การขุด Cryptocurrency อธิบาย: วิธีการทำงาน
การขุด cryptocurrency คือกระบวนการตรวจสอบธุรกรรมใหม่และเพิ่มเข้าไปใน blockchain และสร้างเหรียญใหม่เป็นรางวัล มันคือเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อน blockchain ของ Proof of Work เช่น Bitcoin โดยการรักษาความปลอดภัยเครือข่ายผ่านความพยายามในการคำนวณและแรงจูงใจทางเศรษฐกิจ การขุดแปลงไฟฟ้าเป็นความปลอดภัยดิจิทัล — แนวคิดที่สร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจอย่างมหาศาล และก่อให้เกิดการถกเถียงเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ
คำแนะนำนี้ครอบคลุมทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องเข้าใจเกี่ยวกับการขุด cryptocurrency: กลไกทางเทคนิค, ภูมิทัศน์ฮาร์ดแวร์, เศรษฐศาสตร์, และอนาคตของการขุดในโลกหลังการลดลงครึ่งหนึ่ง
การขุดคืออะไร?
ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด, การขุดคือกระบวนการใช้คอมพิวเตอร์เพื่อแก้ปัญหาลักษณะเฉพาะของการเข้ารหัสที่ตรวจสอบบล็อกของธุรกรรม ผู้ขุดที่แก้ปัญหาก่อนได้รับสิทธิ์ในการเพิ่มบล็อกไปยัง blockchain และได้รับรางวัลในรูปของ cryptocurrency ที่สร้างขึ้นใหม่บวกกับค่าธรรมเนียมธุรกรรม
การขุดมีสามฟังก์ชันที่สำคัญ:
- การประมวลผลธุรกรรม: ผู้ขุดตรวจสอบและบันทึกธุรกรรมบน blockchain
- ความปลอดภัยเครือข่าย: ความพยายามในการคำนวณที่จำเป็นสำหรับการขุดทำให้การโจมตีเครือข่ายมีราคาแพงมากจนห้ามปรามคนไทย
- การออกเหรียญ: การขุดคือกลไกที่เหรียญใหม่เข้าสู่การหมุนเวียน โดยปฏิบัติตามตารางการออกที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
คำว่า "การขุด" เป็นการเปรียบเทียบกับการขุดทองคำ — ผู้ขุดใช้ทรัพยากร (ไฟฟ้าและฮาร์ดแวร์แทนแรงงานกายภาพ) เพื่อสกัดสิ่งของมูลค่า (cryptocurrency แทนทองคำ) เช่นเดียวกับทองคำ, อุปทานมีความจำกัดและยิ่งยากต่อการสกัดมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป
วิธีการขุด: กระบวนการทางเทคนิค
อัลกอริทึมการขุด
การขุด Bitcoin ใช้อัลกอริทึม hash SHA-256 กระบวนการขุดเกี่ยวข้องกับ:
- การรวบรวมธุรกรรม: ผู้ขุดเลือกธุรกรรมที่ไม่ได้ยืนยันจาก mempool โดยให้ความสำคัญกับธุรกรรมที่มีอัตราค่าธรรมเนียมสูงสุด
- การสร้างบล็อก: ผู้ขุดรวบรวมธุรกรรมลงในบล็อกตัวเลือกพร้อมส่วนหัวที่มี:
- hash ของบล็อกก่อนหน้า
- Merkle root ที่สรุปธุรกรรมที่รวมไว้ทั้งหมด
- timestamp
- เป้าหมายความยากปัจจุบัน
- nonce (ตัวเลขขนาด 32 บิตที่ผู้ขุดจะเปลี่ยน)
