همه چیز دربارهی استخراج (ماینینگ) بیت کوین
استخراج یا ماینینگِ بیت کوین، فرآیندی است که طی آن بیت کوینهای جدید وارد گردش شده و طی آن تراکنشهای جدید نیز توسط شبکه تأیید میشوند. ماینینگ جزء حیاتیِ حفظ و توسعه شبکه بلاک چین است.
«استخراج» با استفاده از یک سختافزار (ماینر) انجام میشود که طی این عملیات، یک مسئله ریاضی محاسباتی بسیار پیچیده را حل میکند. اولین ماینری که راه حل را پیدا میکند، بلاک بعدیِ بیت کوین را دریافت کرده و این روند دوباره شروع میشود.
استخراج ارزهای دیجیتال فرآیندی پر زحمت، پرهزینه و گاها سودآور است. با این وجود، ماینینگ برای بسیاری از سرمایهگذاران جذابیت خاصی دارد، زیرا ماینرها در طی فرآیند استخراج، به عنوان پاداش، توکن دریافت میکنند.
ما در این مطلب، در درجه اول بر روی بیت کوین تمرکز خواهیم کرد.
یورش بر طلای جدید: بیت کوین
نکته اصلی برای بسیاری از استخراج کنندگان، چشم اندازِ دریافت پاداش با بیت کوین است. یادتان باشد که مطمئناً لازم نیست یک ماینر داشته باشید تا بتوانید توکنهای ارزهای دیجیتال را دریافت کنید.
مثلا میتوانید با استفاده از ارز فیات، ارزهای دیجیتال را بخرید؛ یا آن را در صرافی مانند Bitstamp با استفاده از رمز ارزی دیگر (به عنوان مثال، استفاده از اتریوم یا NEO برای خرید بیت کوین) معامله کنید.
حتی میتوانید برای بدست آوردن رمز ارزها، مطالبی را در قالب وبلاگنویسی انتشار دهید و در قبال این کار، توکن دریافت کنید.
Steemit نمونهای از یک پلتفرم وبلاگِ رمزنگاری است که به نوعی شبیه به Medium است، با این تفاوت که کاربران میتوانند با پرداخت یک ارز دیجیتال اختصاصی به نام STEEM، به وبلاگنویسان پاداش دهند. سپس STEEM را میتوان در جای دیگری برای خرید بیت کوین معامله کرد.
پاداشی که ماینرها دریافت میکنند، انگیزهای است که افراد تشویق شوند تا به هدف اصلی ماینینگ (مشروعیت بخشیدن و نظارت بر تراکنشهای بیت کوین و اطمینان از اعتبار آنها) کمک کنند.
از آنجایی که این پروسه، بین بسیاری از کاربران در سراسر «جهان» در حال انجام است، بیتکوین یک ارز دیجیتال «غیرمتمرکز» معرفی میشود و همچنین ارزی است که برای نظارت بر مقرراتش به هیچ مرجع مرکزی مانند بانک مرکزی یا دولت متکی نیست.
ماینینگ برای جلوگیری از دوبار خرج کردنِ یک ارز:
کارِ ماینرها، تایید اعتبارِ تراکنشهای بیت کوین است و برای انجامِ همین پروسه، پاداش میگیرند. این کنوانسیون به جهت حفظ صداقت در چرخهی سرمایهگذاری میباشد و توسط بنیانگذار بیتکوین، ساتوشی ناکاموتو طراحی شده است. ماینرها با تأیید تراکنشها، این مشکل را حل میکنند.
دوبار خرج کردن، سناریویی است که در آن صاحب بیت کوین به طور غیرقانونی یک بیت کوین را دو بار خرج میکند. در مورد ارز فیزیکی، این مشکل وجود ندارد. به طور مثال وقتی اسکناس ۲۰ دلاری را برای خرید، به کسی تحویل میدهید، دیگر آن را ندارید، بنابراین هیچ خطری وجود ندارد که بتوانید از همان اسکناس ۲۰ دلاری برای خرید بلیت هم استفاده کنید.
با وجود این که امکان ساخت پول نقد تقلبی وجود دارد، اما مشابه دوبار خرج کردنِ یک دلار نیست.
