บล็อกเชน

ความถูกต้องของหน่วยคริปโทเคอร์เรนซีแต่ละหน่วยจะยืนยันโดยบล็อกเชนซึ่งเป็นรายการระเบียนที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งเรียกว่า บล็อก ที่เชื่อมกันเป็นลูกโซ่และรับประกันโดยวิทยาการเข้ารหัสลับ[16][21]บล็อกแต่ละบล็อกปกติจะมีตัวชี้แบบแฮชไปยังบล็อกที่มาก่อน[21]ตราเวลา และข้อมูลธุรกรรม[22]

ตามการออกแบบ บล็อกเชนจะทนทานต่อการเปลี่ยนข้อมูลคือมันเป็น "บัญชีแยกประเภทแบบกระจายและเปิด ที่สามารถบันทึกธุรกรรมระหว่างคู่กรณีสองบุคคลอย่างมีประสิทธิภาพและโดยวิธีที่พิสูจน์ความถูกต้องได้และถาวร"[23]

เพื่อใช้เป็นบัญชีแยกประเภทแบบกระจาย บล็อกเชนจะบริหารจัดการโดยเครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ที่ร่วมใช้เกณฑ์วิธีเดียวกันเพื่อยืนยันพิสูจน์บล็อกใหม่ ๆ เมื่อบันทึกแล้ว ข้อมูลที่อยู่ในบล็อกไม่สามารถแก้ย้อนหลังโดยไม่เปลี่ยนบล็อกที่เชื่อมต่อ ๆ มาทั้งหมด ซึ่งจำเป็นต้องได้การสมรู้ร่วมคิดของสถานีโดยมากในเครือข่าย

บล็อกเชนออกแบบตั้งแต่ต้นให้ปลอดภัยรับประกันได้ (secure by design) และเป็นตัวอย่างของระบบคอมพิวเตอร์แบบกระจายที่ทนความผิดพร่องแบบไบแซนไทน์ (Byzantine fault tolerance)[upper-alpha 1]ได้สูงดังนั้น บล็อกเชนจึงสามารถให้ความเห็นพ้องแบบไม่รวมศูนย์ได้[27]เป็นระบบที่แก้ปัญหาใช้จ่ายเกินครั้ง (Double-spending)[upper-alpha 2]โดยไม่จำเป็นต้องมีบุคคลที่สามที่เชื่อใจหรือคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง

การตราเวลา (Timestamping)

คริปโทเคอร์เรนซีจะใช้แผนการตราเวลาต่าง ๆ เพื่อเลี่ยงความจำเป็นต้องมีบุคคลที่สามที่เชื่อใจเพื่อตราเวลาธุรกรรมที่จะเพิ่มใส่ในบัญชีจำแนกประเภทคือบล็อกเชน

แผนการ Proof-of-work

แผนการตราเวลาแรกที่ประดิษฐ์ขึ้นก็คือ วิธี proof-of-work[upper-alpha 3]และวิธีการคำนวณที่ใช้มากที่สุดจะเป็นแบบ SHA-256 และ scrypt[29]โดยแบบหลังปัจจุบันเป็นแบบที่ใช้มากที่สุดในระบบคริปโทเคอร์เรนซี คือมีการประยุกต์ใช้ถึง 480 ระบบ[30]

ฟังก์ชันแฮชอื่น ๆ ที่ใช้สำหรับ proof-of-work รวมทั้ง CryptoNight, Blake, SHA-3, และ X11

Proof-of-stake และแผนผสมต่าง ๆ

คริปโทเคอร์เรนซีบางสกุลใช้แผน proof-of-work[upper-alpha 3]/proof-of-stake[upper-alpha 4]ผสมกัน[29]proof-of-stake เป็นวิธีการรับประกันเครือข่ายคริปโทเคอร์เรนซีให้ได้ความเห็นพ้องแบบกระจาย ผ่านการบังคับให้ผู้ใช้แสดงความเป็นเจ้าของของเงินจำนวนหนึ่ง (คือให้แสดง stake)[32]เป็นวิธีที่แตกต่างจาก proof-of-work ซึ่งต้องกราดคำนวณหาค่าแฮชที่ยากเพื่อยืนยันพิสูจน์ธุรกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์แผนการจะขึ้นอยู่กับสกุลเงิน และปัจจุบันก็ยังไม่มีมาตรฐานของขั้นตอนวิธีนี้

