Coinmining

Tento mechanismus představuje základní prvek decentralizovaných blockchainových systémů a zajišťuje jejich bezpečnost, integritu a funkčnost i bez centrální kontrolní autority. Samotný pojem „coinmining“ vychází ze spojení anglických slov „coin“ (mince) a „mining“ (těžba).  

Vývoj coinminingu 

Coinmining přímo souvisí se vznikem první kryptoměny bitcoin v roce 2009, jejímž tvůrcem je anonymní osoba, nebo možná skupina osob, vystupující pod pseudonymem Satoshi Nakamoto. Bitcoin a proces jeho „těžby“ vychází z dřívějších kryptografických výzkumů, zejména z práce Cynthie Dworkové a Moniho Naora z roku 1993, kteří poprvé navrhli mechanismus důkazu vykonané práce s cílem předcházet nevyžádané elektronické poště a útokům typu DoS (Denial of Service). 

Prvních 50 bitcoinů vytěžil 3. ledna 2009 Satoshi Nakamoto a tím zahájil éru těžby kryptoměn, která probíhá dodnes. V raných fázích bylo možné bitcoiny těžit pomocí běžných osobních počítačů, což umožnilo širšímu okruhu uživatelů zapojit se do coinminingu a tím i do procesu zabezpečování celé sítě. 

Podstatou coinminingu je algoritmus konsenzu nazvaný Proof of Work (důkaz vykonané práce), který slouží jako mechanismus pro dosažení shody v decentralizované síti. Tvůrci bitcoinu použili kryptografickou hashovací funkci SHA-256, tedy algoritmus, který převádí vstupní data do relativně malého souhrnu symbolů. Tím se transakce sdružené v blocích v podstatě zašifrují. Tento přístup zajišťuje, že i bez centrální autority mohou účastníci sítě dosáhnout konsenzu o stavu celého systému. 

Technické principy a algoritmy coinminingu  

Technický základ coinminingu spočívá v procesu, při kterém výpočetní výkon usiluje o právo přidat nový blok transakcí do blockchainu. Těžař seskupí vybrané dosud nepotvrzené platební transakce (převody bitcoinu z účtu na účet zadané uživateli sítě) do tzv. bloku. Transakce konkrétní těžař vybírá podle vlastního uvážení a základním kritériem pro zahrnutí nebo nezahrnutí transakce do bloku je poplatek, který uživatelé při zadání transakce nabídli. 

Samotný proces těžby vyžaduje nalezení specifické hodnoty zvané nonce (number used once), která při kombinaci s obsahem bloku vytvoří hash splňující předem stanovené kritérium obtížnosti. Vzhledem k použití hashovací funkce je nalezení správného řešení náhodné, a obecně tedy závisí primárně na výkonu strojů hledajících řešení, nikoli na schopnostech samotného těžaře. Tato náhodnost zajišťuje spravedlivou distribuci odměn zohledňující investovaný výpočetní výkon. 

Obtížnost těžby se automaticky upravuje podle aktuálního celkového výkonu sítě tak, aby průměrná doba vytvoření nového bloku zůstala konstantní. U bitcoinu je tato doba nastavena na přibližně deset minut. Bitcoin je ale předem nastaven tak, že k jeho vytěžení dojde v roce 2140, a proto je nutné hlídat rychlost těžby a upravovat její obtížnost. 

Kromě algoritmu Proof of Work existují alternativní konsenzuální mechanismy. Již dva roky po spuštění bitcoinu se komunita začala zaobírat možnostmi zvýšení efektivity algoritmu. Výsledkem těchto debat byl v roce 2011 vznik druhého systému, nazvaného Proof of Stake. Tento přístup nahrazuje energeticky náročné výpočty validací založenou na vlastnictví bitcoinů a výrazně tak snižuje spotřebu energie. 

Motivace coinminingu  

Ekonomickým základem coinminingu je systém odměn, který motivuje účastníky k poskytování výpočetního výkonu pro zabezpečení sítě. Potvrzování transakcí je velmi náročné na energii, proto za svou práci (v případě nalezení správného hashe) těžaři získávají odměnu v podobě bitcoinů a poplatků za provedení transakce. Tato ekonomická struktura vytváří automaticky regulovaný mechanismus, kdy se rentabilita těžby přizpůsobuje tržní ceně kryptoměny. 

U bitcoinu dochází každé čtyři roky k tzv. halvingu, při kterém se odměna za vytěžený blok snižuje na polovinu. Tento mechanismus zajišťuje kontrolovaný růst množství bitcoinů v oběhu a přispívá k dlouhodobé stabilitě systému. V roce 2140 by mělo dojít k vytěžení celkového množství 21 milionů bitcoinů. 