در مورد ارز دیجیتال، «این خطر وجود دارد که دارنده بتواند یک کپی از آن تهیه کند و آن را در حالی که اصلِ توکن را حفظ میکند برای فرد دیگری هم ارسال کند.
فرض کنید یک اسکناس ۲۰ دلاری قانونی و یک ۲۰ دلاری تقلبی داشتید. اگر بخواهید هر دو را خرج کنید، شخصی که زحمت نگاه کردن به شماره سریال هر دو اسکناس را میکشد، میبیند که آنها یکسان هستند و بنابراین یکی از آنها باید تقلبی باشد.
کاری که یک ماینرِ بیت کوین انجام میدهد مشابه آن است. آنها تراکنشها را بررسی میکنند تا مطمئن شوند که کاربران، یک بیت کوین را دو بار خرج نکرده باشند. برای درک بهتر این مسئله، در زیر با جزئیات بیشتر توضیح خواهیم داد.
یک نکتهی مهم این است که تنها ۱ مگابایت دادهی تراکنش میتواند در یک بلاکِ بیت کوین جا شود. محدودیت ۱ مگابایتی برای هر بلاک، توسط ساتوشی ناکاموتو تعیین شده است. این موضوع بحث برانگیز است، زیرا برخی از استخراج کنندگان معتقدند اندازه بلاک باید افزایش یابد تا دادههای بیشتری را در خود جای دهد. که در واقع به این معنی است که شبکهی بیت کوین میتواند تراکنشها را با سرعت بیشتری پردازش و تأیید کند.
بعد از همهی این مراحل برای استخراج، ممکن است پاداشی دریافت نکنیم؟
جواب مثبت است. برای کسب بیت کوین، باید ماینر شما، اولین ماینر باشد که به پاسخ صحیح یا نزدیکترین پاسخ برای حل محاسبات عددی میرسد. این فرآیند به عنوان اثبات کار (PoW) نیز شناخته میشود.
منظور از «پاسخ صحیح به محاسبات عددی» چیست؟ “
خبر خوب: هیچ ریاضیات یا محاسبات پیشرفته ای، واقعاً دخیل نیست.
شاید شنیده باشید که ماینرها در حال حل مسائل دشوار ریاضی هستند. این درست است اما کاری که آنها در واقع انجام میدهند این است که اولین ماینری باشند که یک عدد ۶۴ رقمی *هگزادسیمال (هش) که کمتر یا مساوی با هش هدف است را ارائه میکند، که اساساً بر پایهی حدس و گمان است.
خبر بد: این یک موضوع تصادفی است و با توجه به اینکه تعداد کل حدسهای ممکن برای هر یک از این مشکلات در حد تریلیونها است، کار را فوقالعاده سختتر خواهد کرد.
و تعداد راهحلهای ممکن، به تعداد استخراجکنندگانی بستگی دارد که به شبکه استخراج میپیوندند (معروف به سختی استخراج).
برای حل مشکل استخراج، ابتدا ماینرها به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارند. برای موفقیت در ماینینگ، باید «هش ریت» بالایی داشته باشید که بر حسب گیگا هش در ثانیه (GH/s) و تراهش در ثانیه (TH/s) اندازه گیری میشود.
استخراج و گردش بیت کوین:
استخراج علاوه بر دادن پاداشِ ماینرها و حمایت از اکوسیستم بیت کوین، هدف حیاتی دیگری نیز دارد: این تنها راه برای عرضه ارزهای دیجیتال جدیدِ در گردش است. به عبارت دیگر، ماینرها اساساً در حال «ایجاد و به چرخه انداختن» ارز هستند.
به عنوان مثال، تا تاریخ سپتامبر ۲۰۲۱، حدود ۱۸.۸۲ میلیون بیت کوین، از مجموع ۲۱ میلیون بیت کوین، در گردش بوده است. جدا از سکههایی که از طریق اولین بلاک ضرب میشوند، (که توسط ساتوشی ناکاموتو ایجاد شد)، تک تک بیت کوینهای دیگر، توسط ماینرها به وجود آمدند.
