به احتمال زیاد عبارت «استخراج بیت کوین» را که می‌شنوید ذهن شما به سمت کلنگ زدن، خاک برداری و رگه‌های طلا می‌رود. البته این قیاس خیلی دور از واقعیت نیست.
استخراج بیت کوین توسط رایانه‌هایی با قدرت بالا انجام می‌شود که مسائل پیچیده ریاضی محاسباتی را حل می‌کنند. این مسئله‌ها آنقدر پیچیده هستند که حتی بر رایانه‌های فوق العاده قدرتمند نیز بار زیادی تحمیل می‌کنند.
نتیجه استخراج بیت کوین دوگانه است. اول، وقتی رایانهها این مشکلات پیچیده ریاضی را در شبکه بیت کوین حل می‌کنند، بیت کوین جدید تولید می‌شود که بی شباهت به عملیات استخراج طلا از زمین نیست. دوم اینکه، با حل مسائل محاسباتی ریاضی، ماینرهای بیت کوین با تأیید اطلاعات تراکنش، شبکه پرداخت بیت کوین را قابل اعتماد و ایمن می‌سازند.
وقتی شخصی بیت کوین را به هرجایی می‌فرستد، به آن تراکنش می‌گویند. تراکنش‌های انجام شده در فروشگاه‌ها یا بصورت آنلاین توسط بانک‌ها، سیستم‌های فروش و رسیدهای فیزیکی ثبت می‌شود. ماینرهای بیت کوین با جمع آوری معاملات در بلوک‌ها و افزودن آنها به یک دفتر سوابق عمومی به نام «بلاکچین» چنین کاری انجام می‌دهند. سپس نود‌ها سوابق مربوط به آن بلوک‌ها را حفظ می‌کنند تا بتوانند در آینده تأیید شوند.
وقتی استخراج کنندگان بیت کوین بلوک تراکنش جدیدی را به بلاکچین اضافه می‌کنند، بخشی از کار آنها اطمینان از صحت این معاملات است. به طور خاص، ماینرهای بیت کوین اطمینان حاصل می‌کنند که بیت کوین شبیه سازی نمی‌شود، این یک خاصیت منحصر به فرد رمز ارزها است که «هزینه مضاعف» نامیده می‌شود. در پول‌های چاپی، تقلب همواره معضل بزرگی است. به طور کلی، هنگامی که ۲۰ دلار در فروشگاهی هزینه می‌کنید بشکل اسکناسی در دست فروشنده است. اما رمز ارز داستان متفاوتی است.
اطلاعات دیجیتالی را می‌توان به راحتی بازتولید کرد، بنابراین در رمز ارزها این خطر وجود دارد که یک بدهکار بتواند کپی از بیت کوین خود بسازد و آن را برای طرف دیگری بفرستد در حالی که هنوز نسخه اصلی را پیش خود داشته باشد.
فرآیند استخراج بیت کوین
پاداش ماینرهای بیت کوین
با بیش از ۳۰۰،۰۰۰ خرید و فروش در یک روز، تأیید هر یک از این تراکنش‌ها می‌تواند به معنای حجم زیادی از کار برای ماینرها باشد. به عنوان جبران این تلاش‌ها، ماینرها هرگاه بلوک جدیدی از تراکنش‌ها را به بلاکچین اضافه کنند، بیت کوین دریافت می‌کنند.
مقدار بیت کوین جدیدی که با هر بلاک استخراج شده آزاد می‌شود پاداش بلوک نامیده می‌شود. پاداش بلوک هر ۲۱۰،۰۰۰ بلوک (یا تقریباً هر ۴ سال) نصف می‌شود. در سال ۲۰۰۹، این پاداش۵۰، در سال ۲۰۱۳، برابر با ۲۵ در سال ۲۰۱۸ معادل ۱۲.۵ و در ماه مه سال ۲۰۲۰، به ۶.۲۵ رسید.
این سیستم تا حدود سال ۲۱۴۰ ادامه خواهد داشت. در آن زمان، به ماینرها برای پردازش تراکنش‌ها کارمزدی پرداخت می‌شود. این کارمزد تضمین می‌کند که ماینرها همچنان انگیزه استخراج و ادامه فعالیت در شبکه را دارند.
فرآیند نصف کردن، میزان تولید کوین‌های جدید را کاهش داده و بنابراین عرضه را کاهش می‌دهد. این مولفه می‌تواند پیامدهایی برای سرمایه گذاران داشته باشد زیرا دارایی‌های دیگری مانند طلا که با عرضه پایین مواجه هستند می‌توانند تقاضای زیادی داشته باشند و قیمت‌ها را بالاتر ببرند. با این نرخ به نصف رساندن، تعداد کل بیت کوین در گردش به ۲۱ میلیون خواهد رسید که تعداد آن را کاملاً محدود و بالقوه با ارزش‌تر می‌کند.