การขุดหาเหรียญ (Mining)

ในเครือข่ายคริปโทเคอร์เรนซี mining (การขุดหาเหรียญ) เป็นการยืนยันพิสูจน์ธุรกรรมเนื่องกับการทำงานให้เช่นนี้ ผู้ขุดหาเหรียญก็จะได้คริปโทเคอร์เรนซีใหม่เป็นรางวัลรางวัลจะลดค่าธรรมเนียมธุรกรรมโดยสร้างแรงจูงใจเสริมให้ออกแรงประมวลผลเพื่อเครือข่าย

อัตราการคำนวณค่าแฮช ซึ่งเป็นตัวยืนยันพิสูจน์ธุรกรรม ได้เพิ่มขึ้น (คือการคำนวณใช้เวลาน้อยลง) เนื่องจากการใช้อุปกรณ์พิเศษ เช่น เอฟพีจีเอ และ Application-specific integrated circuit (ASIC) เพื่อคำนวณขั้นตอนวิธีแฮชที่ซับซ้อน เช่น SHA-256 และ Scrypt[33]การแข่งขันในทางอาวุธเพื่ออุปกรณ์ที่ถูกกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่านี้ ได้เริ่มขึ้นตั้งแต่การเริ่มใช้คริปโทเคอร์เรนซีแรก คือ บิตคอยน์ ตั้งแต่ปี 2009[33]เมื่อมีคนมากขึ้นลงทุนในวงการเงินเสมือน การคำนวณค่าแฮชเพื่อยืนยันพิสูจน์เช่นนี้ก็เพิ่มความซับซ้อนขึ้นเรื่อย ๆ ตามปีที่ผ่านไปและตามเกณฑ์กำหนดของระบบ โดยคนขุดหาเหรียญก็จำต้องลงทุนมากขึ้นเพื่อใช้ ASIC ความเร็วสูงเป็นจำนวนมากดังนั้น เงินที่ได้เนื่องจากการคำนวณค่าแฮชบ่อยครั้งไม่คุ้มกับทุนที่ใช้เพื่อติดตั้งอุปกรณ์ เพื่ออุปกรณ์ลดความร้อนมหาศาลที่สร้างโดยอุปกรณ์พิเศษ และเพื่อค่าไฟฟ้า[33][34]

คนขุดหาเหรียญบ่อยครั้งจะใช้ทรัพยากรร่วมกัน คือ แชร์กำลังการประมวลผลร่วมกันทางเครือข่ายและแบ่งรางวัลอย่างเสมอภาคกันตามงานที่ตนทำเพื่อสร้างบล็อกใหม่ดังนั้น ก็จะมีการให้แชร์แก่คนขุดหาเหรียญที่แสดง proof-of-work ได้เป็นบางส่วน

บริษัทหนึ่งได้ตั้งศูนย์ข้อมูลเพื่อขุดหาเหรียญ ณ ที่ขุดเจาะหาน้ำมันและแก๊สธรรมชาติในแคนาดา เพราะได้ราคาแก๊สที่ถูกกว่า[35]

เพราะปัญหาทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่อาจมีเนื่องกับการขุดหาเหรียญ จึงกำลังมีการพัฒนาระบบคริปโทเคอร์เรนซีที่ไม่จำเป็นต้องมีผู้ขุดหาเหรียญ[36][37][38]ไม่เหมือนกับบล็อกเชนธรรมดา คริปโทเคอร์เรนซีแบบ directed acyclic graph บางประเภทจะใช้ระบบ pay-it-forward ที่แต่ละคนจะต้องคำนวณอะไรที่ค่อนข้างยากเกี่ยวกับธุรกรรมสองอย่างที่เกิดล่วงหน้าเพื่อพิสูจน์ยืนยัน

