سختی استخراج یا سختی شبکه (network difficulty) نشان دهنده میزان دشوار بودن استخراج یک بلاک در یک شبکه بلاک چین برای یک رمزارز خاص است. این پارامتر مربوط به بلاک چین هایی است که از الگوریتم اجماع اثبات کار (proof of work) برای استخراج استفاده می کنند. هر چه سختی استخراج بالا باشد به این معنا است که برای تأیید تراکنش های روی آن بلاک چین به قدرت محاسباتی بیشتری نیاز دارد.
سختی پارامتری است که رمزارزها از آن استفاده می کنند تا در صورت تغییر قدرت هش شبکه، میانگین فاصله زمانی بین بلاک ها ثابت بماند. این امر مهم است، چرا که سختی بالا می تواند شبکه را در برابر حمله مخرب ایمن نگه دارد. در این مقاله، بیشتر به بررسی این موضوع می پردازیم.
درک سختی استخراج
رمزارزهایی که از بلاک چین های اثبات کار استفاده می کنند، از طریق فرآیند استخراج حفظ می شوند. ماینرها تراکنش های انجام شده در بلاک چین را راستی آزمایی می کنند و وظیفه حسابرسی را برعهده دارند تا از تقلب جلوگیری کرده و از صحت تراکنش مطمئن شوند.
در این سیستم، ماینرها یا استخراج کنندگان که نرم افزار رمزارز مورد نظر را روی رایانه خود نصب کرده اند و یا از دستگاه مخصوص استخراج (ASIC) استفاده می کنند، برای یافتن بلاک جدید رقابت می کنند تا جدیدترین مجموعه داده تراکنش را به زنجیره بلاک چین اضافه کنند.
وقتی تعدادی کافی از تراکنش ها تأیید شد، بلاک جدیدی به بلاک چین اضافه می شود. استخراج کنندگان برای این تلاش خود پاداشی دریافت می کنند، اما قبل از آن باید شرایط دیگری را نیز احراز کنند. مقدار قدرت محاسباتی مورد نیاز برای استخراج یک بلاک با سختی استخراج مشخص می شود. مدت زمان لازم برای پیدا کردن یک بلاک جدید تابعی از سطح سختی استخراج و شانس تصادفی است.
برای اندازه گیری سختی استخراج یک بلاک جدید، درک مفهوم قدرت هش (hash power) لازم است. قدرت هش یا نرخ هش (hash rate) بیانگر مجموع قدرت محاسباتی است که برای استخراج و پردازش تراکنش ها در بلاک چین استفاده می شود.
در واقع، هر استخراج کننده با استفاده از رایانه یا دستگاه استخراج خود مقداری قدرت محاسباتی در اختیار شبکه بلاک چین می گذارد. مجموعه همه قدرت محاسباتی اشتراک گذاری شده در شبکه را قدرت هش یا نرخ هش می نامند.
هش تصادفی
هش، یک کد مرکب از اعداد و حروف است که برای نشان دادن کلمات یا داده ها استفاده می شود. ماینرها دسته ای از داده های تراکنش را می گیرند و آن را از طریق الگوریتم هش اجرا می کنند. این فرایند یک تابع یک طرفه است که ورودی آن هرچه باشد، طول خروجی اش همیشه یکسان خواهد بود. اما خروجی این تابع را نمی توان برای نشان دادن داده های اصلی وارونه کرد.
الگوریتم های هش برای ایجاد این کدهای هش تصادفی به کار می رود. قبل از اینکه داده های جدید به بلاک چین افزوده شود، استخراج کنندگان باید برای تولید هشی که کمتر یا مساوی با یک مقدار عددی به نام هش هدف (target hash) باشد، با یکدیگر رقابت کنند.
ماینرها فرآیند هش کردن را با تغییر یک مقدار واحد به نام nonce – یا عددی که فقط یک بار استفاده می شود – تکمیل می کنند و هر بار که nonce تغییر می کند، یک هش جدید با مجموعه اعداد خاص خود ایجاد می شود.