- Hashing: ผู้ขุดคำนวณ SHA-256(SHA-256(block_header)) — Bitcoin ใช้ SHA-256 สองครั้ง
- ตรวจสอบผลลัพธ์: หากผลลัพธ์ hash มีค่าน้อยกว่าเป้าหมายความยากในเชิงตัวเลข บล็อกจะถูกต้อง หากไม่ใช่ ผู้ขุดเปลี่ยน nonce (หรือฟิลด์ที่เปลี่ยนแปลงได้อื่น ๆ) และ hash อีกครั้ง
- การออกอากาศ: เมื่อพบ hash ที่ถูกต้อง ผู้ขุดออกอากาศบล็อกไปยังเครือข่าย
เป้าหมายความยากของการขุด
เป้าหมายความยากของการขุดคือตัวเลข 256 บิตที่ hash บล็อกต้องน้อยกว่า เพื่อให้บล็อกถูกต้อง เป้าหมายที่ต่ำกว่าหมายถึงมี hash ที่ถูกต้องน้อยลง ซึ่งทำให้ปัญหายากขึ้น โปรโตคอล Bitcoin ปรับความยากทุก 2,016 บล็อก (โดยประมาณทุกสองสัปดาห์) เพื่อรักษาเวลาบล็อกเฉลี่ยที่ 10 นาที
หากบล็อก 2,016 ก่อนหน้าถูกขุดเร็วกว่าที่คาดไว้ (เพราะมีกำลัง hash มากขึ้นเข้าร่วมเครือข่าย) ความยากจะเพิ่มขึ้น หากช้ากว่าจะลดลง กลไกการปรับตัวเองนี้ช่วยให้มั่นใจถึงการผลิตบล็อกที่สอดคล้องกันไม่ว่ากำลังขุดทั้งหมดบนเครือข่ายจะเป็นเท่าไร
Nonce Space และ Extraonce
ฟิลด์ nonce ในส่วนหัวบล็อกมีเพียง 32 บิต ซึ่งให้ค่าประมาณ 4.3 พันล้านค่า ฮาร์ดแวร์ขุดสมัยใหม่สามารถใช้พื้นที่ทั้งหมดนี้ได้ในเสี้ยววินาที เพื่อสร้างความแปรผันเพิ่มเติม ผู้ขุดจะเปลี่ยนแปลงฟิลด์ extraNonce ภายในธุรกรรม coinbase (ซึ่งเปลี่ยนแปลง Merkle root และดังนั้นจึงเปลี่ยนแปลง hash ส่วนหัวทั้งหมด) และเรียกใช้ nonce เป็นวงจรสำหรับแต่ละ extraNonce
โดยทั่วไปนี้ให้พื้นที่ค้นหาที่ไม่จำกัด แม้ว่าจะต้องคำนวณ Merkle root ใหม่ทุกครั้งที่ extraNonce เปลี่ยนแปลง เพิ่มค่าใช้จ่ายในการคำนวณเล็กน้อย
วิวัฒนาการของฮาร์ดแวร์ขุด
วิวัฒนาการของฮาร์ดแวร์ขุดสะท้อนให้เห็นถึงการแข่งขันที่เพิ่มมากขึ้นของอุตสาหกรรม
CPU Mining (2009–2010)
เมื่อ Bitcoin เปิดตัว การขุดสามารถดำเนินการได้บน CPU ทั่วไป Satoshi Nakamoto ขุดบล็อกแรกบนคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปมาตรฐาน การขุด CPU เป็นไปได้เพราะมีผู้ขุดน้อย และความยากมีมากน้อย
CPU สมัยใหม่สามารถคำนวณประมาณ 10-50 ล้าน SHA-256 hash ต่อวินาที (MH/s)
GPU Mining (2010–2013)
ผู้ขุดรู้อย่างรวดเร็วว่า GPU (Graphics Processing Units) — ออกแบบสำหรับการคำนวณแบบขนาน ในเกมส์และการเรนเดอร์ — มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการดำเนินการ hashing ซ้ำแบบหนึ่ง GPU สามารถให้ประสิทธิภาพเหนือกว่า CPU ถึง 10-100 เท่า