در غیاب ماینرها، بیت کوین به عنوان یک شبکه همچنان وجود خواهد داشت و قابل استفاده خواهد بود، اما هرگز بیت کوین اضافیتری وجود نخواهد داشت. با این حال، از آنجایی که تعداد بیت کوین استخراج شده در طول زمان کاهش مییابد، آخرین بیت کوین تا حدود سال ۲۱۴۰، دیگر در گردش نخواهد بود.
این بدان معنا نیست که تراکنشها تایید نمیشوند. بلکه ماینرها به تایید تراکنشها ادامه میدهند و به منظور حفظ یکپارچگی شبکه بیتکوین، هزینههایی برای انجام این کار پرداخت خواهند شد.
جدای از بازده کوتاه مدت بیت کوین، زمانی که تغییراتی در پروتکل شبکه بیت کوین پیشنهاد میشود، ماینرها میتوانند از قدرت «رای دادن» خود استفاده کنند. این به عنوان BIP (پروتکل بهبود بیت کوین) شناخته میشود.
به عبارت دیگر، ماینرها درجاتی از نفوذ در فرآیند تصمیمگیری در مورد موضوعاتی مانند فورکینگ دارند.
یک ماینر چقدر درآمد دارد؟
پاداش استخراج بیت کوین تقریباً هر چهار سال به نصف کاهش مییابد. وقتی بیت کوین برای اولین بار در سال ۲۰۰۹ استخراج شد، استخراجِ یک بلاک، ۵۰ بیت کوین برای شما به همراه داشت. در سال ۲۰۱۲، این میزان به ۲۵ بیت کوین کاهش یافت.
تا سال ۲۰۱۶، این مقدار دوباره به نصف کاهش یافت و به ۱۲.۵ بیت کوین رسید. در ۱۱ می۲۰۲۰، این پاداش دوباره به ۶.۲۵ BTC کاهش یافت. در سپتامبر ۲۰۲۱، قیمت بیت کوین حدود ۴۵۰۰۰ دلار به ازای هر بیت کوین بود، به این معنی که شما برای تکمیل یک بلاک، ۲۸۱.۲۵۰ دلار ( ۶.۲۵ x ۴۵۰۰۰ ) کسب کرده اید.
پس این میزان درآمد، انگیزهی بدی برای حل محاسبات پیچیدهای که در بالا اشاره شد، نیست.
اگر میخواهید دقیقاً زمان وقوع این نصفسازیها (Halving) را پیگیری کنید، میتوانید به ساعت بیت کوین مراجعه کنید، که این اطلاعات را در لحظه بهروزرسانی میکند.
به چه چیزهایی برای استخراج بیت کوین نیاز دارید؟
اگرچه در اوایلِ ایجادِ بیت کوین، ممکن بود که افراد بتوانند برای ایجادِ بلاکها با یک کامپیوتر شخصی معمولی در خانه رقابت کنند، اما دیگر اینطور نیست. دلیل این امر این است که سختی استخراج بیت کوین در طول زمان تغییر میکند.
به منظور اطمینان از عملکردِ روان بلاک چین و توانایی آن در پردازش و تأیید تراکنش ها، شبکه بیت کوین قصد دارد هر ۱۰ دقیقه یا بیشتر یک بلاک تولید کند. با این حال، اگر یک میلیون ریگ ماینینگ برای حل مشکل هش رقابت کنند، احتمالا سریعتر از سناریویی که در آن ۱۰ ریگ ماینینگ روی همان مشکل کار میکنند، به راه حلی دست خواهند یافت.
به همین دلیل، بیت کوین برای ارزیابی و تنظیم سختی استخراج هر ۲۰۱۶ بلاک یا تقریباً هر دو هفته یکبار طراحی شده است. زمانی که قدرت محاسباتی بیشتری برای استخراج بیت کوین وجود داشته باشد، سطح سختی استخراج افزایش مییابد تا تولید بلاک در نرخی ثابت بماند. قدرت محاسباتی کمتر، به معنای کاهش سطحِ سختی است.
در اندازه شبکه امروزی، استخراجِ بیت کوین با یک دستگاه شخصی، تقریباً پاداش خاصی نخواهد داشت. همه اینها به این معنی است که، برای استخراج رقابتی، ماینرها باید اکنون روی تجهیزات کامپیوتری قدرتمندی مانند GPU (واحد پردازش گرافیکی) یا، واقع بینانه تر، یک مدارِ ویژه برنامه (ASIC) سرمایهگذاری کنند.
