A Bitcoin bányászatot kétfelől közelíthetjük meg: egyrészről beszélhetünk a hardverekről és a “nyersanyagokról” – mint az elektromos áram, másrészről pedig a szoftver oldaláról és komplex algoritmusokról. Míg a figyelem nagyrésze inkább az utóbbira korlátozódik a Bitcoin körül, addig mi inkább az előbbi fontosságára próbáljuk meg felhívni a figyelmet.
Hogyan működnek a Bitcoin tranzakciók?
A Bitcoin tranzakciókhoz kriptovaluta pénztárcákra van szükségünk, ami pont ugyanúgy működik, mint egy igazi pénztárca. Figyelemmel kíséri az összes bejövő és kimenő tranzakciót és ezek alapján kiszámítja egyenlegünket. Például, ha John Laurának Bitcoint szeretne utalni, akkor először meg kell nyitnia a pénztárcáját, be kell szkennelnie Laura címét és digitális aláírásával meg kell erősítenie a szándékát. Ahhoz, hogy a tranzakció végbemehessen, a rendszernek hitelesítenie kell, hogy John valóban rendelkezik a megfelelő fedezettel.
Itt kapcsolódnak be a folyamatba a bányász hálózat számítógépei. Ezek a gépek új Bitcoin blokkokat képeznek, amelyekben ezen tranzakciók nyomait tárolják. Amint ez megtörtént, Laura pénztárcájában rögtön megjelenik az átutalt összeg és a hitelesítésben résztvevő számítógépek, akik a szükséges hash power-t nyújtották megkapják a nekik járó ún. block reward-ot és tranzakciós díjat. A rendszer hasonlóan működik a valós bankokhoz: John-tól mindig egy kicsit több kerül levonásra, mint amennyit utalni akart, a tranzakciós költség miatt.
Az elektromos áram sokkal több, mint energiaforrás
A tranzakciók érvényesítésére két algoritmust használnak: Proof of Stake (PoS) és Proof of Work (PoW). Mint már korábban említettük a tranzakciós adatokat a hálózat blokkjaiban tárolják. Az egyes blokkok tranzakcióinak ellenőrzéséhez a bányász számítógépeknek komplex számításokat kell elvégezniük, amelyeket proof of work problémának neveznek. Egyetlen egy tranzakció lebonyolításához annyi elektromos áramot igényelnek ezek a bonyolult számítások, amely egy átlagos háztartás fogyasztását 18 napig fedezné.
A PoS algoritmust a PoW kevésbé energiaigényes alternatívájaként hozták létre. Azonban még, ha a magas működési költségek el is rettentik az új blockchain rendszerek megalkotóit a PoW rendszerektől, számos előnnyel járnak. A kriptovaluta rendszerek gyakran szenvednek el szolgáltatásmegtagadással járó támadást (distributed denial-of-service attack vagy DDoS röviden), azzal a céllal, hogy sok valótlan kéréssel kimerítse a rendszer erőforrásait. Egy ilyen támadás egészen könnyedén kivitelezhető egy PoS protokollon alapuló rendszerben, ahol a számítási teljesítményt szándékosan lekorlátozták annak érdekében, hogy költséget takarítsanak meg. A PoW rendszerek esetében azonban lehetetlen elég erőforrást a Bitcoin hálózat támadásának szentelni. Hozzá kell tennünk, hogy természetesen a PoW rendszerekben is történnek támadások. Ilyen volt például a híres ETH Classic 51% 2019-ben, amikor ismeretlen hackerek manipulálni tudták az Ethereum blokkláncát azáltal, hogy átvették az irányítást a rendszer számítási teljesítményének nagyrészét adó gépek felett. Biztató jel, hogy az Ethereum hálózata lényegesen kisebb és ennél fogva kevésbé biztonságosabb, mint a Bitcoin-é. A Bitcoin hálózat bányászai az elmúlt 10 évben problémamentesen folytathatták tevékenységüket, a rendszer hiba nélkül működött. Valószínűsíthetjük, hogy jelenleg ez a világ egyetlen olyan pénzügyi elszámolási rendszere, amely emberi mulasztásra nem ad lehetőséget, nem befolyásolják a munkaerőpiaci dinamikák, felsőbb döntéshozók és banális informatikai kimaradások sem, a tranzakciók mindig pontosan lezajlanak. Az óriási villamos energia igény garantálja a rendszer biztonságát. Hangsúlyoznunk kell, hogy a PoW-ről PoS-re váltás nem lehetséges.