تأیید تراکنش‌های بیت کوین
برای اینکه ماینرها با تأیید تراکنش‌ها، بیت کوین به دست بیاورند دو اتفاق باید رخ دهد. اول، آنها باید معاملاتی به ارزش یک مگابایت (MB) را تأیید کنند که بسته به میزان ذخیره داده‌های هر تراکنش، از نظر تئوری می‌تواند به اندازه یک تراکنش کوچک باشد اما اغلب شامل چندین هزار است.
دوم، برای افزودن بلوکی از معاملات به بلاکچین، ماینرها باید یک مسئله ریاضی محاسباتی پیچیده را که اثبات کار نیز نامیده می‌شود، حل کنند. آنچه آنها در واقع انجام می‌دهند تلاش برای دستیابی به یک عدد هگزادسیمال ۶۴ رقمی است که هش نامیده می‌شود و کمتر یا برابر با میزان هش هدف است. اساساً رایانه یک ماینر، هش‌ها را با سرعت‌های مختلف – مگا هش در ثانیه (MH/s)، گیگا هش در ثانیه (GH/s) یا ترا هش در ثانیه (TH/s) – بسته به واحد، با حدس زدن همه ترکیبات ۶۴ رقمی حل می‌کنند. به عبارت دیگر، این یک قمار است.
سطح دشواری آخرین بلوک تا آگوست ۲۰۲۰ بیش از ۱۶ تریلیون است. یعنی احتمال تولید هش پایین‌تر از هدف توسط رایانه، ۱ در ۱۶ تریلیون است. برای درک بهتر مطلب، شما تقریباً ۴۴۵۰۰ برابر بیشتر، شانس برد جکپات پاوربال را دارید. خوشبختانه، سیستم‌های کامپیوتری ماینینگ امکان تخمین تعداد زیادی از احتمالات هش را دارند. با این وجود استخراج بیت کوین به مقدار زیادی انرژی و عملیات محاسباتی پیچیده نیاز دارد.
سطح دشواری، هر ۲۰۱۶ بلوک یا تقریباً هر ۲ هفته یکبار با هدف ثابت نگه داشتن نرخ استخراج تنظیم می‌شود. یعنی هر چه تعداد ماینرها برای یافتن راه حل بیشتر شود، مسأله دشوارتر می‌شود. خلاف آن هم درست است. اگر قدرت محاسباتی از شبکه خارج شود، مسأله برای آسان کردن کار به سمت پایین تنظیم می‌شود.
تمثیل استخراج بیت کوین
فرض کنید من به سه دوست خود می‌گویم که به عددی بین ۱ تا ۱۰۰ فکر می‌کنم و آن شماره را روی یک کاغذ می‌نویسم و در یک پاکت مهر و موم می‌کنم. دوستان من لازم نیست عدد دقیق را حدس بزنند، آنها فقط باید اولین کسی باشند که عددی کمتر یا برابر با آنچه فکر کرده‌ام را حدس بزنند. برای حدس زدن آنها محدودیتی وجود ندارد.
فرض کنیم که من به عدد ۱۹ فکر می‌کنم. اگر دوست الف عدد ۲۱ را حدس بزند، به دلیل اینکه ۲۱>۱۹ است می‌بازد. اگر دوست ب عدد ۱۶ و دوست ج عدد ۱۲ را حدس بزنند، هر دو از نظر تئوری به جواب‌های مناسبی رسیده‌اند، زیرا ۱۶<۱۹ و ۱۲<۱۹. برای دوست ب هیچ اعتبار اضافه‌ای وجود ندارد، حتی اگر پاسخ ب به جواب هدف یعنی ۱۹ نزدیکتر باشد.
حال تصور کنید که من سوال «حدس بزنید به چه شماره‌ای فکر می‌کنم» را مطرح می‌کنم، اما فقط از سه نفر از دوستانم نمی‌پرسم و به یک عدد بین ۱ تا ۱۰۰ فکر نمی‌کنم. در عوض سوال را برای میلیون‌ها نفر که ماینرهای احتمالی هستند مطرح می‌کنم و به یک عدد هگزادسیمال ۶۴ رقمی فکر می‌کنم. اکنون می‌بینید که حدس زدن جواب درست بسیار سخت خواهد بود.
