فهم عملية تعدين البيتكوين

بواسطة Rene Millman و Stephen Graves

عملية تعدين البيتكوين هي العملية التي تسهم في إضافة كتل المعاملات إلى سلسلة الكتل العامة والتحقق منها . إنها أيضًا العملية التي يتم بها إنشاء عملات بيتكوين جديدة . وهي آلية تُحافظ على نزاهة سلسلة الكتل وتحفز المشاركة في الشبكة .

يتنافس المنقبون لإضافة كتل جديدة إلى سلسلة الكتل ويتطلب تعدين البيتكوين التزامًا كبيرًا من طرف المنقبين حيث إنها مهمة شاقة تتطلب وقتًا وجهدًا وتكاليفًا كبيرة ، وهي مهمة ضرورية لعمل العملة المشفرة ولكي يثق الناس في شرعيتها .

مضى أكثر من عقد منذ إنشاء البيتكوين من طرف ساتوشي ناكاموتو ، ولقد سمع معظم الناس عن عملية التعدين . ولكن ما هو التعدين بالضبط وكيف يمكن للفرد البدء في عملية تعدين البيتكوين ؟

ما هو التعدين في عالم البيتكوين؟

عملية التعدين للبيتكوين ليست شبيهة بالبحث عن الذهب أو الفحم في أعماق الأرض إنما هي عملية التحقق من المعاملات التي تتم باستخدام البيتكوين . يعتبر المنقبون هم الأفراد أو الشركات التي تشرف على شبكة سلسلة الكتل التي تدعم هذه العملة المشفرة .

يتم ذلك من خلال إكمال "كتل" من المعاملات التي تم التحقق منها والتي يتم إضافتها إلى سلسلة الكتل . عندما يكمل المنقب كتلة يتم مكافأته بالبيتكوين .

هل تعلم :

تقريبا كل أربع سنوات يتم تقليل مكافأة تعدين البيتكوين إلى النصف ، وهذا الحدث يعرف باسم "التقليص إلى النصف" أو التنصيف . في مايو 2020 ، تم تقليل مكافأة الكتلة من 12.5 بيتكوين للكتلة الواحدة إلى 6.25 بيتكوين .

تعدين البيتكوين ليس رخيصًا كما كان في السابق ، ولكن هذا لا يمنع المستثمرين من الاستمرار في هذا النشاط . مكافأة كتلة البيتكوين هي الحافز الذي يدعم المعاملات بالعملة المشفرة من خلال تشريعها ومراقبتها على الشبكة . ونظرًا لكون هذه المسؤولية يقوم بها العديد من المستخدمين في جميع أنحاء العالم ، يعتبر البيتكوين عملة مشفرة لامركزية ، وهذا يعني أنها لا تعتمد على سلطة مركزية مثل حكومة أو بنك لتحقيق المصداقية .

لماذا يحتاج البيتكوين إلى المنقبين؟

عملية التنقيب هي في الواقع عملية تدقيق وتحقق من معاملات البيتكوين بهدف منع مشكلة "الإنفاق المزدوج" . الإنفاق المزدوج يحدث عندما يحاول شخص ما استغلال العملة المشفرة لإجراء نفس المعاملة مرتين . على سبيل المثال، في العالم الواقعي لا يمكنك شراء مشروب باستخدام ورقة نقدية بقيمة 20 جنيهًا إسترلينيًا ثم التوجه إلى المتجر لشراء بعض المواد الغذائية باستخدام نفس الورقة النقدية بقيمة 20 جنيهًا إسترلينيًا .  

فيما يتعلق بالعملات المشفرة ، هناك مخاطر تتعلق بكون أن شخص يمتلك بيتكوين يمكنه نسخ تلك البيتكوين وإرسالها إلى تاجر بدلاً من استخدام البيتكوين الأصلية . في هذا السياق يقوم منقبو البيتكوين بأداء مهمة مشابهة لدور الكاشير في العالم الواقعي ، حيث يقومون بفحص العملة المشفرة للتحقق من عدم تكرار المعاملات .

ما هي عملية تعدين البيتكوين وماذا يمكن تفعل بها ؟

يستخدم البيتكوين آلية توافق تُعرف بآلية دليل العمل .

تعمل عملية تعدين البيتكوين على النحو التالي :

🖥️ يقوم كمبيوتر المنقب ، المعروف أيضًا بالعقدة ، بجمع وتجميع المعاملات الفردية للبيتكوين للعشر دقائق الأخيرة في كتلة .

🖧 تتنافس هذه العقدة مع عقد أخرى في الشبكة لحل مشكلة تشفيرية معقدة بهدف أن تكون أول من تضيف كتلة جديدة للسلسلة  .

📡 يُعلن المنقب الذي يحل المشكلة أولا نجاحه للشبكة بأكملها . 

🧮 بعد ذلك تقوم العقد الأخرى بالتحقق من صحة إجابتها . إذا كانت صحيحة يتم إضافة الكتلة الجديدة إلى السلسلة وتبدأ العملية من جديد .

