que valoris.
Can I get bitcoin mining rewards without my own hardware?
Yes. In the CloudMineCrypto app you claim free mining plans (the free plan, ads, games, offers and a daily check-in) and your estimated BTC ticks up while they run, then you withdraw to your own wallet. Rewards are estimates based on your plan’s hashrate and live network data, they aren’t guaranteed, and a plan doesn’t give ownership of any hardware.
Fonts i lectures complementàries
- Bitcoin: un sistema de diners electrònics entre iguals (el llibre blanc) · Satoshi Nakamoto, bitcoin.org
- Guia de la cadena de blocs: capçaleres de bloc, prova de treball i coinbase · Documentació per a desenvolupadors de Bitcoin
- Guia de mineria: mineria en solitari, pools, getblocktemplate · Documentació per a desenvolupadors de Bitcoin
- Dificultat · Bitcoin Wiki
- Confirmació · Bitcoin Wiki
- Índex de consum elèctric de Bitcoin de Cambridge · Cambridge Centre for Alternative Finance
- Tauler de mineria: taxa de hash, dificultat, blocs recents · mempool.space
Les xifres en temps real d’aquesta pàgina provenen de l’API de CloudMineCrypto o dels serveis de dades públiques de la cadena de blocs que s’indiquen al costat. S’actualitzen segons un calendari i s’etiqueten allà on apareixen. Aquesta guia és educativa i no és assessorament financer. CloudMineCrypto no és un producte d’inversió; les recompenses de l’app són estimacions i no estan garantides.
Ja has llegit com funciona. Ara mira-ho en acció.
Aconsegueix un pla de mineria gratuït de 8 hores a l’app CloudMineCrypto i mira com augmenta la teva estimació de BTC a partir de dades en directe de la xarxa. Sense maquinari ni targeta.