Повний механізм роботи Bitcoin: Розбір процесу від однієї транзакції до додавання в блокчейн

Ти коли-небудь замислювався: чому біткойн стільки років існує, а досі ніхто не може просто так надрукувати гроші й витрачати їх як хоче?

Що саме відбувається з моменту, коли ти натискаєш «Відправити» у своєму гаманці на телефоні, і до того, як монети реально потрапляють у гаманець отримувача?

Сьогодні ми розберемо цю систему шар за шаром, як цибулину — чисто й чітко.

Біткойн не працює з «балансом на рахунку», як у банку. Він використовує модель UTXO — Unspent Transaction Output, тобто «не витрачені виходи транзакцій». Твої «гроші» — це не число в обліковому записі, а купа «чеків» від попередніх транзакцій, на кожному з яких написано суму та замок (хто може витратити).

Ці чеки й називаються UTXO.

Коли ти витрачаєш — ти не віднімаєш з балансу, а «знищуєш» старі чеки (використовуєш як входи), створюєш нові чеки (виходи) для отримувача, і ще один чек собі на решту.

Спочатку картинка: повний цикл біткойн-транзакції (текстовий опис)

1. Ти хочеш переказати другові 0.5 BTC

→ У твоєму гаманці зараз 3 UTXO: 0.3 BTC + 0.4 BTC + 0.8 BTC (всього 1.5 BTC)

2. Гаманець обирає входи (зазвичай найменшу комбінацію, щоб не витрачати зайве)

→ Обирає 0.4 BTC + 0.3 BTC = 0.7 BTC як входи

3. Будується структура транзакції

• Входи (Inputs): посилання на попередні транзакції (ID + індекс виходу) + скрипт розблокування (твій підпис, що доводить право власності)

• Виходи (Outputs):

   • Другові: 0.5 BTC (замкнено на його адресу — хеш публічного ключа)

   • Решта тобі: 0.18 BTC (замкнено на твою адресу, після віднімання комісії 0.02 BTC)

• Комісія: неявна — сума входів мінус сума виходів = 0.02 BTC (йде майнеру)

4. Підпис: твоїм приватним ключем підписується вся транзакція (щоб ніхто не зміг підмінити суму)

5. Трансляція в мережу: відправляється сусіднім вузлам, вони перевіряють → потрапляє в мемпул (mempool)

6. Майнери бачать транзакцію → пакують у кандидат-блок

7. Майнер успішно видобуває блок → блок додається в ланцюг → старі UTXO позначаються як витрачені → створюються нові UTXO (0.5 у друга + 0.18 тобі на решту)

8. Підтвердження: чим більше блоків зверху — тим безпечніше (зазвичай 6 підтверджень вважається надійним)

Весь процес — як снігова куля: старі UTXO «з’їдаються», народжуються нові. Загальна кількість біткойнів завжди фіксована — просто перерозподіляється між UTXO.

Як виглядає структура транзакції? (розбір ключових полів)

Біткойн-транзакція — це не просто «переказую стільки-то», а складна структура даних з такими частинами:

• Версія (4 байти): зараз зазвичай 2, використовується для сигналів софт-форків

• Кількість входів (змінна): скільки UTXO витрачається

• Кожен вхід:

   • Хеш попередньої транзакції (32 байти)

   • Індекс виходу (4 байти — який саме вихід)

   • Довжина скрипту підпису

   • Скрипт розблокування (ScriptSig): твій підпис + публічний ключ

• Кількість виходів

• Кожен вихід:

   • Сума (8 байт, в сатоші — 1 BTC = 100 000 000 sat)

   • Довжина блокуючого скрипту

   • Блокуючий скрипт (ScriptPubKey): найпоширеніший — P2PKH: OP_DUP OP_HASH160 [20 байт хеш публічного ключа] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

• Час блокування (4 байти): зазвичай 0 — значить негайно

Найцікавіше — скриптова мова!

Скрипт біткойна — не Турінг-повний (навмисне спрощений), але дуже потужний.

Він як маленький віртуальний комп’ютер, який відповідає лише на одне питання: «Ці гроші зараз можна витратити?»

Найпоширеніші блокуючі скрипти:

• P2PKH (найпоширеніший): замкнено на адресу (хеш публічного ключа), для розблокування потрібні підпис + публічний ключ, перевіряється відповідність.
• P2SH: гнучкіший — мультисиг, таймлоки тощо.
• Taproot (після оновлення 2021): Schnorr-підписи, краща приватність, дешевші мультисиг.

