บิทคอยน์ไม่ได้ถูกพิมพ์ออกมาจากใครคนหนึ่ง แต่มาจากกระบวนการที่เรียกว่า ขุดบิทคอยน์ ซึ่งจริง ๆ แล้วคือการแข่งกันคำนวณเพื่อยืนยันธุรกรรมและสร้างบล็อกใหม่ให้กับเครือข่าย จุดสำคัญคือระบบนี้ทำให้คนแปลกหน้าทั่วโลก “เห็นตรงกัน” ได้ว่า ธุรกรรมไหนเกิดก่อนหลัง และไม่มีใครปลอมข้อมูลย้อนหลังได้ง่าย ๆ
แก่นทฤษฎีที่อยู่เบื้องหลัง Proof of Work
หัวใจของการขุดคือแนวคิด Proof of Work หรือหลักฐานการทำงาน เครือข่ายต้องการวิธีคัดเลือกผู้สร้างบล็อกใหม่แบบยุติธรรมและต้านการโกง จึงใช้โจทย์คณิตศาสตร์ที่แก้ยากแต่ตรวจง่าย นักขุดต้องหาค่า nonce ที่ทำให้ผลลัพธ์แฮชของบล็อกออกมาต่ำกว่าค่าเป้าหมายที่กำหนดไว้ ฟังดูเหมือนเล่นเกมเสี่ยงโชค แต่แท้จริงเป็นการสุ่มลองมหาศาลด้วยพลังคำนวณ
เมื่อใครเจอคำตอบก่อน เขาจะประกาศบล็อกนั้นไปยังเครือข่าย โหนดอื่น ๆ ตรวจทันทีว่าคำตอบถูกหรือไม่ ถ้าถูก บล็อกถูกต่อเข้ากับเชนและถือว่าเป็นความจริงร่วมกัน จากนั้นรางวัลบล็อกและค่าธรรมเนียมธุรกรรมจะถูกให้กับผู้ขุดที่ชนะ
แฮชคืออะไรและทำไมถึงสำคัญ
แฮชคือฟังก์ชันที่รับข้อมูลเข้าไปแล้วได้ผลลัพธ์เป็นตัวเลขหรือสตริงความยาวคงที่ จุดเด่นคือเปลี่ยนอินพุตนิดเดียว ผลลัพธ์เปลี่ยนแบบคาดเดาไม่ได้ และแทบย้อนกลับไปหาอินพุตไม่ได้ ในบิทคอยน์ใช้แฮชเพื่อ “ผูก” ข้อมูลของบล็อกให้ตรวจสอบได้ หากมีใครแก้ธุรกรรมในบล็อกเก่า แฮชจะเปลี่ยนทันที ทำให้ลิงก์ของบล็อกถัด ๆ ไปเสียหายหมด ต้องคำนวณใหม่ทั้งเชน ซึ่งยากมากเมื่อเครือข่ายใหญ่
ภาพรวมการทำงานของบล็อกและธุรกรรม
ธุรกรรมจากผู้ใช้จะถูกกระจายไปยังเครือข่ายและรออยู่ใน mempool นักขุดเลือกธุรกรรมเหล่านั้นมารวมเป็นบล็อก โดยมักจัดลำดับตามค่าธรรมเนียมต่อหน่วยข้อมูลเพื่อให้คุ้มค่าที่สุด จากนั้นสร้างหัวบล็อกที่มีข้อมูลสำคัญ เช่น แฮชของบล็อกก่อนหน้า เวลา Merkle root ของธุรกรรม และค่า nonce แล้วเริ่มวนลูปคำนวณแฮชซ้ำ ๆ จนกว่าจะได้ผลลัพธ์ตามเงื่อนไข
ความยากของโจทย์ ปรับสมดุลอัตโนมัติ