این پروسه میتواند هزینهای از ۵۰۰ دلار تا دهها هزار دلار داسته باشد. برخی از استخراج کنندگان (به ویژه طرفداران اتریوم)، کارتهای گرافیکی (GPU) را بهعنوان روشی کمهزینه برای انجام عملیات استخراج میخرند.
یک مثال واضح برای درک چگونگی برنده شدنِ ماینرها:
فرض کنید به ۳ نفر میگویید که عددی بین یک تا صد را در ذهن خود انتخاب کردهاید و آنها باید عددی کمتر یا مساوی عدد شما را حدس بزنند. آن عدد ۱۹ است. اگر شخص A عدد ۲۴ را اعلام کرد بازنده است. اگر شخص B عدد ۱۶ و شخص C عدد ۱۲ را حدس بزنند، هر دو به لحاظ تئوری، به پاسخهای قابل قبولی دست یافته اند.
برای شخص B نیز هیچ اعتبار اضافهتری در نظر گرفته نمیشود، حتی اگر عدد نزدیکتری را حدس میزد. حالا در نظر بگیرید که از میلیونها نفر، حدسِ یک عدد ۶۴ رقمیِ هگزادسیمال را بخواهید…اکنون میبینید که حدسِ پاسخ درست، بسیار سخت خواهد بود.
اگر B و C هر دو به طور همزمان پاسخ دهند، قیاس از بین میرود. از نظر قواعد بیت کوین، پاسخهای همزمان، اغلب اتفاق میافتد، اما در پایان روز، تنها یک پاسخ برنده میتواند وجود داشته باشد.
هنگامی که چندین پاسخ به طور همزمان ارائه میشود که مساوی یا کمتر از عدد مورد نظر است، شبکه بیت کوین با اکثریت (۵۱٪) تصمیم میگیرد که کدام ماینر را مورد پذیرش قرار دهد. به طور معمول، این ماینر است که بیشترین کار را انجام داده یا به عبارت دیگر، بیشترین تراکنشها را تأیید میکند.
سپس بلاکِ بازنده به یک «بلاک یتیم» تبدیل میشود. بلاکهای یتیم آنهایی هستند که به بلاک چین اضافه نمیشوند. ماینرهایی که با موفقیت مشکل هش را حل میکنند، اما تعداد بیشتری از تراکنشها را تأیید نکردهاند، با بیت کوین پاداش نمیگیرند.
*عدد ۶۴ رقمی هگزادسیمال چیست؟
در اینجا نمونهای از چنین عددی آورده شده است:
0000000000000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee
عدد بالا دارای ۶۴ رقم است. همانطور که احتمالا متوجه شده اید، این عدد نه تنها از اعداد، بلکه از حروف الفبا نیز تشکیل شده است. چرا اینطور است؟ برای درک اینکه این حروف در وسط اعداد چه میکنند، بیایید کلمه «هگزادسیمال» را باز کنیم.
سیستم اعشاری به عنوان فاکتورهای پایه خود از ۱۰۰ استفاده میکند (به عنوان مثال، ۱٪ = ۰.۰۱). این به نوبه خود به این معنی است که هر رقم از یک عدد چند رقمی ۱۰۰ احتمال دارد، (صفر تا نود و نه). در محاسبات، سیستم اعشاری به پایه ۱۰ یا (صفر تا نه) ساده شده است.
از سوی دیگر، «هگزادسیمال» به معنای پایه ۱۶ است، زیرا «هگز» از کلمه یونانی برای شش و «deca» از کلمه یونانی برای ۱۰ گرفته شده است. در یک سیستم هگزادسیمال، هر رقم دارای ۱۶ احتمال است.
اما سیستم عددی ما فقط ۱۰ روش برای نمایش اعداد (صفر تا نه) ارائه میدهد. به همین دلیل است که باید حروف را اضافه کنید، مخصوصاً حروف a، b، c، d،e و f که به ترتیب نشانگر اعداد ۱۱، ۱۲، ۱۳، ۱۴، ۱۵ و ۱۶ هستند.
