ماین چیست؟ هر آن‌چه باید درباره استخراج بیت کوین بدانید

با افزایش استقبال جامعه و شناخت مردم از دنیای رمزارز و بیت کوین، اصطلاح ماین یا استخراج به بحث داغی در تمام نقاط جهان بدل شده است.

برای شنیدن نام بیت کوین و عبارت‌هایی همچون رمزارز و ارز دیجیتال نیازی نیست که فعال دنیای مالی و اقتصادی یا عاشق فناوری باشید. امروزه خبرهای و مقاله‌های متعددی پیرامون این پدیده‌های جدید و زیرساخت اصلی آنها یعنی بلاک چین می‌شنویم. در کنار همه‌ی اصطلاحات، عبارتی به‌نام ماین یا استخراج وجود دارد که به‌نوعی در دل مفاهیم بسیای از رمزارزها و خصوصا بیت کوین جای می‌گیرد. در این مطلب قصد داریم مفاهیم کلی استخراج بیت کوین و چالش‌های و راهکارهای آن را توضیح دهیم.

در تعریف اولیه ماین باید بدانید که فرایند ماین توسط کامپیوترهای قدرتمند انجام می‌شود که مسائل پیچیده‌ ریاضی را حل می‌کنند. مسائلی آن‌چنان پیچیده که به جز کامپیوتر، ابزار دیگری برای حل کردن آنها وجود ندارد.

شانس و کاری که یک ماینر بیت کوین باید داشته باشد تا مسئله ریاضی مورد نظر را حل کند، شبیه به تلاش‌هایی است که یه معدن‌کاو فلزات گرانبها (مثلا طلا) برای کشف در زمین انجام می‌دهد. در اینجا هم بحث شانس مطرح می‌شود و ممکن است ماینری به نتیجه‌ی تلاش‌هایش برسد یا نرسد.

نتیجه تلاش‌های ماینرهای بیت کوین به دو صورت دیده می‌شود. ابتدا این که با ماین بیت کوین، سکه بیت کوین تولید می‌شود. درواقع برخلاف استخراج‌های سنتی همچون طلا که فلزی موجود از دل زمین خارج می‌شود، در استخراج کوین شاهد تولید سکه هستیم. به‌علاوه، ماینر بیت کوین با حل کردن مسئله ریاضی، امنیت شبکه را با تأیید تراکنش‌ها تأمین می‌کند که درنهایت به اعتمادسازی در اکوسیستم رمزارز خواهد انجامید.

استخراج رمزارز چیست؟

تعاریف بالا، آشنایی اولیه را با مفاهیم ماین ایجاد می‌کنند. برای درک بهتر ساختار استخراج بیت کوین، بهتر است با مفاهیم قابل درک‌تر مانند قانون‌گذاری ارزهای سنتی شروع کنیم. مردم امروزه هنوز به پول‌های چاپی (سنتی یا فیات) اعتماد دارند. دلیل اولیه اعتماد، پشتیبانی بانک‌های مرکزی یا وزارت‌های خزانه‌داری کشورها از ارزهای رایج است. چنین سازمان‌هایی وظیفه‌ی قانون‌گذاری تولید پول جدید و مقابله با پول‌های تقلبی را نیز دارند.

پول‌های دیجیتال نیز مانند ارزهای سنتی توسط شرکت یا سازمانی پشتیبانی می‌شوند. منظور از پول‌های دیجیتال، همان معادل‌های ارزهای سنتی هستند که برای خریدهای دیجیتال کنونی با کارت‌های بانکی جابه‌جا می‌شوند. برای درک بهتر این نوع از ارزها می‌توان موجودی کارت‌هایی همچون مسترکارت و ویزا را مثال زد که امنیت تراکنش‌های آنها توسط شرکت‌های عرضه‌کننده کارت‌ها تأمین می‌شود. این سازمان‌ها علاوه بر ذخیره گزارشی از تراکنش‌های افراد، تقلبی نبودن تراکنش‌ها را نیز تأیید می‌کنند.

بیت کوین در مقابل ارزهای سنتی قرار دارد و هیچ سازمان یا دولتی قانون‌گذاری آن را انجام نمی‌دهد. درواقع بیت کوین توسط میلیون‌ها کامپیوتر در سرتاسر جهان پشتیبانی می‌شود که به ماینر شهرت دارند. این شبکه گسترده از کامپیوترها، همان وظیفه وزارت خزانه‌داری یا شرکت‌های ویزا و مسترکارت را با کمی تفاوت انجام می‌دهند. ماینر بیت کوین مانند وزارت خزانه‌داری یا شرکت‌های مذکور، تراکنش‌ها را ذخیره کرده و صحت آنها را بررسی می‌کند. البته ماینرهای بیت کوین بر خلاف سازمان‌های بالا متمرکز نیستند و در سرتاسر جهان پخش شده‌اند. آنها گزارش تراکنش‌ها را در فهرستی عمومی ذخیره می‌کنند که هر کس توانایی دسترسی به آن را خواهد داشت.

