Ctrlk

Right Tech EP.7

เจาะการขุด Right Tech ขุด Bitcoin คืออะไร ? | Ep.7

Mining & Block

MINING การขุด

  • การขุด (Mining) คือกระบวนการสร้าง "บล็อกใหม่" ที่รวมธุรกรรมในช่วงเวลานั้นและบันทึกลงใน บล็อกเชน

  • ในยุคแรก:

    • โหนด (Node) ทุกโหนดมีสิทธิ์เข้าร่วมการขุดเพื่อแย่งสิทธิ์ในการสร้างบล็อกใหม่

    • เมื่อมีโหนดสร้างบล็อกใหม่สำเร็จ:

      • โหนดจะเพิ่มบล็อกนั้นลงในบล็อกเชนของตน

      • ส่งบล็อกนั้นให้โหนดอื่น ๆ ตรวจสอบ

    • หากโหนดอื่นเห็นว่าบล็อกถูกต้อง:

      • จะเพิ่มบล็อกนั้นลงในบล็อกเชนของตนเอง

      • ช่วยกระจายบล็อกนั้นออกไปยังโหนดอื่น ๆ ต่อไป

How does mining work?

  • การขุดเริ่มต้นด้วยการสร้าง "candidate block" หรือบล็อกที่ยังไม่สมบูรณ์

    • สร้าง coinbase transaction (ธุรกรรมแรกที่ให้รางวัลแก่ผู้ขุด)

    • เลือกธุรกรรมจาก mempool ของโหนดตนเองมาใส่ในบล็อก

  • เมื่อนักขุดรวมธุรกรรมเรียบร้อยแล้ว จะทำการสร้าง block header โดยประกอบด้วย:

    • Hash ของบล็อกก่อนหน้า

    • Merkle root ของธุรกรรมในบล็อก

  • Block header ยังประกอบด้วย:

    • version – เวอร์ชันของโปรโตคอล

    • time – เวลาที่ปิดบล็อกได้

    • bits – เป้าหมายของ hash (difficulty target)

    • nonce – ค่าที่เปลี่ยนไปเรื่อย ๆ เพื่อให้ได้ hash ที่ตรงตามเป้าหมาย

NONCE

  • Nonce เป็นฟิลด์ขนาด 4 ไบต์ (4 bytes) ซึ่งเก็บค่าตัวเลขได้ตั้งแต่ 0 ถึง 4,294,967,295 (หรือ 0x0 ถึง 0xffffffff ในเลขฐาน 16)

  • ในกระบวนการขุดบล็อกของ Bitcoin:

    • นักขุดจะ เปลี่ยนค่า nonce ไปเรื่อย ๆ เพื่อหาค่า hash ของ block header ที่ต่ำกว่าค่า target ที่ระบบกำหนด

  • การหาค่า nonce ที่ถูกต้องเป็น การลองผิดลองถูก (brute force) ไม่เกี่ยวกับทักษะใด ๆ

  • การเปลี่ยนค่า nonce จะให้ผลลัพธ์ของ hash ที่แตกต่างกัน โดยไม่ต้องเปลี่ยนข้อมูลอื่นในบล็อก

    • แค่ปรับค่า nonce แล้วคำนวณ hash ใหม่เท่านั้น

  • หากเราสุ่มค่า nonce จนครบแล้ว (4,294,967,296 ครั้ง) แต่ยังไม่เข้าเงื่อนไข target miner จะต้องเรียงธุรกรรมใหม่ (merkle root เปลี่ยน) และเริ่มสุ่ม nonce ใหม่

Difficulty Adjustment

  • การปรับความยาก (Difficulty Adjustment) เป็นกระบวนการที่ Bitcoin ใช้เพื่อรักษาเวลาในการสร้างบล็อกให้คงที่ที่ประมาณ 10 นาทีต่อบล็อก

  • โดยระบบจะปรับทุก ๆ 2016 บล็อก

ตัวอย่าง

  • สมมุติว่า block แรก (height: 0)

    • ถูกสร้างขึ้นเมื่อ 1231006505 (Unix timestamp)

    • มี target เดิม (Current Target) คือ:

  • Block ที่ 2016 ถูกสร้างเมื่อ 1231022633

เวลาที่ใช้ในการขุดจริง (Actual Time)

$ \text{DifferentTime} = 1231022633 - 1231006505 = 16128\ \text{นาที} $

อัตราส่วน (Ratio)

$ \text{ExpectedTime} = 2016 \times 10 = 20160\ \text{นาที} \ \footnotesize { (คาดหวังว่าใช้เวลา ;10; นาทีต่อบล็อก ดังนั้น ;2016; บล็อกจะใช้เวลา ;20160; นาที) } $

$ \text{Ratio} = \dfrac{\text{ActualTime}}{\text{ExpectedTime}} = \dfrac{16128}{20160} = 0.8 $