هیچ راهی برای پیش بینی مقدار هش وجود ندارد و از آنجا که هر مجموعه داده فقط یک خروجی برای یک تابع هش معین دارد، ماینرها باید فرآیند افزودن یک nonce جدید به داده را آن قدر تکرار کنند تا ملزومات هش مورد نظر برآورده شود.
سختی استخراج
ملزوماتی که یک هش باید داشته باشد، مشابه سختی استخراج است. یک هش معتبر باید کمتر از یک مقدار مشخص باشد که به طور خودکار توسط پروتکل رمزارز مورد نظر تعیین و به صورت دوره ای تنظیم می شود.
هرچه مقدار هش هدف کمتر باشد، استخراج کننده باید دفعات بیشتری تابع هش را اجرا کند تا نتیجه قابل قبول به دست آید؛ به عبارت دیگر، پایین بودن مقدار هش به معنای بالا بودن سختی شبکه است.
از لحاظ نظری، شاید یک ماینر آنقدر خوش شانس باشد که در اولین تلاش بتواند هش معتبر را برای بلاک پیدا کند.
با این حال، سختی بالاتر به این معناست که ماینرها باید به طور متوسط تعداد بیشتری nonce را برای هر بلاک امتحان کنند.
افراد و شرکت ها قدرت محاسباتی خود را از طریق دستگاه های استخراجشان برای پردازش داده ها و تولید هش ها به اشتراک می گذارند. مجموع همه قدرت محاسباتی اشتراکی را نرخ هش می نامند که نشان می دهد در هر ثانیه چند هش را می توان محاسبه کرد.
از آنجا که هر هش به طور تصادفی ایجاد می شود، ممکن است میلیون ها حدس یا هش لازم باشد تا ملزومات هش هدف برآورده شده و سکه جدید برای ماینر موفق ضرب شود. فقط در این صورت است که تراکنش ها به بلاک جدید در بلاکچین اضافه می شوند. به عبارتی، فرآیند هش مانند سیستم بخت آزمایی است. سکه های جدید از طریق این فرآیند استخراج صادر می شوند.
مزایای سختی استخراج
شاید این موضوع باعث تعجب شود که اگر بالا بودن سختی شبکه به این معنا است که استخراج کنندگان باید یک تابع را بارها و بارها اجرا کنند، چرا مشارکت کنندگان یک شبکه سختی آن را بالا می برند. سختی استخراج دو مزیت اساسی دارد.
1. نرخ ثابت ایجاد بلاک های جدید
سپیدنامه (وایت پیپر) بیت کوین (BTC) که توسط هویت ناشناسی با نام مستعار ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) نوشته شده، توضیح می دهد که چگونه سختی اثبات کار به تداوم تولید بلاک های جدید اضافه شده در بلاک چین کمک می کند.
«برای جبران افزایش سرعت سخت افزارها و علاقه زیاد به ایجاد گره ها (نودها) با گذشت زمان، دشواری اثبات کار با میانگین متحرکی تعیین می شود که تعداد متوسط بلاک ها در ساعت را هدف قرار می دهد. اگر بلاک ها سریع تر تولید شوند، سختی افزایش می یابد.»
بیت کوین طوری طراحی شده که به طور متوسط هر 10 دقیقه یک بلاک جدید به بلاک چین اضافه کند.
رمزارزهای دیگر البته ممکن است سرعت بالاتری را در نظر گرفته باشند. به عنوان مثال لایت کوین (Litecoin) 2.5 دقیقه برای هر بلاک در نظر گرفته است. سکه کونوس ایکس نیز زمانی حدود 2 دقیقه را برای ایجاد هر بلاک تعیین کرده است. مسئله این است که میزان قدرت محاسباتی که استخراج کنندگان شبکه در مجموع ایجاد می کنند، می تواند بسیار متفاوت باشد.
معمولا در آغاز کار رمزارزها چون هنوز تعداد استخراج کنندگان بسیار کم است، با رایانه شخصی و لپ تاپ امکان استخراج وجود دارد. مثلا در زمان آغاز بیت کوین تنها یک نفر با رایانه شخصی استخراج آن را انجام می داد. اما امروزه مزارع استخراج عظیمی در نقاط مختلف جهان وجود دارد که هر یک از آن ها پر از دستگاه های قدرتمند ASIC است. ای سیک ها ماشین هایی هستند که مخصوص استخراج رمزارزها طراحی و ساخته شده اند.