وقتی فردی کالایی را با بیت کوین بخرد یا مقداری بیت کوین به حساب دیگر منتقل کند، یک تراکنش رخ می‌دهد. تراکنش‌های سنتی توسط بانک‌ها یا رسیدهای کاغذی و موارد مشابه ثبت می‌شوند. ماینرهای بیت کوین تقریبا چنین روندی را طی می‌کنند و همه تراکنش‌ها را پس از قرار دادن در یک «بلوک» در دفتر کلی عمومی به‌نام «بلاک چین» ذخیره می‌کنند.

وقتی یک ماینر بیت کوین بلوکی از تراکنش‌ها را وارد بلاک چین می‌کند، در قدم اول باید از صحت تراکنش‌ها مطمئن شود. به‌بیان دیگر ماینر اطمینان حاصل می‌کند که بیت کوین‌ها کپی نشوند یا تراکنش تکراری صورت نگیرد. کپی شدن پول در دنیای ارزهای سنتی وجود ندارد، اما در دنیای دیجیتال شاید با نفوذ مجرمان سایبری پول تکثیر هم بشود.

اطلاعات دیجیتال به‌راحتی کپی می‌شوند. درنتیجه این امکان وجود دارد که مالک بیت کوین یا هر ارز دیجیتال دیگر، یک کپی از پول خود ایجاد و آن را به شخصی دیگر ارسال کند. برای درک بهتر نگاهی مجدد به پول کاغذی داریم. فرض کنید فردی ۲۰ دلار سرمایه دارد و می‌خواهد با کپی کردن آن، پول اصلی و کپی شده را برای خرید کالا یا محصول خرج کند. صندوق‌دار با نگاهی ساده می‌تواند یکی بودن شماره سریال پول‌ها را تشخیص دهد و درنتیجه از کپی بودن آنها مطمئن شود. همین روند در فرایند ماینینگ بیت کوین و دیگر رمزارزها هم رخ می‌دهد.

روزانه به‌صورت میانگین بیش از ۶۰۰ هزار تراکنش در شبکه بیت کوین رخ می‌دهد که بررسی همه آنها کار زیادی را از سوی ماینرها طلب می‌کند. در اینجا با تفاوت دیگر کار ماینر با وزارت خزانه‌داری یا شرکت‌های مسترکارت و ویزا آشنا می‌شویم. ماینر بیت کوین برای اضافه کردن هر بلوک جدید به شبکه بلاک چین، به‌عنوان پاداش بیت کوین دریافت می‌کند. همین روند برای رمزارزهای دیگر با قابلیت استخراج هم رخ می‌دهد.

مقدار بیت کوینی که برای اضافه شدن هر بلوک به زنجیره بلوکی به ماینرها داده می‌شود به‌نام «جایزه بلوک» یا Block Reward شناخته می‌شود. با اضافه شدن هر ۲۱‍۰ هزار بلوک به زنجیره بیت کوین، جایزه بلوک نصف خواهد شد. چنین روندی تقریبا به چهار سال زمان نیاز دارد. در سال ۲۰۰۹ جایزه ۵۰ بود که در سال ۲۰۱۳ به ۲۵ و سال ۲۰۱۸ به ۱۲/۵ رسید. احتمالا در میانه‌های سال ۲۰۲۰ جایزه بلوک بیت کوین به ۶/۲۵ می‌رسد.

با بررسی روند کاهش جایزه بلوک، متوجه می‌شویم که در مجموع ۲۱ میلیون بیت کوین برای استخراج وجود دارد. درنتیجه این رمزارز به‌مرور کم‌یاب‌تر می‌شود که البته منجر به سخت‌تر و گران‌تر شدن استخراج هم خواهد شد.

استخراج بیت کوین چگونه انجام می‌شود؟

برای این که ماینر بیت کوین جایزه مورد نظر برای تأیید تراکنش‌ها را دریافت کند، باید دو اتفاق رخ دهد. ابتدا آنها باید تراکنشی با حجم حدودی یک مگابایت را تأیید کنند. چنین حجمی می‌تواند تنها شامل یک تراکنش باشد، اما عموما چندین هزار تراکنش در همین یک مگابایت قرار دارند.

