ивица|десно|безоквира Рударење криптовалута ( или ) је процес валидације трансакција и додавања нових блокова у блокчејн мрежу, при чему учесници (рудари) својим компјутерима обезбеђују рачунарску снагу и као накнаду за то добијају одређени износ криптовалуте коју рударе.

Процес валидације Валидација трансакције потврђује легитимитет и интегритет трансакције. Она подразумева низ провера веродостојности трансакције, у смислу да ли је она одобрена, тачна и да ли се придржава правила система у којем потиче. Овај процес је фундаменталан за одржавање интегритета података и поверења у свим облицима финансијских трансакција, од традиционалних банкарских трансфера до модерних кретања дигиталних и крипто валута. Правилна валидација трансакција је неопходна за спречавање превара и обезбеђивање стабилности и безбедности финансијске мреже. У контексту рударења криптовалута, валидација трансакција осигурава да се у књигу трансакција () или базу података () додају само валидни уноси.

Техничке основе рударења Концепт рударења настао је 2009. године са појавом Биткоина, чији је анонимни творац Сатоши Накамото осмислио систем у коме се рудари такмиче у решавању криптографских загонетки како би потврдили трансакције. Овај механизам, познат као Доказ о раду (), захтева значајну рачунарску снагу и постао је темељ за хиљаде других криптовалута које су се појавиле у задњих 10 и више година.

Рударење функционише тако што рудари прикупљају необрађене трансакције и формирају од њих блок података. Рудари, потом хеширају податке блока заједно са променљивом вредношћу која се назива Број за једнократну употребу, или Криптографски НОНС (), или само НОНС (), што је акроним енглеског израза за: број коришћен само једном (). Циљ рударења је пронаћи хеш који је мањи од тренутно постављеног циљног броја (). Ово је искључиво процес погађања методом покушаја и грешке (), јер не постоји начин да се унапред предвиди која ће вредност НОНС-а дати валидан хеш.

Када рудар пронађе исправан НОНС, прослеђује га целој мрежи, где остали чворови могу тренутно да провере његову валидност. Први рудар који реши загонетку добија награду за блок. Тежина рударења се аутоматски прилагођава сваких 2016 блокова (отприлике на сваке две недеље) тако да просечно време проналажења блока остаје око 10 минута.

Историјат развоја хардвера за рударење

У раним данима Биткоина, рударење се могло обављати помоћу обичних процесора (Централна процесорска јединица - CPU). Како је тежина рударења расла, процесори су постали неефикасни, а њихову улогу преузеле су графичке картице (графичка процесорска јединица или графички чип), који се на енглеском означава скраћеницом GPU (). GPU захваљујући својој паралелној архитектури (види још: Паралелно израчунавање) може да обавља знатно већи број хеш прорачуна у секунди него CPU. GPU рударење доминирало је у периоду од 2011. до 2013. године, док се нису појавили специјализовани FPGA чипови.

Коначно, развој ASIC () чипова, дизајнираних искључиво за рударење Биткоина, довео је до тога да су CPU и GPU постали непрофитабилни за рударење Биткоина. Ипак, GPU рударење је наставило да живи кроз алтернативне криптовалуте (алткоине) чији су алгоритми дизајнирани да буду отпорни на ASIC (). Пример таквог алгоритма је Етхаш (), који је користио Итиријум пре него што је прешао да користи Доказ о улогу протокол. Такође, криптовалута Монеро користи алгоритам Крипто Најт (), док З-Кеш користи алгоритам Еквихаш ().

Рударење помоћу графичких картица (GPU) GPU рударење представљало је значајан технолошки напредак у односу на рударење процесорима (CPU рударење). Студије су показале да применом CUDA () оптимизације на графичким картицама NVIDIA, пропусност рударења може да се повећа између 5 до 100 пута у поређењу са CPU рударењем, уз драстично смањење кашњења у формирању блокова. Овај паралелизам омогућава графичким картицама да истовремено обрађују хиљаде нити, што је идеално за криптографске прорачуне какве захтева рударење криптовалута.

GPU рударење се показало посебно ефикасним за алгоритме који захтевају велику снагу РАМ меморије, као што су Етхаш или Крипто Најт. Код Етхаш алгоритма, на пример, рудари морају да читају податке из велике структуре која се назива ДАГ (), чија је величина расла до преко 4 GB пре него што је Итиријум прешао да користи протокол Доказ о улогу (). Ово чини да капацитет и брзина РАМ-а, тј. меморијски пропусни опсег (), буде ограничавајући фактор, а не чиста рачунарска снага (брзина и капацитет процесора), што фаворизује GPU у односу на ASIC чипове.мини|Фарма процесора за рударење Биткоина у Лавалу, Канада (2018).