GPU ระดับสูงสามารถคำนวณประมาณ 500 MH/s ถึง 1.5 GH/s สำหรับ SHA-256 (แม้ว่า GPU ใช้บ่อยมากสำหรับอัลกอริทึมที่ไม่ใช่ SHA-256 เช่น Ethash หรือ Equihash ในปัจจุบัน)
FPGA Mining (2011–2013)
Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) นำเสนอ hash rate และประสิทธิภาพพลังงานที่ดีกว่า GPU นี่คือชิปที่เขียนโปรแกรมได้ซึ่งสามารถปรับให้เหมาะกับการดำเนินการขุด อย่างไรก็ตาม มันถูกแทนที่อย่างรวดเร็วโดย ASICs
ASIC Mining (2013–ปัจจุบัน)
Application-Specific Integrated Circuits (ASICs) เป็นชิปที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับงานเดียว — ในกรณีนี้ คำนวณ SHA-256 hashes ASICs แสดงถึงสถานะศิลปะปัจจุบันสำหรับการขุด Bitcoin และได้ทำให้ฮาร์ดแวร์ประเภทอื่น ๆ ล้าสมัยสำหรับการขุด SHA-256
ข้อมูลจำเพาะ ASIC สมัยใหม่ (รุ่น 2025-2026):
| รุ่น | Hash Rate | พลังงาน | ประสิทธิภาพ |
|---|---|---|---|
| Bitmain Antminer S21 Pro | 234 TH/s | 3,531W | 15.0 J/TH |
| MicroBT WhatsMiner M60S+ | 212 TH/s | 3,360W | 15.8 J/TH |
| Canaan AvalonMiner A1566 | 185 TH/s | 3,420W | 18.5 J/TH |
ASIC สมัยใหม่เดี่ยวดำเนินการคำนวณ hash ประมาณ 200 ล้านล้านครั้งต่อวินาที — เร็วกว่า GPU ระดับสูงประมาณ 4 ล้านเท่า และเร็วกว่า CPU ประมาณ 4 พันล้านเท่า
ASIC Resistance
สกุลเงินดิจิทัลบางตัวจงใจใช้อัลกอริทึมการขุดที่ออกแบบเพื่อต้านทาน ASIC optimization เพื่อให้การขุดอยู่ในมือของผู้ขุด GPU:
- Monero (RandomX): ใช้อัลกอริทึมที่เป็นมิตรกับ CPU ที่มีการดำเนินการโปรแกรมแบบสุ่มซึ่งยากต่อการปรับให้เหมาะด้วย ASICs
- Ravencoin (KawPow): อัลกอริทึมที่ใช้หน่วยความจำมากซึ่งชอบ GPU
- Ergo (Autolykos2): อัลกอริทึมที่ยากต่อหน่วยความจำซึ่งต้องการ RAM ของ GPU จำนวนมาก
เป้าหมายของ ASIC resistance คือการรักษาการกระจายความเสี่ยงของการขุดโดยการป้องกันไม่ให้ผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ครอบงำระบบนิเวศการขุด
กลุ่มขุด
เหตุใดจึงมีกลุ่มขุด
เมื่อความยากของการขุดเพิ่มขึ้น การขุดแบบเดี่ยวจึงมีความไม่ปฏิบัติสำหรับผู้ขุดรายบุคคล ความน่าจะเป็นของผู้ขุดหนึ่งคนที่พบบล็อกกลายเป็นต่ำสุดมาก — ผู้ขุดที่มี 100 TH/s จะหาบล็อก Bitcoin ได้ครั้งเดียวทุกหลายปี ความแปรผัน (ปัจจัยโชค) ทำให้การขุดแบบเดี่ยวไม่สามารถใช้ได้ทางเศรษฐกิจสำหรับผู้เข้าร่วมส่วนใหญ่
กลุ่มขุด แก้ปัญหานี้โดยการรวมกำลัง hash ของผู้ขุดหลายคนและกระจายรางวัลตามสัดส่วนการมีส่วนร่วมของผู้ขุดแต่ละคน
วิธีการทำงานของกลุ่ม