A rendszer fő mutatói
A hashing egy bármilyen hosszúságú input adott hosszúságú kódsorrá konvertálását jelenti egy matematikai függvény segítségével. A blokkláncokban egy-egy tranzakció minden fontos ismertetőjét (összeg, cím, időbélyeg) egy tranzakció azonosítóba (transaction ID) konvertálnak, amit hash értéknek nevezünk. Csupán a hash érték alapján rendkívül nehéz – ha nem lehetetlen – meghatározni a bemeneti adatoka, továbbá az előző tranzakciók hash értékeit mindig felhasználják az újabbak előállításához, garantálva a kód feltörhetetlenségét.
A hashrate a számítógép teljesítményének egy kulcsfontosságú mutatója, ami azt adja meg, hogy mennyire gyorsan képes a gép a bemeneti adatokat hash értékké konvertálni. Magasabb hash rate esetén nagyobb eséllyel találja meg egy számítógép a következő blokkot, így több jutalmat, azaz block reward-ot is kap. Azaz a gyorsabb számítógépekkel magasabb haszon érhető el. Ha összeadjuk a világ összes bányászó számítógépeinek a hash rate-jét, akkor megkapjuk a network hash rate-et, azaz a teljes hálózat számítási kapacitását. Minél magasabb ez a szám, annál biztonságosabb az egész rendszer.
A network difficulty egy relatív mérőszám, ami azt mutatja meg, hogy mennyire nehéz megtalálni a hash értéket egy adott szint alatt. A Bitcoin hálózat globális szinten ugyanazt a nehézséget alkalmazza. Ez azonban 2016 blokkonként, kb. 2 hetente, mindig változik a network hashrate mozgását lekövetve. Azaz, ha nő a rendszer számítási kapacitása, akkor a hash értékek megtalálása is nehezebbé válik. Erre azért van szükség, hogy biztosítva legyen a blokkok kb. 10 percenkénti kibocsátása, mivel, ha a számítási kapacitás egyedül nőne és a nehézség konstans maradna, akkor jelentősen felgyorsulna az új blokkok kibocsátása.
A bányászok jövedelmét a block reward alkotja, amit a számítási kapacitásuk után kapnak meg. Jelenleg ez 6,25 BTC/blokk, amit a rendelkezésre bocsátott hash rate alapján osztanak el.
Csak az alkalmazkodni képesek maradhatnak életben: az energiahatékonyság és versenyképesség kapcsolata
Azt már láttuk, hogy a felhasznált elektromos áram mennyisége mennyire fontos a költségek szempontjából, de az sem mindegy, milyen áron kapjuk azt. Mivel a biztonságosabb PoW protokoll energiaigénye kifejezetten nagy, a felhasznált áram ára jelentősen befolyásolja a profitabilitást, de indirekt módon még a Bitcoin árfolyama is. Ez a következő mechanizmussal történik. A bányászok döntő többsége kevésbé energiahatékony, elavult szervereket használ. Amikor a Bitcoin árfolyama egy bizonyos szint alá csökken, a magas működési költségeik miatt egyszerűen már nem éri meg nekik a bányászat és ki kell, hogy kapcsolják a számítógépeiket. A piac tehát kiszorítja a gyengéket és hosszú távon csak a hatékony bányászok maradnak versenyképesek.
Minden követ megmozgatunk a profitabilitásért: a villamos energia ára a világ körül
Mind a háztartási, mind a kereskedelmi energiaárakat célszerű figyelemmel követni, hogy el tudjunk helyezni egy beszerzési árat a piac viszonylatában. Ha csak Európát vizsgáljuk, nagyon kevés olyan helyet találunk, ahol a háztartási hálózathoz csatlakoztatva nyereségesen működtethető a bánya. Az egyik ilyen ország például Ukrajna, ahol az elektromos áram ára annyira alacsony, hogy megfontolandó akár egy bánya kiépítése háztartási hálózaton.
Az egyes országok közötti különbségek óriásiak. Képzeljük csak el, hogy ugyanazt a számítógépet Ukrajnában (0,05 USD/kWh) működtetjük Németország (0,33 USD/kWh) helyett. Ugyanaz az áram hatod annyiba fog kerülni, így jelentős versenyelőnyre tesz szert az Ukrajnát választó bánya. Mi a helyzet akkor, ha egy olyan országra esik a választás, ahol a működés épp hogy nyereséges? Még ha rövid távon profitot is tudunk termelni, hosszú távon komoly kockázatnak tesszük ki a nyereségességet, mivel jelentősen függünk az elektromos áram árától.
