Bitcoin mining: cos’è e come funziona?

Per capire cos’è il Bitcoin mining e come funziona, dobbiamo considerare la natura delle criptovalute: non avendo un’autorità centrale di controllo, non esiste una “banca” che gestisce gli scambi di BTC e conia nuove monete. Infatti Bitcoin è amministrato da una rete di nodi indipendenti, che rispettano le regole definite da un algoritmo. Questo network decentralizzato ha il compito di curare il registro condiviso delle transazioni: la blockchain, i cui blocchi di informazioni vengono creati e agganciati proprio attraverso il Bitcoin mining.

Cos’è il mining di Bitcoin? Significato e scopo

Alcuni nodi del network di Bitcoin risolvono complessi problemi matematici, impiegando energia e hardware sofisticati. Questa discreta quantità di lavoro serve a produrre i blocchi della blockchain, salvaguardarne la sicurezza ed emettere nuove coin. Questo è il punto di partenza per capire il significato del mining di Bitcoin, ma approfondiamo cos’è e come funziona. 

Il primo obiettivo di questo processo è la validazione delle transazioni: i blocchi creati contengono le informazioni su questi scambi, così memorizzati e confermati senza possibilità di modifica. In poche parole, la blockchain traccia tutti i movimenti di criptovalute, in modo tale da dare prova inconfutabile della loro autenticità e contrastare i tentativi di double-spending (la frode di doppia spesa). Tutto ciò che il Bitcoin mining registra nei blocchi è verificato, senza necessità di autorità e intermediari, ed è disponibile in una cronologia eterna e immutabile. 

L’impegno dei nodi che curano la blockchain deve essere premiato, perché le operazioni di Bitcoin mining sono costose e nessuno parteciperebbe senza ritorno economico. Ad ogni blocco, quindi, corrisponde una ricompensa in BTC (block reward), inviata al wallet del nodo creatore. Il secondo scopo del meccanismo di mining, dunque, è l’emissione di nuove coin come premio: in questo modo verranno rilasciati 21 milioni di Bitcoin, la disponibilità massima prefissata. A tal proposito, come vedremo nel paragrafo che spiega come funziona il mining di Bitcoin, gli incentivi sono programmati per diminuire progressivamente nel tempo. In aggiunta alla block reward, vengono anche distribuite le commissioni pagate dagli utenti per effettuare le transazioni.

I nodi che svolgono i calcoli per creare i blocchi sono chiamati miner (minatori), proprio perché “estraggono” criptovalute come fossero minerali. Questo spiega il significato del mining di Bitcoin dal punto di vista etimologico. La crypto di Satoshi Nakamoto è anche definita Digital Gold dalla community, sebbene il paragone con l’oro non riguardi il mining, ma derivi dalla qualità di riserva di valore che alcuni riconoscono in BTC.

Come funziona il mining di Bitcoin?

L’intero network partecipa alla creazione di un blocco, ma è un solo miner a ricevere le ricompense; riassumiamo quindi in passaggi essenziali come funziona il mining di Bitcoin. Per prima cosa, quando sulla rete viene effettuata una transazione, questa è trasmessa a tutti i nodi. Ognuno di essi ne verifica la validità, basandosi sulle regole della crittografia: in poche parole, confrontando la chiave pubblica e la “firma” del mittente, viene accertato che quest’ultimo sia il legittimo proprietario dei fondi. Le transazioni, se approvate dalla maggioranza del network, vengono quindi aggregate nella mempool: una sorta di “sala d’attesa”, da cui saranno recuperate per essere registrate su blockchain. A questo punto, i miner devono creare un nuovo blocco, risolvendo un complesso problema matematico. Questi nodi sono in competizione tra loro, perché chi troverà per primo la soluzione riceverà la preziosa ricompensa.

In breve, questo è il processo che spiega come funziona il mining di Bitcoin, ma è utile fissare alcuni parametri tecnici per una migliore comprensione. Innanzitutto, è fondamentale sapere che i blocchi di Bitcoin devono essere prodotti ogni 10 minuti: questo block time è programmato e conservato da un algoritmo. In pratica, un meccanismo automatico aumenta (o diminuisce) la difficoltà di mining, così da mantenere costante il tempo per blocco. In questo modo, la blockchain dovrebbe essere protetta dagli attacchi spam e, soprattutto, è possibile prevedere il ritmo di distribuzione dei nuovi Bitcoin. Ogni 2016 blocchi (2 settimane circa), quindi, viene valutato il periodo medio di produzione dei blocchi e, se necessario, corretta la complessità dei calcoli da eseguire. 