โดยเดือนกุมภาพันธ์ 2018 รัฐบาลจีนได้ระงับการแลกเปลี่ยนเงินเสมือน ห้ามการเสนอขายเบื้องต้น (ICO) และปิดบริษัทที่ขุดหาเหรียญดังนั้น ผู้ขุดหาเหรียญชาวจีนบางพวกจึงได้ย้ายบริษัทไปยังประเทศแคนาดา[39]

ตามรายงานของนิตยสาร ฟอร์ชูน เดือนกุมภาพันธ์ 2018[40]ประเทศไอซ์แลนด์ได้กลายเป็นแหล่งรวมผู้ขุดหาคริปโทเคอร์เรนซี โดยส่วนหนึ่งก็เพราะค่าไฟฟ้าราคาถูกค่าใช้จ่ายจะจำกัดเพราะพลังงานในประเทศเกือบทั้งหมดมาจากแหล่งพลังงานทดแทน ทำให้บริษัทขุดหาเหรียญพิจารณาย้ายที่ไปยังประเทศเป็นจำนวนมากขึ้นอย่างไรก็ดี ความบ้าคริปโทเคอร์เรนซีอาจจะเกินไปหน่อยในประเทศบริษัทพลังงานจึงกล่าวว่า การขุดหาเหรียญได้กลายเป็นเรื่องยอดฮิตจนกระทั่งว่า ได้ใช้พลังงานมากกว่าบ้านช่อง

ในเดือนมีนาคม 2018 เมืองในรัฐนิวยอร์กตอนเหนือได้พักการทำการของการขุดหาคริปโทเคอร์เรนซีเป็นเวลา 18 เดือนเพื่ออนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและ "แบบลักษณะและทิศทาง" ของเมือง[41]

วอลเลต

คริปโทเคอร์เรนซีวอลเลต (cryptocurrency wallet) จะเก็บรหัสทั้งที่เป็นสาธารณะและส่วนตัว หรือเก็บ "เลขที่อยู่ต่าง ๆ " เพื่อสามารถใช้รับหรือใช้จ่ายคริปโทเคอร์เรนซีคือด้วยรหัสส่วนตัว ก็จะสามารถบันทึกธุรกรรมในบัญชีแยกประเภทที่เป็นสาธารณะ ซึ่งเท่ากับใช้จ่ายคริปโทเคอร์เรนซีที่สัมพันธ์กันและด้วยรหัสสาธารณะ ก็จะทำให้ผู้อื่นส่งเงินมาที่วอลเลตนั้นได้

สภาวะนิรนาม

บิตคอยน์เป็นเงินแบบนิรนามเทียมเพราะคริปโทเคอร์เรนซีที่อยู่ในวอลเลตไม่ได้สัมพันธ์กับบุคคล แต่สัมพันธ์กับรหัสหนึ่งรหัสหรือมากกว่านั้น (หรือสัมพันธ์กับเลขที่อยู่ต่าง ๆ )[42]ดังนั้น เจ้าของบิตคอยน์จึงไม่สามารถระบุได้ แต่ธุรกรรมทั้งหมดก็จะปรากฏอยู่ในบล็อกเชนที่เป็นสาธารณะ[42]อย่างไรก็ดี ศูนย์แลกเปลี่ยนคริปโทเคอร์เรนซีบ่อยครั้งจะบังคับโดยกฎหมายให้เก็บข้อมูลส่วนตัวของผู้ใช้บริการ[42]มีการเสนอการเพิ่มบริการ เช่น Zerocoin ซึ่งจะทำให้ได้สภาวะนิรนามจริง ๆ[43][44][45]เมื่อไม่นานนี้ เทคโนโลยีนิรนามอื่น ๆ เช่น zero-knowledge proofs และ ring signatures ก็ได้นำมาใช้ในระบบคริปโทเคอร์เรนซีเช่น Zcash และ Monero ตามลำดับ