رخداد دوم با اضافه کردن بلوکی جدید به زنجیره بلوکی بیت کوین اتفاق می‌افتد. برای این بخش باید مسئله‌ ریاضی پیچیده‌ای توسط ماینر حل شود که به اثبات کار یا Proof of Work شهرت دارد. برای انجام اثبات کار، باید عددی ۶۴ رقمی در مبنای دستگاه اعداد پایه ۱۶ پیدا شود. عدد مذکور به‌نام هش (Hash) شناخته می‌شود. هش عددی تصادفی است و کامپیوترها برای پیدا کردن آن در هر ثانیه چندین هزار عدد را حدس می‌زنند. نرخ حدس زدن کامپیوترها به‌نوعی قدرت ماینینگ آنها را نیز نشان می‌دهد که با واحدهایی همچون مگاهش،‌ گیگاهش و تراهش هم شناخته می‌شود. کامپیوترها باید عددی برابر یا کوچک‌تر از هش مورد نظر حدس بزنند تا جایزه بلوک را دریافت کنند.

برای پیدا کردن هش مورد نظر، فاکتوری به‌نام نرخ سختی مطرح می‌شود. نرخ سختی شبکه بیت کوین اکنون رقمی حدود ۶ هزار میلارد است. به‌بیان دیگر هر کامپیوتر یک در ۶ هزار میلیارد شانس حدس صحیح هش را دارد. با استخراج هر ۲۰۱۶ بلوک، نرخ سختی تنظیم می‌شود که درحال‌حاضر حدود دو هفته زمان می‌برد. با نگاهی به تعاریف بالا به این نتیجه می‌رسیم که با افزایش تعداد ماینرها، استخراج هش مورد نظر دشوارتر می‌شود.

توضیح ساده استخراج بیت کوین

شاید درک بخش‌های بالا برای همه آسان نباشد. برای تشریح بهتر مسئله، از مثالی عینی‌تر استفاده می‌کنیم:

تصور کنید سه دوست دارید که به آنها می‌گویید عددی بین یک تا ۱۰۰ را در نظر گرفته‌اید. آن عدد را روی کاغذی می‌نویسید و مخفی می‌کنید. در این بازی دوستی برنده می‌شود که اولین عدد کوچک‌تر یا مساوی عدد مورد نظر را حدس بزند. هیچ محدودیتی نیز برای حدس زدن اعداد وجود ندارد.

فرض کنید که عدد ۱۹ را برای مسابقه انتخاب می‌کنید. اگر دوست A عدد ۲۱ را حدس بزند برنده نمی‌شود. درهمین‌حال دو دوست دیگر اعداد ۱۶ و ۱۲ را حدس می‌زنند و هر دو برنده می‌شود. فراموش نکنید دوستی که عدد نزدیک‌تر (۱۶) را حدس زد، هیچ امتیاز بیشتری نخواهد داشت.

همین داستان بالا را برای استخراج بیت کوین در نظر بگیرید. در اینجا به‌جای سه دوست، با میلیون‌ها مایر بالقوه و حدس عددی ۱۶ رقمی در مبنای ۱۶ روبخ‌رو خواهیم بود. درنتیجه حدس زدن پاسخ صحیح بسیار دشوار می‌شود.

ماینرها چگونه رقابت می‌کنند؟

احتمال یک در ۶ هزار میلیارد به‌تنهایی دشواری خاص خود را دارد. حال تصور کنید که برای پیروزی، باید به‌عنوان اولین نفر هش مورد نظر را حدس بزنید.

از آنجایی که ماین بیت کوین بیشتر به حدس زدن نیاز دارد، برگ برنده‌ی شما در ماینینگ، سرعت کامپیوتر در حدس زدن خواهد بود که به‌نام سرعت تولید هش شناخته می‌شود. حدود یک دهه پیش، معدن‌‌کاوهای بیت کوین می‌توانستند با استفاده از کامپیوترهای معمولی هش تولید کنند. به مرور زمان آنها متوجه قدرت پردازنده‌های گرافیکی برای تولید هش شدند و به‌مرور، گرافیک‌ها به تمرکز اصلی صنعت ماینینگ تبدیل شدند.

از سال ۲۰۱۳، ماینرهای بیت کوین از دستگاه‌هایی مخصوص استخراج استفاده کردند که به‌نام آسیک (ASIC) شناخته می‌شوند. آسیک مخفف عبارت Application Specific Integrated Circuit یا مدار مجتمع با کاربری منحصربه‌فرد است.

استخراج بیت کوین امروزه به‌قدری دشوار شده است که تنها با دستگاه‌های آسیک به‌روز می‌توان امیدی به استخراج بهتر داشت. وقتی از کامپیوترهای عادی، پردازنده‌های گرافیکی یا آسیک‌های قدیمی برای استخراج استفاده کنید، هزینه‌ی برق آنها عموما بیش از درآمد بیت کوین استخراج شده خواهد بود. حتی با استفاده از به‌روزترین دستگاه نیز نمی‌توانید به‌تنهایی و با یک دستگاه، با مجموعه‌های ماینر معروف به استخر ماینینگ (Pool) رقابت کنید.