A globális helyzetet vizsgálva azonban azt láthatjuk, hogy a legalacsonyabb villamos áramot kínáló országok többnyire szuboptimális célpontok. Venezuelában például illegális a bányászat, Etiópia jogrendszere nem rendelkezik megfelelő transzparenciával és Iránban például engedélyköteles a bányák létesítése. Néhány ország, köztük Németország, kedvezőbb árat kínál kereskedelmi felhasználók számára, de ez a kedvezmény sem elég ahhoz, hogy nyereségessé tegye a bányák működését. Ez is azt bizonyítja, hogy komoly erőfeszítésekkel is nehéz jobb ajánlatot találni a specializált telepek által kínált árnál.
Miért olyan nehéz megtalálni az optimális bánya helyszínt: a döntésmátrix változói
5 tényezőt kell mérlegelniük a bányászoknak, mielőtt egy végleges helyszín mellett döntenek a szervereknek. Az első a villamos energia ára. Mivel ország és ország között is óriási különbségek adódhatnak és az elektromos áram teszi ki a költségek legnagyobb részét, ezért általában olyan országokba helyezik el a bányákat, ahol az alacsony költségek hosszú távon biztosítva vannak. Ez hozzájárul a magas profitrátához és hosszútávú versenyképességhez. Minél alacsonyabb a felhasznált elektromos áram ára, annál tovább tudunk jövedelmezően működni.
A második tényező az időjárás. Mivel a szerverek jelentős mennyiségű hőt adnak le működés közben, ezért nem célszerű őket meleg éghajlatra helyezni, ahol csak plusz hűtéssel megoldható a működtetés. A hűtésrendszer kiépítése és működtetése nemcsak extra költséggel, de karbantartási igénnyel is jár. Ugyanez vonatkozik a magas páratartalomra, ami egy felesleges kockázati tényezőt jelent az adatközpont működéséhez. A fentiek tekintetében Oroszország, Izland és a skandináv országok mind ideális helyszínek. Norvégia például korábban támogatta is a Bitcoin bányászatot egy kedvezményesebb villamos energia árral, ezt a támogatást azonban 2018-ban hirtelen megszüntették, hogy a bányák ne terheljék túl az elektromos áram hálózatot. Így Norvégia is kiesett a lehetséges helyszínek közül.
Ha például Szibériát vizsgáljuk mind az elektromos áram ára, mind az éghajlat kedvező. Következő lépésként fontos felmérni, hogy garantálható-e a szerverek biztonsága, ha már ekkora befektetésre kerül sor. Egy mindentől távol eső helyszínen nem mindig könnyű kérdés, hogyan biztosítható a rendszeres karbantartás és a számítógépek védelme.
A jogi környezet vizsgálata tovább növeli a döntési mátrix komplexitását. Egy bánya létesítésekor meglehetősen bonyolult szerződési struktúrával állunk szemben, ezért fontos egy olyan helyszínt választani, ahol átlátható a jogrendszer és következetesek a jogkövetkezmények.
Végül meg kell említenünk a rendelkezésre álló munkaerő szükségességét. Ugyan az adatközpont üzemeltetés nem egy munkaerő-intenzív ágazat, de a működtetésre szükség van rendszeres karbantartásra csakúgy, mint professzionális IT szaktudásra.
Mitől változik a bányászati eszközök ára?
A bányászati eszközök, azaz számítógépek, és a Bitcoin piaci értéke között egy érdekes összefüggést figyelhetünk meg. Ha a Bitcoin ára csökken, akkor a bányászati számítógépek értéke is esni kezd, mivel csökken rá a kereslet. Ha azonban a Bitcoin ára egyre csak nő és ezzel együtt több lesz a kereslet a bányászati számítógépekre is, ezek ára is növekedésnek indul. A két változó együttes mozgása folyamatosan egyensúlyban tartja a ROI-t, azaz a befektetés megtérülésének mértékét. Ha ez a kettő külön-külön mozogna, akkor hirtelen magas költségekkel és alacsony Bitcoin árfolyammal találhatnánk szembe magunkat, ami meglehetősen lassítani a beruházás megtérülését. A piac erejének köszönhetően a megtérülés viszonylag stabil és független a bányászati hardver aktuális árától. Ez a tendencia a használt eszközök piacán is megfigyelhető.
Mit tartogat a jövő a bányászati hardverek számára?
Az elmúlt néhány évben óriási fejlődésen mentek át a chipek mind méretben, mind számítási teljesítményben. Az Antminer S9, mely 16 nm-es chipre épül, ma a leggyakrabban előforduló szerver és 13,5 Th/s teljesítményre képes. A legújabb modell viszont, a 2020-as Antmines S19, már több mint hatszoros teljesítményre képes csupán 7 nm-es chipekkel. Mégis a bányászok kb. 50%-a használ 16 nm-es chipet világszerte, ami a jelenlegi piaci körülmények között nagyon alacsony energiahatékonyságot biztosít. Az idő múlásával ugyanakkor egyre lassul a chipek fejlődésének üteme. Az egyik legnépszerűbb gyártó, a Bitmain, már a harmadik generációt dobta piacra a 7 nm-es chipekből, amelyek két optimalizáláson is átestek. Sőt, a méretcsökkenés is egyre elenyészőbb: 28-ról először 16-ra, majd 10-re csökkent és végül most 7 nm körül stagnál a chipek mérete.