เครือข่ายต้องการให้มีบล็อกใหม่เกิดขึ้นใกล้เคียงค่าเฉลี่ยคงที่ จึงมีระบบปรับความยากเป็นระยะ หากช่วงไหนมีเครื่องขุดเพิ่ม พลังรวมสูงขึ้น บล็อกจะออกเร็วเกินไป ระบบจะเพิ่มความยากให้ต้องหาคำตอบยากขึ้น ถ้าช่วงไหนเครื่องขุดลดลง ระบบจะลดความยากเพื่อไม่ให้เครือข่ายช้าเกินไป กลไกนี้ทำให้บิทคอยน์อยู่ได้แม้คนเข้าออกวงการตลอดเวลา
อุปกรณ์และชั้นเทคที่นักขุดใช้งานจริง
ยุคแรกเคยใช้ซีพียู ต่อมาขยับไปจีพียู และวันนี้งานขุดหลักใช้เครื่องเฉพาะทางที่เรียก ASIC ซึ่งออกแบบมาเพื่อคำนวณแฮชให้เร็วและประหยัดไฟกว่าแบบทั่วไป นักขุดมักต่อเครื่องเข้ากับพูลขุด เพราะการขุดเดี่ยวมีโอกาสเจอบล็อกต่ำมาก พูลใช้โปรโตคอลสื่อสารอย่าง Stratum เพื่อแจกงานย่อยให้สมาชิก ส่งผลลัพธ์กลับไปคิดคะแนน แล้วแบ่งรายได้ตามส่วนที่ทำได้จริง
ความปลอดภัยของเครือข่ายกับแนวคิด 51 เปอร์เซ็นต์
เหตุผลที่บิทคอยน์ปลอมย้อนหลังยาก คือการแก้ไขบล็อกเก่าต้องสร้างเชนใหม่ที่ยาวกว่าและมีพลังคำนวณมากพอจะแซงเชนหลัก แนวคิด 51 เปอร์เซ็นต์คือถ้ากลุ่มใดควบคุมพลังขุดส่วนใหญ่ อาจมีโอกาสทำธุรกรรมซ้อนหรือย้อนบล็อกล่าสุดได้บางช่วง แต่ในทางปฏิบัติยิ่งเครือข่ายใหญ่ ค่าใช้จ่ายยิ่งมหาศาล และยังมีแรงจูงใจทางเศรษฐศาสตร์ที่ทำให้การโจมตีไม่คุ้ม เพราะทำลายความเชื่อมั่นของระบบที่ผู้โจมตีเองถือผลประโยชน์อยู่ด้วย
สิ่งที่คนมักเข้าใจผิดเรื่องขุดบิทคอยน์
หลายคนคิดว่าขุดคือการสร้างเหรียญล้วน ๆ แต่ความจริงงานหลักคือยืนยันธุรกรรมและรักษาความปลอดภัยของเครือข่าย เหรียญที่ได้เป็นรางวัลเพื่อจูงใจให้มีคนช่วยทำงานนี้ อีกความเข้าใจผิดคือคิดว่าเครื่องแรงอย่างเดียวพอ แต่โลกจริงต้องมองทั้งไฟ ค่าเสื่อม การระบายความร้อน ความเสถียรเน็ต สภาพคล่อง และความเสี่ยงด้านกติกาในแต่ละพื้นที่ด้วย
สรุปง่ายๆ สำหรับใครที่สงสัย ขุดบิทคอยน์ คือการแข่งขันคำนวณตามแนวคิด Proof of Work เพื่อยืนยันธุรกรรมและสร้างบล็อกใหม่ แฮชช่วยล็อกข้อมูลและทำให้แก้ย้อนหลังยาก เครือข่ายปรับความยากอัตโนมัติเพื่อคุมจังหวะบล็อก อุปกรณ์หลักในปัจจุบันคือ ASIC และหลายคนเข้าพูลเพื่อรับรายได้สม่ำเสมอ เมื่อมองแบบสายเทค จะเห็นว่างานขุดไม่ใช่แค่หาเหรียญ แต่คือกลไกความปลอดภัยที่ทำให้บิทคอยน์ทำงานได้จริงในระดับโลก