محوریت اصلی چشم انداز ساتوشی ناکاموتو برای بیت‌کوین ماینینگ است. فرایند ماینینگ باعث تقویت و ایمن سازی شبکه بیت‌کوین و انگیزه دادن به اعضای این شبکه می‌شود. در ادامه نحوه دستیابی به این هدف را توضیح خواهیم داد.

خلاصه

• ماینینگ بیت‌کوین به فرایند اضافه کردن و اعتبارسنجی بلاک‌های تراکنش‌ها در بلاک‌چین عمومی بیت‌کوین گفته می‌شود.
• برای بیت‌کوین از مکانیزم اجماع نظر اثبات کار استفاده می‌شود که نیازمند استفاده از برق و تجهیزات سخت‌افزاری گران قیمت است.
• ماینرها با یکدیگر رقابت می‌کنند تا یک معمای پیچیده رمزنگاری را حل کنند و در ازای انجام این کار بیت‌کوین‌هایی که تازه ماین می‌شوند را پاداش می‌گیرند.

ماینینگ بیت‌کوین فرایندی است که توسط آن بلاک‌های تراکنش‌ها به بلاک‌چین عمومی بیت‌کوین اضافه شده و اعتبارسنجی می‌شوند. همچنین بیت‌کوین‌های جدید با این فرایند تولید می‌شوند – مکانیزمی که هم باعث حفظ جامعیت این بلاک‌چین می‌شود و هم به اعضای شبکه انگیزه می‌دهد.

ماینرها برای افزودن بلاک‌های جدید به بلاک‌چین رقابت می‌کنند. ماین کردن بیت‌کوین نیازمند استفاده از سخت‌افزار و قدرت پردازشی قابل توجهی است. انجام این کار زمانبر است و برای کار کردن ارزهای دیجیتال و باور مردم به مشروعیت آن ضروری است.

با گذشت بیشتر از یک دهه از ساختن بیت‌کوین توسط ساتوشی ناکاموتو، بیشتر اشخاص نام ماینینگ را شنیده اند اما ماینینگ چیست و چطور می‌توان آن را انجام داد؟

ماینینگ چیست؟

فرایند ماینینگ (که معنای تحت الفظی آن معدن کاوی است) حفاری زمین برای پیدا کردن طلا یا زغال سنگ نیست بلکه به اعتبارسنجی تراکنش‌های انجام شده توسط بیت‌کوین گفته می‌شود. ماینرها اشخاص یا کمپانی‌هایی هستند که شبکه بلاک‌چینی که از این ارز دیجیتال پشتیبانی می‌کند را حفظ و بررسی می‌کنند.

این کار با تکمیل بلاک‌های تراکنش‌های تایید شده انجام می‌شود که به بلاک‌چین اضافه می‌شوند. وقتی ماینری بلاکی را کامل کند، بیت‌کوین به او پاداش داده می‌شود.

آیا می‌دانستید؟

تقریباً هر چهار سال یک بار پاداش ماینینگ نصف می‌شود و به این رویداد هالوینگ گفته می‌شود. در ماه می‌ سال 2020، پاداش ماینینگ از 12.5 بیت‌کوین در هر بلاک به 6.25 بیت‌کوین کاهش یافت.

امروزه ماینینگ بیت‌کوین مثل گذشته کم هزینه نیست اما هنوز هم این هزینه‌ها مانع اجرای این فعالیت توسط سرمایه گذاران نمی‌شود. پاداش بلاک بیت‌کوین انگیزه‌ای است که از طریق مشروعیت بخشی و نظارت بر شبکه، به تراکنش‌های ارز دیجیتال قدرت و اعتبار می‌دهد. از آنجایی که این مسئولیت توسط کاربران زیادی در سطح جهان انجام می‌شود، بیت‌کوین یک ارز دیجیتال غیرمتمرکز است یعنی برای ایجاد اعتماد به هیچ مقام مرکزی مثل دولت یا بانکی وابسته نیست.

چرا بیت‌کوین به ماینرها نیاز دارد؟

ماینینگ در اصل فرایند بررسی و اعتبارسنجی تراکنش‌های بیت‌کوین برای پیشگیری از وقوع مشکل "دوبار خرج کردن" است. این مشکل وقتی ایجاد می‌شود که شخصی سعی می‌کند یک کوین خاص را دوبار خرج کند. با ارزهای فیات چنین چیزی ممکن نیست چون شما نمی‌توانید کالایی را با یک اسکناس 20 یورویی خریداری کنید و بعد دوباره از همان اسکناس برای خرید کالایی دیگر استفاده کنید.