💰 يتلقى المنقب الذي كان أول من حل المشكلة مكافأة بيتكوين .

معدات تعدين البيتكوين تُشغِّل وظيفة تجزئة تشفيرية على رأس الكتلة .

ما يعنيه ذلك هو أن كل منقب يُنشئ "كتلة مُرشحة" تحتوي على معاملات غير مؤكدة من ذاكرة العقدة أو كما تعرف "بالميمبول ". تتضمن هذه الكتلة رأس الكتلة الذي يلخص البيانات الموجودة داخلها ، بالإضافة إلى إشارة إلى كتلة موجودة في السلسلة ومُعرِّف غير قابل للتكرار (الرقم المُستخدم مرة واحدة) . في سياق البيتكوين ، يُعتبر الرقم المُستخدم مرة واحدة عبارة عن عدد صحيح يتراوح بين 0 و 4,294,967,296 .

ثم يتم خضوع رأس الكتلة لعملية تجزئة باستخدام وظيفة SHA256 . إذا كان الرقم الناتج أعلى من القيمة المستهدفة الحالية لعملية التجزئة ، يقوم المنقب بضبط قيمة عدم التجزئة ويعيد المحاولة . يقوم المنقبون بهذا العمل آلاف المرات في الثانية الواحدة . صعوبة الهدف تكمن في رقم مكون من 256 بت ، ويتم تعديله بعد كل 2016 كتلة (تقريبًا مرة كل أسبوعين) ، لضمان تعدين كتلة جديدة في كل 10 دقائق .

https://www.youtube.com/watch?v=GmOzih6I1zs

عندما يقوم منقب محظوظ بإيجاد نتيجة من وظيفة التجزئة تكون أقل من القيمة المستهدفة الحالية لعملية التجزئة ، يتم إضافة الكتلة إلى الشبكة . ثم تقوم كل عقدة بالتحقق من أن رأس الكتلة يتجزئ بحيث يقابل القيمة المستهدفة ، وإذا تم التحقق من ذلك ، يتم إضافة الكتلة الجديدة التي تم تعدينها إلى سلسلة الكتل . وبالمقابل يحصل المنقب على مكافأة من البيتكوين ، وتُعرف هذه المعاملة التي تنشئ عملات بيتكوين جديدة بمصطلح "معاملة الكوين بايس" وتُضاف إلى الكتلة المُرشحة .

تلك المكافآت تعمل على تشجيع وتحفيز المشاركين لضمان سلامة سير العمليات .

تحدد سرعة إصدار العملات من خلال كود التعدين ، مما يضمن أن الوقت الذي يحتاجه المنقب لكسب كتلة تقريبًا ما يكون دائما عشر دقائق وهذا لضمان سلامة النظام ومنع المنقبين من إنشاء بيتكوين خاص بهم .

مع كل دورة من عملية تعدين البيتكوين ، يصبح حل المشكلة التشفيرية أكثر صعوبة ، مما يعني أن المنقبين سيحتاجون إلى قوة حسابية أعلى للنجاح في كسب مكافآت الكتلة . وهذا يعني أنه يتعين استخدام المزيد من قوة الحوسبة لكسب نفس كمية العملة المشفرة .

في البداية استخدم منقبو البيتكوين وحدات معالجة الأجهزة الرئيسية في أجهزتهم لحل المشكلات التشفيرية ، وبعد ذلك اكتشف المنقبون أن وحدات معالجة الرسومات (GPUs) كانت أكثر فعالية من وحدات المعالجة المركزية ، مما أشعل منافسة في مجال أجهزة التعدين . اليوم يستخدم منقبو البيتكوين أجهزة مخصصة تعرف باسم منقبين ASIC ( الدوائر المتكاملة محددة التطبيقات ) .

حل المشكلات التشفيرية ضروري لحماية شبكة البيتكوين من الهجمات . و من أجل عكس المعاملات في سلسلة الكتل سيتطلب ملكية 51% من قوة الحوسبة في الشبكة بأكملها وهذا ما سيجعل عمليات الهجوم صعبة حيث يتعين على المهاجم أن يمتلك أكثر أجهزة تعدين من أي شخص آخر .

ملخص :

• عملية تعدين البيتكوين هي العملية التي تسهم في إضافة كتل المعاملات إلى سلسلة الكتل العامة والتحقق منها .

• البيتكوين يعتمد على آلية دليل العمل والتي تتطلب التزامًا كبيرًا من منقبي البيتكوين ، حيث يستخدمون أجهزة تعدين مكلفة ويستهلكون كميات كبيرة من الكهرباء .

• المنقبون يتنافسون لحل ألغاز تشفيرية معقدة وكمكافأة لجهودهم يتلقون عملات بيتكوين جديدة .

الدرس القادم :

كيف يحافظ بروتوكول البيتكوين على إصدار عملات البيتكوين الجديدة بطريقة منظمة؟ الإجابة : التنصيف .

أخبار موصى به