استخر ماینینگ به گروهی از ماینرها گفته می‌شود که قدرت پردازشی خود را با یکدیگر ترکیب و برق مورد نیاز را نیز تقسیم می‌کنند. امروزه سهم زیادی از بلوک‌ها توسط استخرهای استخراج ساخته می‌شوند و طبق آخرین آمارها، ۸۰ تا ۹۰ درصد از برق معدن‌کاوی توسط آنها مصرف می‌شود.

چالش‌های ماینینگ و تولد بیت کوین کش

شانس انتخاب یک در ۶ هزار میلیارد، افزایش درجه سختی و شبکه عظیمی از کاربرانی که تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند، باعث می‌شود تا هر تراکنش در مدت ۱۰ دقیقه تأیید شود. البته ۱۰ دقیقه را نمی‌توان به‌عنوان عددی ثابت در اینجا بیان کرد.

شبکه بیت کوین توانایی پردازش ۷ تراکش در ثانیه را دارد و تراکنش‌ها هر ۱۰ دقیقه، در زنجیره بلوکی ثبت می‌شوند. با گسترش شبکه بیت کوین، تعداد تراکنش‌هایی که در ۱۰ دقیقه به شبکه اضافه می‌شوند، بیش از تراکنش‌های قابل پردازش در آن زمان می‌شود. درنتیجه زمان مورد نیاز برای تأیید تراکنش‌های هر فرد افزایش می‌یابد. چنین روندی تنها زمانی بهبود پیدا می‌کند که تغییری در پروتکل‌های بیت کوین ایجاد شود.

چالش «مقایس‌پذیری» یکی از بنیادی‌ترین مشکلات شبکه‌ی بیت‌کوین محسوب می‌شود. اکثر ماینرهای بیت‌کوین اعتقاد دارند برای حل چالش باید رویکردی کاربردی اتخاذ شود، اما اجماعی برای حل مشکل وجود ندارد. برای حل چالش، دو راهکار پیشنهاد می‌شود. اولی کاهش داده‌های مورد نیاز برای تأیید هر بلوک و دومی، افزایش تعداد تراکنش‌های قابل ذخیره در بلوک است. با کاهش داده‌های تلییدی در هر بلوک، تراکنش‌ها برای ماینرها سریع‌تر و ارزان‌تر می‌شوند. راهکار دوم، حجم اطلاعات قابل پردازش در هر ۱۰ دقیقه را افزایش می‌دهد.

در جولای سال ۲۰۱۷، ماینرها و شرکت‌های ماینینگ که حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد قدرت شبکه را در اختیار داشتند، رأی به پیاده‌سازی برنامه‌ای برای کاهش داده‌های مورد نیاز برای تأیید هر بلوک دادند. درواقع آنها پیاده‌سازی راهکار اول را پیشنهاد دادند.

برنامه‌ای که ماینرها رأی به اجرای آن دادند، به‌نام شاهد جداگانه یا Segregated Witness یا SegWit شناخته می‌شود. کلمه‌ی جدید ترکیب دو کلمه یکی به‌معنای جدا کردن و دیگری شاهد به‌معنای تأییدیه‌های تراکنش‌های بیت کوین بود. طرح سگ‌ویت، تأییدیه‌های تراکنش‌ها را از بلوک جدا کرده و آنها را در بلوکی جدید وارد می‌کند. داده‌های تأییدیه‌ای حدود ۶۵ درصد از داده‌های پردازشی در هر بلوک تراکنش را به خود اختصاص می‌دهند.

کمتر از یک ماه پس از رأی‌گیری پیرامون تغییر پروتکل، گروهی از ماینرها و توسعه‌دهنده‌ها یک برنامه‌ی هاردفورک برنامه‌ریزی کردند. آنها شبکه بیت کوین را ترک کردند تا رمزارز جدیدی با همان کد بیت کوین ایجاد کنند.

اگرچه گروه جدید چالش‌های بیت کوین را به‌خوبی درک کرده بودند، هنوز از راهگشا بودن سگ‌ویت اطمینان نداشتند. به‌همین دلیل آنها راهکار دوم را پیاده کردند. نتیجه‌ پیاده‌سازی راهکار دوم منجر به تولد رمزارز جدیدی به‌نام بیت کوین کش (Bitcoin Cash) شد که حجم هر بلوک آن به ۸ مگابایت افزایش یافت. درنتیجه فرایند تأیید سرعت گرفت و تعداد تراکنش‌ها در هر روز، به ۲ میلیون عدد رسید.

بیت کوین کش هنوز به فعالیت در کنار بیت کوین ادامه می‌دهد و امروز به‌عنوان رمزارزی مستقل و با اعتبار بالا شناخته می‌شود. البته انتقادهای متعددی هم به خود رمزارز و بنیان‌گذاران آن و همچنین کاربردهای احتمالی وارد می‌شود که منجر به کاهش به‌کارگیری بیت کوین کش شده است.

منبع : investopedia