برای ارزهای دیجیتال این ریسک وجود دارد که شخصی که مثلاً بیت‌کوین دارد یک کپی از آن بگیرد و به جای بیت‌کوین واقعی آن را برای فروشنده یک کالا ارسال کند. در دنیای واقعی صندوقدار اسکناس 20 یورویی شما را بررسی می‌کند تا مطمئن شود که این اسکناس جعلی نیست و این همان کاریست که ماینرها سعی می‌کنند با ارزهای دیجیتال انجام دهند. آنها تراکنش‌ها را بررسی می‌کنند تا مطمئن شوند که یک تراکنش خاص دو بار اجرا نمی‌شود.

فرایند ماینینگ چیست و چطور می‌توان در آن مشارکت کرد.

بیت‌کوین از یک مکانیزم اجماع نظر به نام اثبات کار استفاده می‌کند.

فرایند ماینینگ بیت‌کوین به این صورت عمل می‌کند:

• کامپیوتر ماینر که به آن نود گفته می‌شود، تراکنش‌های بیت‌کوین را از آخرین 10 دقیقه جمع آوری کرده و در یک بلاک بسته بندی می‌کند.
• این نود، با سایر نودهای شبکه در رقابت است تا یک مسئله رمزنگاری پیچیده را زودتر از بقیه حل کرده و تبدیل به اولین نودی شود که بلاک جدید را اعتبارسنجی می‌کند.
• اولین ماینری که این مسئله را حل کند موفقیت خودش را روی شبکه مخابره می‌کند.
• سپس سایر نودها بررسی می‌کنند که آیا راهکار پیشنهادی درست است یا خیر. اگر این راهکار درست باشد، بلاک جدید به بلاک چین اضافه می‌شود و کل این فرایند دوباره شروع می‌شود.
• از آنجایی که ماینر زودتر از بقیه این مسئله را حل کرده، به عنوان پاداش بیت‌کوین دریافت می‌کند.

سخت‌افزار ماینینگ بیت‌کوین یک تابع هش رمزنگاری را روی یک هدر بلاک اجرا می‌کند.

این یعنی هر ماینر یک «بلاک کاندید» با تراکنش‌های تایید نشده از استخر حافظه نود یا mempool ایجاد می‌کند. این بلاک دارای یک هدر است که خلاصه‌ای از داده‌های داخل بلاک همراه اشاره گری به یکی از بلاک‌های موجود در بلاک‌چین و یک نانس (عددی که تنها یک بار استفاده می‌شود) در آن قرار دارد. در شبکه بیت‌کوین نانس عددی کامل بین 0 تا 4294967296 است.

سپس هدر بلاک از تابع هش SHA256 عبور داده می‌شود و اگر عدد حاصل بزرگتر از هش هدف فعلی بود، ماینر نانس را تنظیم کرده و دوباره سعی می‌کند. ماینرها هزاران بار در ثانیه این کار را انجام می‌دهند. سطح دشواری هدف، یک عدد 256 بیتی است که پس از هر 2016 بلاک دوباره تنظیم می‌شود (یعنی هر دو هفته یک بار) تا این تضمین ایجاد شود که حدوداً هر 10 دقیقه یک بار بلاک جدید ماین می‌شود.

وقتی تابع هش یک ماینر خوش شانس، عددی تولید کند که از هش هدف فعلی کوچکتر باشد، بلاک حاصل به شبکه مخابره می‌شود. همه نودها بررسی می‌کنند که هش‌های هدر بلاک با هدف منطبق باشند و در صورت تایید، بلاکی که تازه ماین شده به بلاک‌چین اضافه می‌شود. ماینر پاداشی به شکل بیت‌کوین دریافت می‌کند. این تراکنش که باعث تولید بیت‌کوین جدید می‌شود "تراکنش کوین بیس" نام دارد و در بلاک کاندید درج می‌شود.

این پاداش‌ها نقش انگیزه بخشی برای مشارکت در شبکه را دارند و باعث عملکرد هموار آن می‌شوند.

نرخ ساختن کوین‌ها با کد ماینینگ تعیین می‌شود و این تضمین ایجاد می‌شود که همیشه تقریباً 10 دقیقه طول می‌کشد تا ماینری یک بلاک معتبر پیدا کند. این کار برای محافظت از سیستم و پیشگیری از ساختن بیت‌کوین توسط خود ماینرها انجام می‌شود.

