استخراج بیت کوین کار سختی است. اگر بخواهید بیت کوین را روی لپ‌تاپ خود استخراج کنید، احتمال دارد که سال‌ها طول بکشد؛ اما قبلاً این‌طور نبود. در روزهای اولیه بیت کوین، استخراج با رایانه خانگی نیز یکی از گزینه‌های ماینرها به حساب می‌آمد. اکنون 14 سال از بلاک پیدایش (اولین بلاک بیت کوین) می‌گذرد و بیت کوین هیچ تغییری نکرده است. پس چه چیزی تغییر کرده؟ سختی استخراج یا سختی شبکه بیت کوین.
سختی شبکه بیت کوین به‌گونه‌ای طراحی شده است که به‌صورت دوره‌ای تنظیم می‌شود تا دشواری استخراج بلاکهای بیت کوین در پاسخ به پیوستن ماینرهای بیشتر به شبکه افزایش یابد؛ اما همانطور که در ادامه متوجه خواهیم شد، استخراج بیت کوین با گذشت زمان لزوماً سخت‌تر نمی‌شود، گاهی اوقات نیز آسان‌تر خواهد شد. در این مقاله می‌خواهیم به مفهوم سختی شبکه بیت کوین و نحوه عملکرد آن بپردازیم. اما قبل از آن بیایید کمی با خود بیت کوین آشنا شویم.
آشنایی با ارز دیجیتال بیت کوین (BTC)
بیت کوین یک ارز دیجیتال است که بدون هیچ‌گونه نهاد مرکزی، مانند نظارت بانک‌ها یا دولت‌ها، فعالیت دارد. در عوض این شبکه به‌صورت همتابه‌همتا (P2P) کار میکند؛ یعنی اشخاص می‌توانند بیت کوین را به‌طور مستقیم بین یکدیگر انتقال دهند و نیازی به واسطه نیست.
تمامی تراکنشهای بیت کوین در یک پایگاه داده یا دیتابیس (Database) غیرمتمرکز ثبت شده و کپی‌های آن در سرورهای سراسر جهان نگهداری میشوند. هر کسی که یک کامپیوتر در اختیار داشته باشد، می‌تواند یکی از این سرورها را که گره یا نود (Node) نام دارد، راه‌اندازی کند. اجماع در مورد اینکه چه کسی صاحب کدام کوین است به‌جای تکیه بر یک نهاد مرکزی معتمد مانند بانک، از طریق رمزنگاری بین این گره‌ها به دست می‌آید.
هر تراکنش در انظار عموم به کل شبکه مخابره شده و از گره‌ای به گره دیگر به اشتراک گذاشته می‌شود. هر ده دقیقه یا بیشتر، این تراکنش‌ها توسط ماینرها در یک ساختار داده به نام بلاک (Block) قرار گرفته و به‌طور دائم به بلاک چین اضافه خواهند شد. نتیجه این فرایند، تشکیل زنجیره‌ای از بلاک‌هاست که به آن بلاک چین (Blockchain) می‌گویند.
عرضه محدود بیت کوین
برخلاف طلا که هنوز ذخایر کشف‌نشده آن در سرتاسر سیاره (و در فضا) وجود دارند، بیت کوین دارای عرضه محدود 21 میلیون واحدی است. تاکنون حدود 19 میلیون بیت کوین استخراج شده و به نظر می‌رسد که آخرین بیت کوین تا سال 2140 استخراج شود.
پس از استخراج تمام 21 میلیون بیت کوین، ماینرها همچنان باید در شبکه بیت کوین مشارکت داشته باشند تا بتوانند این شبکه را پابرجا نگه دارند. بلوک‌های جدید همچنان ایجاد خواهند شد، اما پاداش‌ها تغییر خواهند کرد. ماینرها به‌جای دریافت BTCهای جدید به‌عنوان پاداش بلاک، بخشی از کارمزد تراکنشهای انجام‌شده در شبکه را دریافت میکنند.
ماینینگ بیت کوین چگونه کار میکند؟
ماینینگ بیت کوین فرایندی است که طی آن هر تراکنش در بلاک چین مورد تایید قرار می‌گیرد. همچنین به‌واسطه این سیستم بیت کوین‌های جدید تولید شده و وارد گردش میشوند. ماینرهای بیت کوین برای حل مسائل ریاضی بسیار پیچیده که نیاز به استفاده از رایانه‌های گران‌قیمت و مقادیر زیادی برق دارد، با یکدیگر رقابت میکنند و در نهایت برنده این رقابت یک بلاک به بلاک چین اضافه کرده و پاداش خود را دریافت می‌نماید. برای تکمیل فرایند
ماینینگ، ماینرها باید اولین کسانی باشند که به نزدیک‌ترین پاسخ معما برسند. فرایند حدس زدن این عدد صحیح که همان هش (Hash) نام دارد، به‌عنوان اثبات کار (Proof of Work) شناخته می‌شود. ماینرها هش مورد نظر یا هش هدف (Target Hash) را با حدس‌های تصادفی در سریع‌ترین زمان ممکن پیدا میکنند؛ فرایندی که به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد.