- ตัวดำเนินการกลุ่มให้ หน่วยงาน — เท็มเพลตส่วนหัวบล็อกที่มี nonce เริ่มต้นต่างกัน
- ผู้ขุดแต่ละคนทำงานบนส่วนที่มอบหมายของพื้นที่ค้นหา
- ผู้ขุดส่ง shares — โซลูชันบางส่วนที่พิสูจน์ว่าพวกเขากำลังทำงาน แม้ว่า hash จะไม่ตรงกับเป้าหมายความยากเต็มที่
- เมื่อสมาชิกกลุ่มคนใดคนหนึ่งพบบล็อกที่ถูกต้อง กลุ่มจะได้รับรางวัลบล็อก
- รางวัลจะถูกกระจายในหมู่ผู้ขุดที่มีส่วนร่วมทั้งหมดโดยยึดตามส่วนแบ่งของงานทั้งหมด
วิธีการกระจายรางวัล
- PPS (Pay Per Share): ผู้ขุดได้รับเงินจำนวนคงที่สำหรับแต่ละ share ที่ถูกต้อง ไม่ว่ากลุ่มจะพบบล็อกหรือไม่ กลุ่มจะรับความเสี่ยงด้านความแปรผัน
- FPPS (Full Pay Per Share): เช่น PPS แต่ยังรวมถึงส่วนแบ่งตามสัดส่วนของค่าธรรมเนียมธุรกรรม
- PPLNS (Pay Per Last N Shares): รางวัลจะถูกกระจายโดยยึดตามจำนวน shares ที่ส่งในหน้าต่างก่อนที่บล็อกจะถูกค้นพบ สิ่งนี้อยากให้หยุด pool-hopping
- PROP (Proportional): รางวัลจะถูกกระจายตามสัดส่วนที่แชร์ส่วนที่ส่งตั้งแต่บล็อกสุดท้าย
กลุ่มขุดหลัก (2026)
| กลุ่ม | ส่วนแบ่ง Hash Rate โดยประมาณ |
|---|---|
| Foundry USA | ~30% |
| AntPool | ~18% |
| F2Pool | ~13% |
| ViaBTC | ~12% |
| Binance Pool | ~8% |
ความเข้มข้นของกำลัง hash ในกลุ่มขุดบางกลุ่มที่ใหญ่โตเป็นความกังวลที่ต่อเนื่องสำหรับการกระจายความเสี่ยงของ Bitcoin อย่างไรก็ตาม ผู้ขุดรายบุคคลสามารถเปลี่ยนกลุ่มได้ตลอดเวลา และตัวดำเนินการกลุ่มไม่ควบคุมฮาร์ดแวร์ของผู้ขุด — พวกเขาประสานงานการกระจายงาน แต่ไม่สามารถนำทางกำลัง hash ได้
เศรษฐศาสตร์การขุด
แหล่งรายได้
ผู้ขุด Bitcoin หารายได้จากแหล่งสองแหล่ง:
- Block subsidy: ปัจจุบัน 3.125 BTC ต่อบล็อก (หลังจากการลดลงครึ่งหนึ่งของเมษายน 2024) สิ่งนี้ลดลงครึ่งหนึ่งทุก 210,000 บล็อก (โดยประมาณทุกสี่ปี)
- ค่าธรรมเนียมธุรกรรม: ค่าธรรมเนียมทั้งหมดที่จ่ายโดยธุรกรรมที่รวมในบล็อก เมื่อ block subsidy ลดลงกับแต่ละครั้งที่ลดลงครึ่งหนึ่ง ค่าธรรมเนียมธุรกรรมจึงกลายเป็นแหล่งรายได้ที่สำคัญมากขึ้น
การคำนวณความสามารถในการทำกำไร
ความสามารถในการทำกำไรของการขุดขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย:
Daily Revenue = (Your Hash Rate / Network Hash Rate) x Daily Blocks x (Block Subsidy + Avg Fees)
Daily Cost = Power Consumption (kW) x Hours x Electricity Rate ($/kWh)
Daily Profit = Daily Revenue - Daily Cost
ตัวอย่างการคำนวณ (ต้นปี 2026):
- Hash rate: 200 TH/s (ASIC สมัยใหม่หนึ่งชิ้น)