Ефикасност хардвера за рударење Истраживања су показала да се енергетска ефикасност GPU рударења може додатно побољшати техникама динамичког подешавања напона и фреквенције (DVFS). Применом ове технике на графичким картицама NVIDIA, енергетска ефикасност може да се повећа за 84% у поређењу са коришћењем стандардних фреквенција, што може да удвостручи профит од рударења криптовалута.

Истраживање објављено на IEEE конференцији 2025. године анализирало је енергетску ефикасност и утицај на животну средину различитих типова рачунарског хардвера који се користе у рударењу: CPU, GPU, FPGA и ASIC. Студија је показала да ASIC уређаји имају највећу енергетску ефикасност по хешу, али су ограничени на само једну криптовалуту, док су GPU-и флексибилнији и могу се користити за различите валуте у зависности од њихове тренутне профитабилности.

За разлику од ASIC чипова, који су постали доминантни у Биткоин мрежи, GPU рударење је остало стандард за алткоине због своје свестраности. Магистарски рад са Универзитета за економију у Прагу показао је да са одређеним типовима графичких картица рударење алтернативних криптовалута може бити профитабилно, посебно када се узму у обзир трошкови електричне енергије и цене хардвера.

Удружено рударење Како је тежина рударења расла, самосталним рударима са скромним хардвером постајало је све теже да изрударе један блок. Решење је настало у виду удруженог рударења (), где група рудара удружује хардверску снагу својих рачунара и дели награду сразмерно уложеном доприносу. Тако, на пример, рудар са својом графичком картицом (GPU) која производи 121 мегахеш у секунди, у групи чија је укупна снага 121 егзахеш у секунди, добија награду сразмерну свом уделу (око једног милионитог дела).

Софтверска решења Због енергетске неефикасности Доказ о раду механизма, неке блокчејн мреже прелазе на алтернативне механизме консензуса. Најзначајнији пример је Итиријум, који је у септембру 2022. прешао са Доказ о раду на Доказ о улогу механизам консензуса, чиме је потрошња енергије мреже смањена за преко 99%. Ипак, Доказ о раду и рударење остају ослонац највеће светске криптовалуте Биткоина, и настављају да буду предмет интензивних истраживања у области рачунарских система и енергетске ефикасности.

Економски и еколошки аспекти рударења криптовалута мини|Рударење Биткоина у импровизованим условима 2014. Студија објављена у часопису Природа () показала је да је за период од јануара 2016. до јуна 2018. рударење Биткоина трошило у просеку 17 мегаџула по једном америчком долару изрударене вредности Биткоина. То се показало као продуктивније од физичког рударења бакра (4 MJ/$), злата (5 MJ/$) или платине (7 MJ/$). Једино је физичко рударење алуминијума (122 MJ/$) имало већу потрошњу енергије по долару створене вредности.

Што се еколошких аспеката рударења криптовалута тиче, истраживање Универзитета Хаваји у Манои, упозорило је да би емисије топлоте у атмосферу, настале од рударења Биткоина, саме могле да подстакну глобално загревање од преко 2 степена Целзијуса у периоду краћем од 30 година.

Са друге стране, развијају се решења за одрживије рударење. Истраживачи са Универзитета технологије Дурбан у Јужној Африци представили су прототип система за директно напајање GPU који се користе у рударењу криптовалута. Ови уређаји директно напајају рачунаре једносмерном струјом са соларних панела. Пошто је струја из соларних панела једносмерна, директно се спроведе у рачунар, који такође функционише на једносмерној струји. Пошто рачунар није прикључен на кућни утикач и не користи струју из електро мреже (која преноси наизменичну струју) избегавају се губици које би створио трансформатор, тј. губици конверзије из наизменичне у једносмерну струју.

Види још Криптовалута Блокчејн Биткоин Итиријум XRP Протоколи консензуса Доказ о раду Доказ о улогу ASIC

Референце

Категорија:Крипто-валуте Категорија:Интернет Категорија:Графичке картице Категорија:Блокчејн Категорија:Рачунарство Категорија:Информатика Категорија:Информатичка технологија Категорија:Дигитална технологија Категорија:Дигитална електроника Категорија:Електронска економија