Az egyetlen olyan technológia, ami képes lenne a már meglévőt felülmúlni az 5 nm-es chipek piacra dobása lenne, ami még messze nincs a láthatáron. Még ha létezne is a technológia, először valószínűleg nem a Bitcoin bányászokat szolgálnák ki vele, hanem a lényegesen nagyobb mobiltelefon ipart. Továbbá a technológia fejlődése annyira lelassult, hogy a 7 nm-es chipek várhatóan még 4-5 évig versenyképesek maradnak. A kripto időszámításban ez rendkívül hosszú élettartamnak számít.
A block reward halving, azaz a jutalom felezése után
A halving egy előre beprogramozott esemény, ami 210 000 blokkonként (kb. négyévente) automatikusan felére csökkenti a bányászok blokkonkénti jutalmát, a block reward-ot. A korábbi 12,5 BTC/blokk jutalom 2020 májusában 6,25 BTC/blokkra csökkent. Tehát minden alkalommal, amikor a halving megtörténik, a bányászok feleannyi Bitcoint kapnak ugyanazon tranzakció hitelesítéséért. A rendszert ezen tulajdonsága szabályozottá teszi a kibocsátást, azaz lassítja az új coinok létrehozását.
Azt már valószínűleg tudja, hogy a Bitcoin-ok mennyisége végleges lesz, a bányászat 21 milliónál meg fog állni. Ez az egyik oka annak, hogy a Bitcoint “digitális aranynak” is nevezik, mivel ugyanúgy, mint a nemesfém esetében, korlátozott mennyiségben van a világon és el fog jönni az a pont, amikor mind ki lesz termelve.
A halving biztosítja, hogy a bányászat egyre nagyobb kihívást jelentsen és új blokkok egyre ritkábban jöjjenek létre. A kínálati oldalon gyakorolt szoros kontroll biztosítja a piaci érték folyamatos növekedését.
A halving hosszútávon valószínűleg jelentősen átrendezi majd a bányászati térképet. Körülbelül 6-7 millió bányász van világszerte, akik 70%-a a 2020-as felezéskor alacsony energiahatékonyságú 16 nm-es chipet használt.
Ezek nagyrésze várhatóan arra kényszerül, hogy kikapcsolja a bányáit, mivel csak akkor lehetnének nyereségesek, ha kevesebb mint 0,03 USD/kWh-ért kapnák az elektromos áramot. A bányászat viszont továbbra is jövedelmező marad a versenyképes szereplők számára, mivel a Bitcoin piaci értéke várhatóan emelkedni fog, ami hosszú távon ellensúlyozza a block reward csökkenését. A legkorszerűbb 7 nm-es chipekkel felszerelt bányászok különösen jól járhatnak a változásokkal, mivel ha a network hashrate globálisan csökken, akkor az ő block rewardjuk bizony nőni fog, így egységnyi block kibányászásával többet kereshetnek. Még ha a rendszer jövedelmezősége rövid távon sérülni is fog, a halving hosszú távon biztosítja a rendszer stabilitását.
Jövedelmezőségi előrejelzéseink különböző forgatókönyvekre
Becsléseket készítettünk a Bitcoin bányászat költségszerkezetére három különböző forgatókönyv esetében: alacsony, közepes és magas árfolyam esetére.
Az ábrákból intuitívan is jól látszik, hogy a profitabilitás és piaci érték erősen korrelálnak egymással: amikor a piac kész többet fizetni egy Bitcoin-ért, akkor a bányászok jövedelme is magasabb. Ugyanezt a gondolatmentet követve észrevehetjük, hogy a hardver, azaz a számítógépek költsége, viszont fordítottan arányos az árfolyammal. Az amortizációs költségek aránya egyre elhanyagolhatóbb lesz az árfolyam növekedésével. Az elektromos áram szerepének azonban érdemes külön figyelmet szentelni. Az árfolyam megduplázódásával nem csökken jelentősen az áram szerepe, továbbra is a költségszerkezet legmeghatározóbb eleme marad. Tudván, hogy a villamos energia költségei mindig kulcsszerepet játszanak a jövedelmezőségben, függetlenül a Bitcoin árfolyamától, mindig is ez lesz a versenyképesség egyik fő tényezője.