ماینرهای بیت کوین نه تنها باید هش مناسبی ارائه دهند، بلکه باید اولین کسی باشند که این کار را انجام می‌دهند.
از آنجا که استخراج بیت کوین اساساً بازی حدس و گمان است، تقریباً همه کارها برای رسیدن به پاسخ درست قبل از یک ماینر دیگر، بر اساس سرعت تولید هش در رایانه شما انجام می‌شود. یک دهه پیش، استخراج بیت کوین می‌توانست به صورت رقابتی در رایانه‌های رومیزی معمولی انجام شود. با این حال و با گذشت زمان، ماینرها دریافتند کارت‌های گرافیکی که معمولاً برای بازی‌های ویدیویی استفاده می‌شوند، کارایی بیشتری دارند. در سال ۲۰۱۳، استخراج کنندگان بیت کوین شروع به استفاده از رایانه‌هایی (ASIC) کردند که به طور خاص برای استخراج رمز ارزها طراحی شده‌اند. این رایانهها می‌توانند از چند صد دلار تا ده‌ها هزار دلار باشند اما کارایی آنها در استخراج بیت کوین بیشتر است.
امروزه استخراج بیت کوین به حدی رقابتی است که تنها با به روزترین ASICها می‌توان انتظار سودآوری داشت. هنگام استفاده از رایانه‌های رومیزی، GPU یا مدل‌های قدیمی ASIC، هزینه مصرف انرژی در واقع بیش از درآمد تولید شده است. حتی با وجود جدیدترین واحدی که در اختیار شماست، به ندرت یک رایانه برای رقابت با آنچه مزرعه‌های استخراج خوانده می‌شود کفایت می‌کند.
مزارع استخراج به گروهی از ماینرها گفته می‌شود که قدرت محاسبه خود را ترکیب کرده و بیت کوین استخراج شده را بین شرکت کنندگان تقسیم می‌کنند. در این حالت تعداد زیادی بلوک توسط ماینرها استخراج می‌شود. استخرهای استخراج و شرکت‌ها درصد زیادی از قدرت محاسباتی بیت کوین را نمایندگی می‌کنند.
بیت کوین در مقابل ارزهای سنتی
مصرف کنندگان تمایل دارند به ارزهای چاپی اعتماد کنند، به این دلیل که دلار آمریکا توسط بانک مرکزی ایالات متحده یا فدرال رزرو پشتیبانی می‌شود. فدرال رزرو علاوه بر مسئولیت‌های دیگر، چاپ پول جدید را کنترل می‌کند و دولت فدرال استفاده از پول تقلبی را تحت پیگرد قانونی قرار می‌دهد.
حتی پرداخت دیجیتالی با استفاده از دلار آمریکا نیز توسط یک مرجع مرکزی پشتیبانی می‌شود. به عنوان مثال هنگامی که با استفاده از کارت بدهی یا کارت اعتباری خود خرید اینترنتی انجام می‌دهید، این تراکنش توسط یک شرکت پردازش پرداخت (مانند مسترکارد Mastercard یا ویزا Visa) پردازش می‌شود. این شرکت‌ها علاوه بر ثبت تاریخ معاملات شما، معتبر بودن معاملات را تأیید می‌کنند، این یکی از دلایل تعلیق کارت اعتباری یا کارت نقدی شما هنگام مسافرت است.
از طرف دیگر، بیت کوین توسط یک مرجع مرکزی تنظیم مقررات نمی‌شود. در عوض، بیت کوین توسط میلیون‌ها کامپیوتر در سراسر جهان به نام نود یا گره پشتیبانی می‌شود. این شبکه عظیم از رایانهها همان عملکرد فدرال رزرو، ویزا و مسترکارد را انجام می‌دهد، اما با چند تفاوت اساسی. نود‌ها اطلاعات مربوط به تراکنش‌های قبلی را ذخیره نموده و به تأیید صحت آنها کمک می‌کنند. برخلاف ادارات مرکزی، نود‌های بیت کوین در سراسر جهان پخش می‌شوند و اطلاعات تراکنش‌ها را در یک لیست عمومی ثبت می‌کنند که برای همه قابل دسترس است.
تاریخچه استخراج بیت کوین
بین ۱ در ۱۶ تریلیون احتمال، سطح دشواری مقیاس پذیری و شبکه عظیم کاربرانی که در حال بررسی تراکنش‌ها هستند، تقریباً هر ۱۰ دقیقه یک بلوک از تراکنش‌ها تأیید می‌شود. اما به یاد داشته باشید که ۱۰ دقیقه یک هدف است، نه یک قانون.