Profitabilita těžby závisí na několika klíčových faktorech včetně ceny elektřiny, efektivity těžebního hardwaru, aktuální obtížnosti sítě a tržní ceny kryptoměny. Začínající těžaři se nejčastěji připojují do tzv. těžebních poolů, kde spojují své výpočetní kapacity pro zvýšení pravděpodobnosti úspěchu a stabilnější příjmy. 

Hardware pro coinmining 

Evoluce coinminingu je neodmyslitelně spojena s rychlým vývojem specializovaného hardwaru. V počátcích bylo možné těžit pomocí běžných procesorů (CPU), později se ale jako efektivnější ukázaly čipy grafických karet (GPU). Jejich výhodou je masivní paralelizace výpočtů, a tedy i vyšší výkon při coinminingu. Nejdůležitějším článkem pro těžbu kryptoměn je proto dnes výkonná grafická karta, která zajišťuje příslušné výpočty. 

S rostoucí oblibou a hodnotou kryptoměn se objevily specializované integrované obvody označované jako ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), které jsou při coinminingu výrazně efektivnější. Proto se dnes k těžbě využívají tzv. ASIC minery, tedy výkonná zařízení navržená přímo pro účely coinminingu. Tyto stroje dosahují výrazně vyšší efektivity než univerzální hardware, ale jsou použitelné jen pro konkrétní algoritmus těžby. 

Hardwarová infrastruktura pro coinmining vyžaduje kromě výpočetního výkonu také kvalitní chlazení a stabilní připojení k internetu. Současně je ale velmi náročná na spotřebu elektrické energie. 

Souvislosti s kybernetickými hrozbami 

Coinmining souvisí s různými formami kybernetických útoků, zejména s tzv. cryptojackingem. Ten spočívá v proniknutí do cizího počítače nebo i mobilního zařízení prostřednictvím malwaru a následném zneužití napadeného stroje k těžbě kryptoměn. Cryptojacking představuje jednu z nejrychleji rostoucích bezpečnostních hrozeb současnosti, která na rozdíl od jiných forem kyberútoků neusiluje o okamžité poškození či odcizení dat, ale snaží se co nejdéle skrývat, aby bylo možné potají těžit kryptoměny. Další formou cryptojackingu je coinmining prostřednictvím skriptů na webových stránkách.  

Negativní dopady coinminingu 

Současné odhady naznačují, že celosvětová síť bitcoinu využívá množství elektřiny srovnatelné s energetickou spotřebou středně velkých států. Kritici navíc poukazují na skutečnost, že značná část coinminingu probíhá v regionech s vysokým podílem fosilních paliv v energetickém mixu. I proto například čínská vláda tvrdě postupuje proti těžbě bitcoinu a řada těžařů se přesouvá do zemí jako Írán nebo Kazachstán, kde je elektřina generována téměř výhradně z fosilních paliv. 

Právní postavení coinminingu se v různých státech výrazně liší. V České republice je těžba kryptoměn legální a případné zisky plynoucí z jejich prodeje podléhají daňové povinnosti podle platné legislativy. Také většina dalších vyspělých ekonomik přistupuje k regulaci coinminingu pragmaticky a zaměřují se především na daňové povinnosti a ochranu spotřebitelů. 

Některé země však přijaly restriktivní opatření. Čína, která byla dlouho dominantním centrem těžby, zakázala v roce 2021 veškeré aktivity související s coinminingem, což vedlo k masivní migraci těžařů do jiných regionů. Tento krok měl za následek významné změny v geografickém rozložení těžebních operací a ovlivnil celkovou dynamiku trhu kryptoměn. 

Budoucnost coinminingu 

Pokračující vývoj efektivnějšího hardwaru slibuje zvyšování výpočetního výkonu při současném snižování energetické náročnosti na jednotku výkonu. Významnou roli bude hrát i přechod energetického sektoru směrem k obnovitelným zdrojům. Těžaři jsou přirozeně motivováni hledat nejlevnější zdroje elektřiny, tedy například využívat aktuální přebytky energie z obnovitelných zdrojů nebo se přesouvat do lokalit s levnou výrobou čisté energie. 

Dalším trendem je posun směrem k alternativním konsenzuálním algoritmům, jako je Proof of Stake. Kryptoměna samotná neslouží jako odměna pro těžaře a ani těžbou samotnou nevzniká. Uzly ale získávají odměnu v podobě poplatků za úspěšně realizovanou transakci. Tento přístup výrazně snižuje energetické nároky, současně však přináší vlastní technické výzvy. 

Rostoucí zájem centrálních bank a dalších institucí o kryptoměny a jejich integrace do tradičního finančního systému budou pravděpodobně působit jako stabilizující faktor pro celé odvětví coinminingu. Zároveň lze očekávat pokračující tlak na zlepšování environmentální udržitelnosti těžebních operací. Budoucnost coinminingu bude tedy záležet na balancování mezi technologickým vývojem, ekonomickou efektivitou a environmentální odpovědností, stejně jako na zachování základních principů decentralizace a bezpečnosti kryptoměn.