اگر یک ماینر بتواند با موفقیت یک بلاک را به بلاک چین بیفزاید، 6.25 بیت کوین به‌عنوان پاداش دریافت میکند. مقدار پاداش نیز تقریباً هر چهار سال به نصف کاهش مییابد تا به کمیابی بیت کوین در طول زمان اضافه کند.
پاداش بیت کوینی که ماینرها به دست می‌آورند، انگیزه‌ای است که افراد را تشویق میکند تا به فعالیت در شبکه و پشتیبانی از آن ادامه دهند.
تجهیزات ماینینگ بیت کوین
در روزهای اولیه ماینینگ، ماینرها از سی‌پی‌یوی (CPU) رایانه‌های شخصی خود برای استخراج بیت کوین استفاده می کردند؛ اما به‌مرور زمان، آن‌ها متوجه شدند که کارت‌های گرافیک (GPU) برای استخراج بیت کوین مناسب‌تر هستند. بااین‌حال، کارت‌های گرافیک نیز به انرژی بسیاری نیاز دارند. در سال‌های اخیر، ایسیک ماینرها (ASIC) به‌طور خاص برای استخراج بیت کوین ساخته شدند. درحال‌حاضر، بیت کوین و برخی ارزهای دیجیتال دیگر از طریق استخرهای ماینینگ (Mining Pool) استخراج میشوند. ماینرها در این پلتفرم‌ها به یکدیگر می‌پیوندند و هشریت خود را با هم ترکیب میکنند تا شانس خود برای استخراج بیت کوین را افزایش دهند.
سختی شبکه بیت کوین چیست؟
به‌طور خلاصه، سختی شبکه بیت کوین به دشواری حل معمای ریاضی و یافتن هش (Hash) برای بلاک بعدی توسط ماینرها اشاره دارد.
فرض کنید که از دوستان خود می‌خواهید عددی کوچکتر از یک عدد سه رقمی را که روی یک تکه کاغذ نوشته‌اید، حدس بزنند. آن‌ها نیاز نیست که عدد دقیق را پیش‌بینی کنند. اولین کسی که عددی کمتر یا مساوی عدد مورد نظر را حدس بزند، برنده خواهد شد. این عدد در بلاک چین بیت کوین همان هش ماست.
دشواری معمای ریاضی که ماینرها باید حل کنند هر 2016 بلاک (هر دو هفته) تنظیم خواهد شد تا اطمینان حاصل شود که بلاکها تقریباً هر ده دقیقه یکبار به زنجیره بیت کوین اضافه می‌گردند. این همان چیزی است که به‌عنوان سختی استخراج بیت کوین از آن یاد می‌کنیم. سختی شبکه توسط کل توان محاسباتی شبکه تعیین می‌شود. اگر ماینرهای بیشتری به شبکه بیت کوین بپیوندند و هش ریت (Hashrate) افزایش یابد، دشواری استخراج بیت کوین نیز افزایش خواهد یافت. برعکس، اگر ماینرها شبکه بیت کوین را ترک کنند و هش ریت کاهش یابد، سختی شبکه کاهش مییابد.
تنظیم سختی استخراج چه نقشی در شبکه بیت کوین دارد؟
تنظیم سختی استخراج بیت کوین نقش مهمی در شبکه بیت کوین ایفا میکند و بر جنبه‌های ضروری متعددی ازجمله امنیت شبکه تا اطمینان از عملکرد صحیح سیاست پولی بیت کوین، تأثیر می‌گذارد.
تنظیم زمان بلاک
بیت کوین طوری طراحی شده است که تقریباً هر 10 دقیقه، یک بلاک جدید به بلاک چین خود اضافه میکند. بااین‌حال، با توجه به اینکه قدرت محاسباتی کل شبکه یا همان هش ریت، به‌دلیل پیوستن ماینرها به شبکه یا ترک آن دائماً در نوسان است، این زمان‌بندی می‌تواند متفاوت باشد. تنظیم سختی شبکه تضمین میکند که صرف‌نظر از اینکه چقدر قدرت هش به استخراج در شبکه اختصاص داده شده است، تقریباً هر ده دقیقه یک بلاک پیدا می‌شود.
حفظ امنیت شبکه
بیت کوین با تنظیم دشواری مسائل ریاضی که ماینرها باید حل کنند، تضمین میکند که اجرای یک حمله 51 درصد برای مهاجم بسیار گران تمام می‌شود (حمله‌ای که در آن یک فرد یا گروه کنترل بیش از نیمی از قدرت استخراج شبکه را به دست می‌گیرد). افزایش سختی ماینینگ، حمله را سخت‌تر میکند.