شبکه بیت کوین در آگوست سال ۲۰۲۰ با سرعت کمتر از چهار معامله در ثانیه در حال پردازش است و تراکنش‌ها هر ۱۰ دقیقه یکبار در زنجیره بلوک وارد می‌شوند. برای مقایسه، ویزا می‌تواند حدود ۶۵۰۰۰ تراکنش در ثانیه پردازش کند. به عنوان شبکه بیت کوین کاربران همچنان به رشد خود ادامه می‌دهند، با این وجود تعداد تراکنش‌های انجام شده در ۱۰ دقیقه سرانجام از تعداد معاملات قابل پردازش در ۱۰ دقیقه بیشتر خواهد شد. در آن مرحله، زمان انتظار برای معاملات شروع شده و طولانی‌تر می‌شود، مگر اینکه تغییری در پروتکل بیت کوین ایجاد شود.
این مسئله در قلب پروتکل بیت کوین به عنوان مقیاس پذیری شناخته می‌شود. در حالی که استخراج کنندگان بیت کوین به طور کلی موافقند که برای رفع مقیاس پذیری باید کاری انجام شود، اما در مورد نحوه انجام آن اتفاق نظر کمتری وجود دارد. برای حل مشکل دو راه حل اصلی ارائه شده است:
۱- توسعه دهندگان یا با ایجاد یک لایه خارج از زنجیره ثانویه، امکان انجام سریعتر معاملات را فراهم می‌کنند که بعداً توسط بلاکچین قابل تأیید است،
۲- تعداد تراکنش‌هایی که هر بلوک می‌تواند ذخیره کند افزایش می‌یابد.
راه حل اول به دلیل داده‌های کمتر برای تأیید در هر بلوک، تراکنش‌ها را برای ماینرها سریعتر و ارزان‌تر می‌کند. راه حل دوم با مقیاس پذیری مقابله می‌کند و اجازه می‌دهد هر ۱۰ دقیقه با افزایش اندازه بلوک، اطلاعات بیشتری پردازش شود.
در جولای ۲۰۱۷، استخراج کنندگان بیت کوین و شرکت‌های استخراج که تقریباً ۸۰ تا ۹۰ درصد قدرت محاسباتی شبکه را در اختیار داشتند به برنامه‌ای برای کاهش مقدار داده‌های مورد نیاز برای تأیید هر بلوک رأی دادند.
برنامه‌ای که ماینرها برای افزودن آن به پروتکل بیت کوین رأی دادند، گواهی تفکیک یا سگویت SegWit نامیده می‌شود. این اصطلاح ادغام Segregated است، به معنی «جدا کردن» و Witness، که به «امضاهای تراکنش‌های بیت کوین» اشاره دارد. بنابراین سگویت به معنای جداسازی تراکنش‌های امضاها از یک بلوک و افزودن آنها به عنوان یک بلوک توسعه یافته است. اگرچه به نظر نمی‌رسد افزودن یک برنامه واحد به پروتکل بیت کوین راه حلی بنیادی برای حل این مشکل باشد، اما تخمین زده شده است که داده‌های امضاء حداکثر تا ۶۵% از داده‌های پردازش شده در هر بلوک از تراکنش‌ها را تشکیل می‌دهند.
کمتر از یک ماه بعد در آگوست ۲۰۱۷، گروهی از استخراج کنندگان و توسعه دهندگان با ایجاد یک هارد فورک، شبکه بیت کوین را برای ایجاد ارزی جدید با استفاده از همان کد بیت کوین ترک کردند. اگرچه این گروه نیاز به راه حلی برای حل معضل مقیاس پذیری را قبول داشتند، اما در عین حال نگران بودند که استفاده از فناوری سگویت به طور کامل مشکل مقیاس پذیری را حل نکند.
آنها راه حل دوم را دنبال کردند. ارز حاصل از این اتفاق، بیت کوین کش Bitcoin Cash نامیده می‌شود که سایز بلوک‌ها را به ۸ مگابایت افزایش داده تا روند تأیید را تسریع کند و اجازه دهد در حدود ۲ میلیون تراکنش در روز انجام شود.
نکات کلیدی
• استخراج بیت کوین فرآیند تولید بیت کوین جدید از طریق حل یک معمای محاسباتی است.
• استخراج بیت کوین برای حفظ دفتر معاملات مبتنی بر بیت کوین ضروری است.
• ماینرها در چند سال گذشته با استفاده از ماشین آلات پیچیده برای سرعت بخشیدن به عملیات استخراج بسیار پیشرفته شده‌اند.