Скрипти роблять біткойн програмованим, але без ризику великих багів, як в Ethereum. Безпека понад усе.

Майнінг: хто пакує ці транзакції?

Майнери — це «бухгалтери + охорона» мережі.

Що вони роблять:

1. Збирають з мемпулу транзакції з найвищими комісіями (пріоритет — дорогі)

2. Будують блок:

• Заголовок блоку (80 байт, найважливіше):

   • Версія

   • Хеш попереднього блоку (ланцюжок)

   • Merkle Root (корінь дерева всіх транзакцій)

   • Часова мітка

   • Біти (кодування складності)

   • Nonce (випадкове число, яке майнер постійно змінює)

• Список транзакцій: перша — coinbase (нагорода майнеру) + звичайні транзакції

3. Розв’язують Nonce: подвійний SHA-256 заголовка повинен бути меншим за поточну ціль (багато нулів на початку)

4. Хто перший знайшов — транслює блок → інші вузли перевіряють → приймають → копають далі

5. Нагорода: зараз 3.125 BTC (після халвінгу 2024) + усі комісії з блоку

Майнінг — це лотерея: чим вища загальна потужність — тим складніше виграти. Але складність автоматично регулюється (нижче).

Структура блоку: все наочно

Блок = заголовок + тіло транзакцій

Поля заголовка:

• Версія (4B)
• Хеш попереднього блоку (32B)
• Merkle Root (32B)
• Часова мітка (4B)
• Біти (складність, 4B)
• Nonce (4B)

Тіло:

• Кількість транзакцій
• Coinbase-транзакція (нагорода майнеру + довільне повідомлення, наприклад, у генезис-блоці: «The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks»)
• Звичайні транзакції

Merkle-дерево — геніальна річ: тисячі транзакцій стискаються до одного 32-байтного кореня. Зміна будь-якої транзакції — корінь змінюється, перевірка блискавична.

Регулювання складності: «автоматична педаль газу» біткойна

Біткойн має виходити блок кожні ~10 хвилин — незалежно від того, скільки майнерів підключено.

Якщо потужність різко зростає чи падає — складність автоматично коригується.

Як це працює:

• Кожні 2016 блоків (≈2 тижні) дивляться, скільки реально пішло часу.
• Ціль: 2016 × 10 хв = 20160 хвилин.
• Якщо часу пішло менше (потужність зросла) — складність зростає (цільовий хеш менший, більше нулів).
• Якщо більше — складність падає.
• Формула: нова складність = стара × (20160 хв / фактичний час)
• Обмеження: максимум 4× за один раз (щоб не було хаосу).

Геніальність: ритм емісії біткойна — як годинник. Незалежно від технологій, 21 млн монет і халвінги не збиваються.

Це один з фундаментів віри в біткойн як «цифрове золото».

Чому ця система така стабільна?

• UTXO: подвійну витрату легко запобігти (один UTXO — один раз витрачений, потім видаляється).
• Скрипти: програмовані, але обмежені — безпека перш за все.
• PoW + регулювання складності: реальна вартість електрики захищає мережу, 51% атака коштує космічно дорого.
• Правило найдовшого ланцюга: мережа визнає ланцюг з найбільшою виконаною роботою (найскладніше підробити).

Кожна транзакція від моменту відправки до підтвердження — це глобальна гра тисяч вузлів і майнерів: перевірка, конкуренція, консенсус у реальному часі.

Тепер ти можеш впевнено пояснити друзям:

«Біткойн — це не баланс на рахунку, а купа UTXO, що стрибають по ланцюгу. Майнери «голосують» спаленої електрикою, яка транзакція потрапить в історію. Складність кожні два тижні автоматично підлаштовується, щоб ритм не ламався.»

Хочеш глибше? Наприклад, як SegWit економить місце, як Taproot робить мультисиг дешевшим, як Lightning Network дозволяє миттєві перекази?

Або скажи, яка частина тобі досі не зрозуміла — розжую ще детальніше~

Рекомендуємо топ-3 криптобіржі світу:

• Реєстрація на Binance (король обсягів торгів, найбільший вибір, щедрі бонуси для новачків);
• Реєстрація на OKX (ідеально для ф’ючерсів, низькі комісії);
• Реєстрація на Gate.io (мисливець за новими токенами, копітрейдинг + ексклюзивні аірдропи).

Універсальний та великий — Binance, професійна торгівля — OKX, альткойни — Gate! Реєструйся та отримуй довічне зниження комісій~