- Network hash rate: ~800 EH/s
- Block subsidy: 3.125 BTC (~$300,000 ที่ $96,000/BTC)
- Daily blocks: 144
- Daily revenue: (200 TH / 800,000,000 TH) x 144 x $300,000 = ~$10.80/day
- Power consumption: 3,500W = 3.5 kW
- Electricity cost at $0.06/kWh: 3.5 x 24 x $0.06 = $5.04/day
- Daily profit: ~$5.76/day (ไม่รวมค่าเสื่อมราคาฮาร์ดแวร์)
ปัจจัยเศรษฐกิจหลัก
ค่าไฟฟ้า: ตัวแปรที่สำคัญที่สุด การดำเนินการขุดที่ทำกำไรได้มักอยู่ในสถานที่ที่ไฟฟ้าราคาถูก — โดยทั่วไปคือพื้นที่ไฟฟ้าพลังน้ำ พื้นที่ที่มีแก๊สธรรมชาติที่ติดอยู่ หรือสถานที่ที่มีพลังงานหมุนเวียนส่วนเกิน ผู้ขุดอุตสาหกรรมมักจ่ายค่าไฟฟ้า $0.03-$0.05/kWh
ค่าฮาร์ดแวร์และค่าเสื่อมราคา: ASIC ชั้นสูงมีราคา $3,000-$8,000 และมีอายุการใช้งานที่มีประสิทธิภาพ 3-5 ปีก่อนที่จะไม่ทำกำไรได้เนื่องจากความยากที่เพิ่มขึ้นและคู่แข่งที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ราคา Bitcoin: รายได้จะแสดงในหน่วย BTC แต่ค่าใช้จ่ายคิดเป็นสกุลเงินจริง ความผันผวนของราคาส่งผลต่อความสามารถในการทำกำไรอย่างมากมาย ผู้ขุดต้องจัดการหลักสูตร BTC และค่าใช้จ่ายสกุลเงินจริงด้วยความระมัดระวัง
Network difficulty: เมื่อผู้ขุดมากขึ้นเข้าร่วม ความยากจะเพิ่มขึ้นและส่วนแบ่งบล็อกของผู้ขุดแต่ละคนลดลง ในทางกลับกัน เมื่อผู้ขุดออกไป (เช่น หลังจากราคาหลุดลง) ความยากลดลงและผู้ขุดที่เหลือกลายเป็นทำกำไรได้มากขึ้น
Halving events: ทุก ~4 ปี block subsidy ลดลงครึ่งหนึ่ง การลดลงครึ่งหนึ่งล่าสุด (เมษายน 2024) ลดค่ายอดสมดุลจาก 6.25 เป็น 3.125 BTC การลดลงครึ่งหนึ่งต่อไปคาดว่าจะเกิดขึ้นประมาณเมษายน 2028 (1.5625 BTC) การลดลงครึ่งหนึ่งแต่ละครั้งจะเพิ่มราคา Bitcoin ที่จำเป็นสำหรับผู้ขุดเพื่อรักษารายได้สกุลเงินจริงเดิมประมาณสองเท่า
การใช้พลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ขนาด
การขุด Bitcoin ใช้พลังงานไฟฟ้าประมาณ 150-180 TWh ต่อปีนับตั้งแต่ 2026 สิ่งนี้เทียบเท่ากับการใช้พลังงานไฟฟ้าของประเทศเช่นโปแลนด์หรือไทย ผลกระทบของคาร์บอนของเครือข่ายขึ้นอยู่กับแหล่งพลังงานที่ผู้ขุดใช้
การถกเถียงเกี่ยวกับความยั่งยืน
ผู้คัดค้าน: การขุดใช้พลังงานจำนวนมากในการคำนวณ "ไร้ความหมาย" ต้นทุนสิ่งแวดล้อมไม่สมควรได้รับการอนุมัติโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีตัวเลือกหลักฐาน Proof of Stake ที่สามารถรักษาความปลอดภัยที่คล้ายคลึงกันได้ด้วยการใช้พลังงานน้อยลง