เป้าหมายถัดไป (Next Target)

$ \text{NextTarget} = \text{CurrentTarget} \times \text{Ratio} $

$ \qquad \qquad \quad , , = 00000000FFFF0000\ldots \times 0.8 \ \qquad \qquad \quad , , = 00000000CCCC0000\ldots $

ค่าความยากจะ ลดลง เพราะเวลาขุดเร็วกว่าคาด

New Target แบบเต็ม (Full Precision)

Target ใน Block Header (รูปแบบ bits field)

Bitcoin จะบันทึก target ในรูปแบบ compact หรือ "bits field" 4 byte:

07 CCCC00\text{07 CCCC00}

  • 07 มาจาก Exponent (1 byte): แสดงจำนวน byte ที่ต้องขยับ coefficientไป (ขวาไปซ้าย)

    $ \ldots CCCC0000000000000000000000000000000000000000000000000000 \quad \text{(56 bit)}\ \ $

    56 bits→07 byte∴  Exponent=07\text{56 bits} \rightarrow \text{07 byte} \quad \therefore \; \text{Exponent} = 07

  • CCCC00 มาจาก Coefficient (3 bytes):

    …CCCC00…(6 bit)\ldots CCCC00 \ldots \quad \text{(6 bit)}\\ \\

[!NOTE] > 07CCCC00 เป็นค่าประมาณของ target ถ้าหลัง CCCCOO... เป็น เลขอื่นๆที่ไม่ใช่ 0 จะถูกตัดออก เช่น 0CCCC0025FAB23... จะถูกตัดเป็น 0CCCC00..00

Bitcoin มีไม่เกิน 21 ล้าน จริงมั้ย

Bitcoin ถูกออกแบบให้มีจำนวนจำกัดไม่เกิน 21,000,000 BTC โดยอาศัยหลักการที่เรียกว่า Halving ซึ่งจะลดจำนวนเหรียญที่ถูกปล่อยออกมาลงครึ่งหนึ่งทุก ๆ 210,000 บล็อก (ประมาณทุก 4 ปี)

หลักการนี้เปรียบเสมือนการ right shift ของจำนวนเหรียญในแต่ละรอบ เริ่มจาก 50 BTC ในบล็อกแรก และลดลงเรื่อย ๆ

ตารางแสดงการปล่อยเหรียญในแต่ละยุค (Epoch)

Binary (ฐานสอง)
จำนวน (satoshis)
Halving
จำนวน BTC

$\textcolor{green}{0001\ 0010\ 1010\ 0000\ 0101\ 1111\ 0010\ 0000\ 0000}$

$5,!000,!000,!000$

$-50%$

$10.50\ \text{M-BTC}$

$\textcolor{red}{0} \textcolor{green}{000\ 1001\ 0101\ 0000\ 0010\ 1111\ 1001\ 0000\ 0000 }$

$2,!500,!000,!000$

$-50%$

$5.25\ \text{M-BTC}$

$\textcolor{red}{00} \textcolor{green}{00\ 0100\ 1010\ 1000\ 0001\ 0111\ 1100\ 1000\ 0000}$

$1,!250,!000,!000$

$-50%$

$2.625\ \text{M-BTC}$

$\textcolor{red}{000} \textcolor{green}{0\ 0010\ 0101\ 0100\ 0000\ 1011\ 1110\ 0100\ 0000}$

$625,!000,!000$

$-50%$

$1.3125\ \text{M-BTC}$

$\textcolor{red}{0000}\ \textcolor{green}{0001\ 0010\ 1010\ 0000\ 0101\ 1111\ 0010\ 0000}$

$312,!500,!000$

$-50%$

$656,!250\ \text{BTC (ปี 2024)}$

$\textcolor{red}{0000\ 0}\textcolor{green}{000\ 1001\ 0101\ 0000\ 0010\ 1111\ 1001\ 0000}$

$156,!250,!000$

$-50%$

$328,!125\ \text{BTC}$

$\textcolor{red}{0000\ 00}\textcolor{green}{00\ 0100\ 1010\ 1000\ 0001\ 0111\ 1100\ 1000}$

$78,!125,!000$

$-50%$

$\qquad \qquad \quad \vdots$

$\textcolor{red}{0000\ 000}\textcolor{green}{0\ 0010\ 0101\ 0100\ 0000\ 1011\ 1110\ 0100}$

$39,!062,!500$

$-50%$

$\qquad \qquad \quad \vdots$

$\textcolor{red}{0000\ 0000}\ \textcolor{green}{0001\ 0010\ 1010\ 0000\ 0101\ 1111\ 0010}$

$19,!531,!250$

$-50%$

$\qquad \qquad \quad \vdots$

$\textcolor{red}{0000\ 0000\ 0}\textcolor{green}{000\ 1001\ 0101\ 0000\ 0010\ 1111\ 1001}$

$9,!765,!625$

$-50%$

$\qquad \qquad \quad \vdots$

$\vdots$

$\quad \quad \quad \vdots$

$\vdots$

$\qquad \qquad \quad \vdots$

$\textcolor{red}{0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 000}\textcolor{green}{1}$

$1$ satoshi

$-50%$

$\qquad \qquad \quad \vdots$

$\textcolor{red}{0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000\ 0000}$

$1$ satoshi

$-100%$

$\qquad \qquad \quad 0$

51 % Attackkkk !!!!