هر زمان که بیت‌کوین ماین می‌شود، حل کردن این مسئله رمزنگاری سخت تر خواهد شد یعنی ماینرها برای موفقیت در به دست آوردن پاداش بلاک‌ها نیاز به نرخ هش بیشتری خواهند داشت. بنابراین برای به دست آوردن مقدار مشابهی ارز دیجیتال نیاز به قدرت پردازشی بیشتری وجود دارد.

اولین ماینرهای بیت‌کوین برای اجرای مسائل رمزنگاری از پردازنده کامپیوتر استفاده می‌کردند. خیلی زود ماینرها به این نتیجه رسیدند که واحد پردازش گرافیکی (GPU) برای پیروزی در رقابت ماینینگ نسبت به CPU بهره وری بیشتری دارند. حالا، ماینرها از سخت‌افزارهای ماینینگ اختصاصی به نام ASIC (مدار مجتمع خاص منظوره) برای ماینینگ استفاده می‌کنند.

حل کردن این مسائل رمزنگاری برای محافظت از شبکه بیت‌کوین در برابر حملات ضروری است. برای لغو تراکنش‌ها در این بلاک‌چین باید 51 درصد از قدرت پردازشی شبکه را در اختیار داشته باشید. این ویژگی باعث می‌شود که اجرای حملات سخت و بی فایده باشد چون مهاجم باید نسبت به سایرین سخت‌افزار ماینینگ بیشتری در اختیار داشته باشد.

آینده ماینینگ بیت‌کوین (و سایر ارزهای دیجیتال)

با رشد و بلوغ ماینینگ، موانع بیشتری برای ورود ماینرهای شخصی به این حوزه ایجاد می‌شود. امروزه بیشتر عملیات ماینینگ توسط استخرهای ماینینگ انجام می‌شود که ماینرها در آنها منابعشان را با هم ترکیب کرده و سعی می‌کنند برای به دست آوردن پاداش ماینینگ از قدرت پردازشی تجمعی استفاده کنند.

در سال 2020 بییشتر استخرهای ماینینگ در چین مستقر هستند اما سلطه چین بر صنعت ماینینگ به تدریج کمتر می‌شود. ماینرها بشدت تحت تاثیر قیمت برق قرار دارند چون ماینینگ به روش اثبات کار نیاز به مصرف حجم زیادی برق دارد، خیلی از ماینرها برای دستیابی به انرژی برق ارزان تشکیلات خودشان را جابجا می‌کنند.

آیا می‌دانستید؟

سقف تولید بیت‌کوین 21 میلیون عدد است. وقتی همه این 21 میلیون بیت‌کوین حدوداً در سال 2140 ماین شوند، پاداش ماینرها از کارمزد تراکنش‌ها پرداخت می‌شود.

ماینینگ بیت‌کوین به دلیل مصرف بالای برق که در سال 2020 حدود 8.4 گیگاوات یا به عبارتی 65.74 تراوات – ساعت بود مورد انتقاد شدیدی قرار دارد. این رقم از خروجی 7 نیروگاه برق هسته‌ای بیشتر است. بعضی از حامیان ارزهای دیجیتال بر این باورند که بیت‌کوین یک «ارز انرژی» محور است که باعث مصرف انرژی مازاد می‌شود. یکسری از نیروگاه‌های برق در آمریکا و ایران هم از گاز طبیعی مازاد برای تشکیلات ماینینگ بیت‌کوین در مقیاس عظیم استفاده می‌کنند.

با این وجود انرژی‌های تجدید پذیر تنها 39 درصد از میزان مصرف انرژی توسط ماینرها را شامل می‌شوند. تأثیرات کربن ماینرهای بیت‌کوین در حد تأثیرات کشور دانمارک است.

این انتقادها باعث شده بعضی از ارزهای دیجیتال از مکانیزم اثبات کار به سمت اثبات سهام حرکت کنند.

در این حالت، به جای ماینرها، اعتبارسنج وجود دارد. اعتبارسنج‌ها ارزهای دیجیتال خودشان را در شبکه گرو می‌گذارند تا درباره اضافه شدن بلاک بعدی به زنجیره شرط بندی کنند و در صورت موفقیت متناسب با مبلغ گرو گذاری شده پاداش دریافت می‌کنند. اتریوم که از نظر ارزش بازار پس از بیت‌کوین بزرگترین ارز دیجیتال جهان محسوب می‌شود، با آپگرید اتریوم 2 به سمت مدل اثبات سهام حرکت خواهد کرد.

اما بیت‌کوین همچنان از روش اثبات کار پیاده سازی شده توسط ساتوشی ناکاموتو در مقاله سفید بیت‌کوین تبعیت می‌کند.