Майнинг биткоина: почему блоки иногда добываются медленно

В последнее время в криптосообществе активно обсуждается тема увеличения времени, необходимого для майнинга очередного блока биткоина. Согласно изначальному протоколу Биткоина, майнинг одного блока должен занимать в среднем 10 минут. Однако время от времени появляются сообщения о том, что на создание конкретного блока ушло более часа или даже несколько дней. Давайте разберемся, насколько часто случаются такие ситуации и что это может означать для сети Биткоин.

Среднее время добычи блоков биткоина

Итак, почему был задан целевой показатель майнинга одного блока в 10 минут? Это оптимальное значение было выбрано Сатоши Накамото исходя из компромисса между скоростью транзакций и защищенностью сети от атак. Чем короче интервал — тем быстрее проходят транзакции, но возрастает вероятность создания сиротских блоков при одновременном майнинге нескольких блоков разными участниками. И наоборот, слишком длинный период майнинга замедляет работу сети. Поэтому 10 минут — это «золотая середина».

На практике интервал между блоками не может быть строго фиксированным, поскольку процесс майнинга носит вероятностный характер. Чем больше вычислительных мощностей подключено к сети, тем быстрее в среднем находится решение криптографической головоломки, необходимое для создания очередного блока транзакций.

Однако точно предсказать время решения невозможно заранее. Это все равно, что бросать кубик — вы можете знать вероятности выпадения каждого числа, но не знать наверняка, какое именно число выпадет в следующий раз. То же самое и с майнингом — скорость нахождения решения колеблется вокруг среднего значения.

Согласно статистике, раз в 34 дня (или около того) случаются задержки между блоками на 85 минут и больше. А блоки, майнинг которых занял более часа, появлялись примерно раз в год на протяжении всей истории Биткоина.

Так, например, широкую огласку в СМИ получил случай с блоком 815 690, майнинг которого 7 ноября 2023 года занял 1 час 9 минут. До этого ажиотаж в прессе вызывал блок от 17 октября 2022 года с майнингом длительностью 1 час 25 минут.

Еще более длинные интервалы между блоками тоже случались. Один из самых экстремальных примеров: 6 дней прошло между первым блоком, сгенерированным Сатоши 3 января 2009 года, и вторым блоком от 9 января. Этот феномен до сих пор остается загадкой и предметом споров среди криптоэнтузиастов.

При этом в большинстве случаев майнинг блоков с запозданием остается незамеченным широкой публикой и прессой. Лишь изредка подобные ситуации привлекают пристальное внимание.

Медленный майнинг не является частым явлением

Почему же медленный майнинг блоков случается реже, чем можно было бы ожидать, исходя из вероятностей? Все дело в том, что вычислительная сложность майнинга в Биткоине является динамической величиной. Она автоматически корректируется каждые 2016 блоков (приблизительно две недели).

Если за последние 2016 блоков реальное среднее время превышало 10 минут — сложность уменьшается, чтобы компенсировать отклонение. И наоборот, если средний интервал оказался меньше 10 минут — сложность повышается, замедляя темп нахождения следующих блоков.

Благодаря такому механизму саморегуляции, среднее время майнинга блоков за последние годы в целом очень близко к десятиминутному целевому значению, что говорит о стабильности системы.

Конечно, бывают периоды, когда значительные внешние факторы на некоторое время нарушают работу механизма. К примеру, после запрета майнинга в Китае в 2021 году произошло резкое сокращение вычислительной мощности сети. Среднее время майнинга в июне того года выросло до 12 минут.

Потребовалось полгода, чтобы компенсировать этот удар и вернуться к нормальному 10-минутному интервалу. Тем не менее, в целом система доказала свою жизнеспособность, сумев адаптироваться к форс-мажору и восстановить работоспособность.

Выводы

Подводя итог, можно констатировать следующее:

• Случаи существенно затянутого майнинга отдельных блоков цепочки являются редким, но вполне закономерным явлением, обусловленным математическими законами теории вероятностей. Чем больший отрезок времени анализировать, тем ближе показатели времени майнинга отдельных блоков будут приближаться к среднему значению 10 минут. Однако на небольших промежутках возможны существенные отклонения как в большую, так и в меньшую сторону. Поэтому блоки, майнинг которых занимает более часа, являются редкостью, но вполне ожидаемой редкостью.
• Причины увеличенного времени майнинга кроются в вероятностной природе процесса нахождения блоков. Чем дольше искать решение криптографической головоломки, тем ниже вероятность, что это займет совсем уж продолжительное время. Но такая вероятность все же есть, пусть и небольшая.
• Благодаря механизму саморегулирования сложности, средние показатели времени майнинга блоков за многие годы остаются в рамках 10 минут или близки к этому значению. Это подтверждает надежность системы в целом.
• Временные сбои из-за резких внешних воздействий (например, массовый запрет майнинга) компенсируются в течение нескольких месяцев.
• Отдельные долгие блоки не несут угрозы для безопасности и стабильности блокчейна Биткоин, поскольку консенсус в сети достигается исходя из свойств цепочки в целом за длительный период.
• Тем не менее, чем чаще в среднем генерируются блоки – тем эффективнее работает сеть с точки зрения скорости проведения транзакций. Поэтому тенденция к замедлению темпа майнинга несет репутационные издержки для Биткоина.
• Вероятно, со временем майнинг биткоинов будет становиться только более сложным и длительным. Но пока механизм динамической корректировки сложности справляется со своей задачей. Главное – чтобы темп прироста сложности не опережал развитие вычислительных мощностей, подключаемых к майнингу.

В целом, можно утверждать, что на данном этапе проблема затянувшегося майнинга отдельных блоков не несет критичных рисков для инфраструктуры Биткоин. Однако в будущем, вероятно, потребуются изменения консенсусного алгоритма для поддержания необходимого темпа генерации транзакций в блокчейне.