What is a 51% Attack?

ในระบบของ Bitcoin เราจะยึด Chain ที่ยาวที่สุด เป็นความจริงหนึ่งเดียวเสมอ ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของระบบ

สมมุติว่า Bob จ่ายเงิน 1 BTC เพื่อซื้อรถจาก Alice และธุรกรรมนี้ถูกรวมอยู่ใน Block 1000 แต่ในขณะเดียวกัน Bob ได้เตรียม Block template อีกชุดที่ ไม่มีธุรกรรมที่จ่ายเงินให้ Alice

จากนั้น Bob พยายามขุด Block 1000 (ฉบับปลอม) ด้วยตัวเองในขณะที่เครือข่ายทั่วไปกำลังขุด Block 1001

หาก Bob สามารถขุดต่อเนื่องไปจน chain ของเขายาวกว่า chain ปกติ ได้สำเร็จ ระบบ Bitcoin จะถือว่า chain ของ Bob เป็น “ความจริง” และธุรกรรมที่ Bob จ่ายให้ Alice จะหายไปจาก chain — ทำให้ Alice ไม่ได้รับเงินนั้นเลย

สิ่งที่ 51% Attack ทำได้

นี่คือสิ่งที่เรียกว่า 51% Attack — ถ้าใครมีพลังขุดเกินครึ่งหนึ่งของเครือข่ายทั้งหมด เขาสามารถ:

  • ปฏิเสธไม่ยอมใส่ธุรกรรมบางรายการ (เช่น ป้องกันคนอื่นโอนเหรียญได้)

  • ย้อนธุรกรรมของตัวเองคืน (double-spend)

แต่นี่คือสิ่งเดียวที่ 51% Attack ทำได้ — ไม่สามารถขโมยเหรียญคนอื่น หรือเปลี่ยนกฎของ Bitcoin ได้

ต้นทุนในการทำ 51% Attack

  • ปัจจุบันกำลังการขุดของ Bitcoin อยู่ที่ประมาณ 870 – 940 EH/s (Exahash ต่อวินาที)

  • เครือข่ายการขุด Bitcoin ทั้งโลกใช้พลังงานไฟฟ้าในระดับใกล้เคียงกับ ประเทศขนาดกลางหนึ่งประเทศ

หากใครต้องการทำ 51% Attack จะต้อง:

  • มีพลังงานไฟฟ้าในระดับเดียวกับที่เครือข่าย Bitcoin ใช้อยู่ทั้งโลก

  • มีเครื่องขุดในปริมาณเทียบเท่ากับที่ใช้งานอยู่ทั้งเครือข่าย

  • มีพื้นที่และระบบสำหรับติดตั้งและควบคุมเครื่องขุดจำนวนมหาศาล

สิ่งที่ผู้โจมตีสามารถทำได้จาก 51% Attack คือ:

  • ย้อนธุรกรรมของตัวเองคืน (Double-spend)

    แต่ ไม่สามารถขโมยเหรียญของคนอื่น ได้

  • เซ็นเซอร์ธุรกรรมบางรายการ ไม่ให้เกิดขึ้นในเครือข่าย

แล้วมันคุ้มค่าหรือไม่?

  • ถ้าต้องลงทุนระดับนี้ เพียงเพื่อจะย้อนธุรกรรมของตัวเอง มันอาจ ไม่คุ้มค่า เลย

  • หากมีคนที่มีทรัพยากรมากขนาดนี้จริง ๆ ทำไมเขาไม่เลือกที่จะ ร่วมขุด Bitcoin อย่างถูกต้อง แทน?

    • จะได้ทั้งรางวัลเป็น Bitcoin

    • และช่วยเสริมความมั่นคงให้ระบบมากขึ้นจากการเข้าร่วม

สรุป

การทำ 51% Attack ในยุคปัจจุบัน มีต้นทุนสูงมาก ไม่คุ้มค่า และแทบเป็นไปไม่ได้ ทั้งในด้านเทคนิค พลังงาน และผลตอบแทน

PreviousRight Tech EP.6NextSilent Payments: บทถัดไปของวิวัฒนาการความเป็นส่วนตัวบนบิตคอยน์

Last updated