کنترل عرضه بیت کوین
بیت کوین دارای حداکثر 21 میلیون BTC است. تنظیم سختی شبکه، در کنار رویدادهای هاوینگ (که طی آن پاداش بلاک تقریباً هر چهار سال یکبار به نصف کاهش مییابد)، باعث خواهد شد که نرخ عرضه BTCهای جدید در طول زمان کند شود. این باعث کمیابی بیت کوین و ارزشمند شدن آن در طول زمان شده و نقش اساسی در سیاست پولی بیت کوین ایفا میکند.
انطباق با پیشرفت فناوری
همانطور که سخت‌افزار ماینینگ تکامل مییابد و قدرتمندتر می‌شود، هشریت شبکه نیز به‌طور بالقوه می‌تواند سر به فلک بکشد. عدم تنظیم سختی شبکه می‌تواند منجر به استخراج سریعتر بلاکها، تسریع تولید بیت کوین‌های جدید و بی‌ثباتی شبکه شود. مکانیزم تنظیم سختی از این وضعیت جلوگیری کرده و با پیشرفت فناوری، ثبات شبکه را حفظ میکند.
تضمین سودآوری ماینر
اگر سختی شبکه خیلی زیاد شده و هزینه استخراج (مانند برق و سخت افزار) بیشتر از پاداش استخراج شود، ماینرها ممکن است تصمیم بگیرند که استخراج را متوقف کنند و هشریت را کاهش دهند. این می‌تواند شبکه را در برابر حملات آسیب‌پذیر کند. مکانیزم تنظیم سختی باعث می‌شود که استخراج به‌اندازه کافی برای ماینرها سودآور باشد تا آن‌ها را به فعالیت در شبکه وا دارد و از تمرکززدایی و امنیت بلاک چین اطمینان حاصل کند.
سختی شبکه بیت کوین چگونه محاسبه می‌شود؟
سختی شبکه بیت کوین با استفاده از فرمولی محاسبه می‌شود که سختی شبکه فعلی، زمان بلاک 10 دقیقه‌ای و کل قدرت هش شبکه را در نظر می‌گیرد. به‌طور خاص، سختی شبکه به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:
سختی جدید = سختی قدیمی * (2016 بلاک/ زمان صرف‌شده برای استخراج 2016 بلاک آخر)
New difficulty = old difficulty x (2016 blocks / time taken to mine last 2016 blocks)
زمان صرف‌شده برای استخراج ۲۰۱۶ بلاک آخر، میانگین زمانی است که برای استخراج هر بلاک در آن دوره صرف شده است و برای تنظیم سطح سختی شبکه استفاده می‌شود. اگر میانگین زمان بلاک کمتر از 10 دقیقه باشد، سطح دشواری افزایش مییابد تا یافتن بلاکهای جدید سخت‌تر شود. اگر میانگین زمان بلاک بیش از 10 دقیقه باشد، سطح دشواری کاهش مییابد تا یافتن بلاکهای جدید آسان‌تر شود.
زمان بلاک در شبکه بیت کوین همیشه ثابت است (۱۰ دقیقه)؛ به این معنی که سختی شبکه تنها بر اساس زمان صرف‌شده برای استخراج ۲۰۱۶ بلاک آخر و سطح سختی فعلی تنظیم می‌شود.
فرمول سختی شبکه از زمانی که برای اولین‌بار توسط خالق بیت کوین ساتوشی ناکاموتو در سال 2008 ابداع شد، درست عمل کرده است. صرف نظر از میزان هش ریت شبکه و تعداد ماینرهای فعال، این فرمول دشواری استخراج بیت کوین را در یک نقطه تعادل نگه می‌دارد: نه خیلی سخت، نه خیلی آسان، درست در حد مورد نیاز.
به‌این‌ترتیب، کاربران شبکه می‌توانند مطمئن باشند که بلاکهای جدید تقریباً هر ده دقیقه یکبار تولید میشوند. در 14 سال گذشته این سیستم کاملاً درست عمل کرده و احتمالاً در سال‌های آینده هم به همین منوال ادامه خواهد داد. همین ظرافت است که شبکه بیت کوین را برای میلیون‌ها کاربر بسیار قابل اعتماد و ارزشمند میکند.
سخن پایانی
تنظیم سختی شبکه بیت کوین بخشی جدایی ناپذیر از فرایند ماینینگ این ارز دیجیتال است که شبکه بیت کوین را قادر می‌سازد تا با موفقیت عمل کند. این یک حرکت هوشمندانه توسط ساتوشی ناکاموتو بود تا مطمئن باشد که سیاست پولی بیت کوین می‌تواند بدون نیاز به یک قدرت مرکزی با موفقیت اجرا شود و درعین‌حال خطرات امنیتی را نیز به‌طور موثر برطرف کند.