A tal proposito, l’enigma da risolvere consiste nel determinare l’hash del blocco, ovvero la stringa alfanumerica che lo identifica. Questa sequenza è ottenuta elaborando e “riassumendo” diverse informazioni con una funzione matematica. I dati da processare, però, non sono soltanto elementi noti, come le transazioni. Il vero significato del mining di Bitcoin, infatti, sta nel trovare un numero casuale (nonce) che, insieme agli altri fattori, possa generare l’hash giusto. Si va sostanzialmente per tentativi e, per capire se il risultato è corretto, si confronta la combinazione calcolata con un valore target, definito dalla difficoltà di mining. Se il valore del proprio hash è minore o uguale a questo coefficiente, si è trovata la sequenza giusta.

Una volta trovato l’hash esatto, viene creato il relativo blocco e premiato il miner con una certa quantità di BTC. Inizialmente, la ricompensa era di 50 per blocco, ma ogni 4 anni circa (210.000 blocchi) è stata dimezzata dall’Halving di Bitcoin. Attualmente, la block reward è di 6,25 BTC, ma con il prossimo halving il guadagno del mining sarà nuovamente ridotto della metà. Questo meccanismo, insieme al tempo fisso per blocco, programma l’emissione della crypto, così da renderla una risorsa scarsa e controllare il tasso di inflazione.

Bitcoin mining: costo o guadagno?

Il prezzo di Bitcoin dal blocco di genesi (3 gennaio 2009) ad oggi è aumentato esponenzialmente, quindi anche il guadagno dal mining dovrebbe essere (in teoria) maggiore. Lo stesso Halving, sebbene riduca le ricompense, rende questa operazione più redditizia, perché generalmente ha un effetto positivo sul valore della criptovaluta, come suggerito da modelli come lo Stock-to-Flow. In parallelo, però, anche la competizione tra i miner è cresciuta, sfruttando dispositivi sempre più potenti. Di conseguenza, il mining di Bitcoin è sempre più difficile, ma è un bene perché ha reso il network più sicuro.

In pratica, un hacker dovrebbe controllare almeno il 51% della capacità di calcolo totale (Hash Rate) per tentare di manomettere la blockchain. Ma visto che ora sappiamo come funziona il mining di Bitcoin, possiamo intuire che sia impossibile: il Total Hash Rate è elevatissimo, così come la difficulty, senza contare che i dispositivi per minare sono molto costosi. Infatti, non è più possibile produrre blocchi con la CPU di un semplice computer, ma si ricorre a mining rig dotati di più schede grafiche (GPU) o addirittura agli Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), hardware progettati appositamente per minare criptovalute.

Guadagnare dall’home mining, anche con il dispositivo più sofisticato, tuttavia è improbabile: l’unica soluzione per ottenere ricompense è unirsi ad una mining pool. Questi data center immensi contano sulla capacità di calcolo di più dispositivi: Foundry USA, AntPool e F2Pool sono le principali. Se i dispositivi sono ospitati in uno stesso luogo si parla di farm, ma per partecipare si può anche “affittare” la capacità di calcolo, attraverso soluzioni di cloud mining. In ogni caso, partecipare ad una pool significa pagare una tariffa e condividere le ricompense, limitando dunque il proprio guadagno dal mining.

Infine, per completare la spiegazione su cos’è il mining di Bitcoin e come funziona, dobbiamo considerare il costo dell’energia, che ne ridimensiona i guadagni. Infatti, i miner devono usano parte delle ricompense essenzialmente per pagare l’elettricità. A tal proposito, la sostenibilità energetica è uno degli aspetti più critici del significato di mining.

Tuttavia, per Bitcoin, cambiare meccanismo di consenso da Proof-of-Work a Proof-of-Stake (come Ethereum ha fatto con il Merge), così da ridurre l’impatto ambientale, sarebbe tecnicamente complesso. I miner preferiscono adottare soluzioni alternative e green, come l’idroelettrico, o sfruttare i surplus energetici che andrebbero sprecati se non sfruttati per minare Bitcoin.