نرم افزار استخراج برای اطمینان از اینکه بلاک های جدید با سرعت تقریبا ثابتی تولید می شوند، طوری تنظیم شده است تا به طور خودکار هش هدف را بالا یا پایین تنظیم کند که به ترتیب منجر به پایین یا بالا رفتن سختی می شود. زمانی که اولین بلاک بیت کوین استخراج شد، سختی شبکه یک بود.
2. امنیت شبکه
نرخ هش کلی شبکه نوعی ایمنی را در مورد امنیت شبکه رمزارزی فراهم می کند زیرا کلاهبرداران یا بازیگران بد برای به کنترل درآوردن شبکه با یک حمله مخرب باید بتوانند بر کل قدرت هش شبکه غلبه کنند. بلاک چین های غیرمتمرکز به گونه ای هستند که تصمیم گیری برای آینده آن نیازمند اجماع استخراج کنندگان است و اگر کسی اکثریت را در این حوزه داشته باشد، می تواند تصمیم گیر نهایی باشد.
به بیان ساده تر، اگر کسی بتواند قدرت هشی ایجاد کند که از مجموع قدرت هش دیگر استخراج کنندگان بیشتر باشد، توانسته است بیش از 50 درصد قدرت هش شبکه را در اختیار بگیرد؛ لذا می تواند هر تصمیمی که بخواهد برای آن شبکه بگیرد. مثلا، همه رمزارزها را برای خود بردارد. به چنین حمله ای که البته بیشتر یک احتمال نظری است، حمله 51 درصد گفته می شود.
دستگاه های استخراج امروزی به گونه ای طراحی شده اند که فقط برای اجرای عملیات هش به کار می روند و قدرت آن ها به قدری بالاست که برای حل معمای هش در هر ثانیه تریلیون ها حدس ایجاد می کنند. هرچه سختی استخراج بالاتر باشد، حدس یا هش بیشتری برای رسیدن به هش هدف مورد نیاز است.
در نتیجه، این روند دستیابی بازیگران بد به اکثریت 51 درصد را بسیار دشوار و پرهزینه و در شرایط امروزی تقریبا غیرممکن می کند.
نتیجه گیری
سختی استخراج یا سختی شبکه معیاری است که میزان دشوار بودن ایجاد بلاک های جدید در یک شبکه بلاک چین را نشان می دهد. هر چه سختی یک شبکه بالاتر باشد، استخراج بلاک جدید قدرت هش بالاتری می خواهد؛ همچنین، هرچه مشارکت کنندگان در یک شبکه بلاک چین افزایش یابند، قدرت هش آن نیز بالا رفته و در نتیجه سختی استخراج نیز افزایش می یابد.
بلاک چین ها معمولا طوری طراحی می شوند که هر بلاک جدید در فاصله زمانی مشخصی امکان اضافه شدن به بلاک چین داشته باشد. به همین دلیل، سختی شبکه همیشه در حدی باقی می ماند که استخراج بلاک جدید در زمانی سریع تر از آن ممکن نباشد.
سختی استخراج شاید در نگاه اول آزاردهنده باشد، اما باید دانست که این معیار برای بلاک چین از دو لحاظ ضروری است. مسئله اول ثابت نگاه داشتن نرخ ایجاد بلاک های جدید و مسئله دوم امنیت شبکه است. محدود بودن سرعت ایجاد بلاک های جدید باعث می شود امنیت شبکه در مقابل حملات هکری و حملات 51 درصد بالا رود.
منابع: وب سایت اینوستوپدیا
کد خبر: 1400022007AAMCMF
مطالب مرتبط:
آموزش خرید و فروش ارزهای دیجیتال
همه چیز درباره بازار گاوی و بازار خرسی
آموزش نوسان گیری (Swing Trading) ارز دیجیتال