اگر در حال استخراج بیت کوین هستید، نیازی به محاسبه ارزش کل آن عدد ۶۴ رقمی (هش) ندارید. تکرار میکنم: شما نیازی به محاسبه ارزش کل یک هش ندارید.
اعداد هگزادسیمال ۶۴ رقمی، چه ارتباطی با استخراج بیت کوین دارند؟
آن مثال را به خاطر بیاورید، که عدد ۱۹ را در ذهن داشتید؛ در حوزهی ماینینگ بیت کوین، آن عددِ فاش نشده، هشِ هدف نامیده میشود. کاری که ماینرها با دهها فن خنک کننده انجام میدهند، حدس زدن هش هدف است!
ماینرها این حدسها را با تولید تصادفی «نانسها» در سریعترین زمان ممکن انجام میدهند.
nonceمخفف «عددی که فقط یک بار استفاده شده» است و کلید تولید این اعداد هگزادسیمالِ 64bit است. در استخراج بیت کوین، یک نانس، 32bit است که بسیار کوچکتر از هش است که ۲۵۶ bit میباشد.
اولین ماینری که نانسِ هش کمتر یا مساوی با هش هدف ایجاد میکند، برای تکمیل آن بلاک، اعتبار میگیرد و ۶.۲۵ بیت کوین دریافت خواهد کرد.
از نظر تئوری، شما میتوانید با ۶۴ بار چرخاندنِ یک قالب ۱۶ وجهی، برای رسیدن به اعداد تصادفی، تلاش کنید، اما چرا میخواهید این کار را انجام دهید؟
اسکرین شات زیر که از سایت Blockchain. info گرفته شده است، ممکن است به شما کمک کند همه این اطلاعات را در یک جا ببینید.
شما به خلاصهای از تمام اتفاقاتی که هنگام استخراج بلاک #۴۹۰۱۶۳ افتاد نگاه میکنید. Nonce ای که هش «برنده» را ایجاد کرد ۷۳۱۵۱۱۴۰۵ بود. هش هدف در بالا نشان داده شده است. این بلاک خاص توسط AntPool، یکی از موفقترین استخرهای ماینینگ تکمیل شده است.
همانطور که در اینجا میبینید، سهم آنها در جامعه بیت کوین این است که ۱۷۶۸ تراکنش را برای این بلاک تایید کردند.
چگونه هش هدف را حدس بزنیم؟
همه هشهای هدف با رشتهای از صفرهای ابتدایی شروع میشوند. حداقل هدف وجود ندارد، اما حداکثرِ هدفِ تعیین شده توسط پروتکل بیت کوین وجود دارد.
هیچ هدفی نمیتواند بزرگتر از این عدد باشد:
00000000ffff00000000000000000000000000000000000000000000000000000000
هش برنده برای ماینرِ بیت کوین، هشی است که حداقل تعداد صفرهای اصلی را داشته باشد که سختی استخراج را مشخص میکند.
معایب و خطرات استخراج:
همانطور که اشاره شد ممکن است شما هزینهی سنگینی در جهت ماینینگ کرده باشید اما نهایتا ضرر کنید. در این شرایط، بهترین کار پیوستن به استخرهای استخراج است که شانس شما را برای برنده شدن، افزایش میدهد.
یکی دیگر از ریسکهای بالقوه ناشی از رشد استخراج بیتکوین (و سایر سیستمهای اثبات کار)، افزایش مصرف انرژی مورد نیاز ماینرها است که الگوریتمهای استخراج را اجرا میکنند. در حالی که کارایی ریزتراشهها برای تراشههای ASIC بهطور چشمگیری افزایش یافته است، رشد خود شبکه از پیشرفتِ فناوری پیشی گرفته است.
در نتیجه، نگرانیهایی در مورد تأثیر زیستمحیطی و ردپای کربن ناشی از استخراج بیتکوین وجود دارد. با این حال، تلاشهایی برای کاهش این اثرات خارجی منفی با جستجوی منابع انرژی پاک تر، برای عملیات ماینینگ (مانند زمین گرمایی یا خورشیدی) انجام میشود.