نحوه ی کارکرد استخراج بیتکوین به چه صورت است؟

ممکن است وقتی عبارت "استخراج بیتکوین را بشنوید، تصویری از سکه هایی را به یاد بیاورید که از داخل زمین درآورده شده اند اما همانطور که می دانیم بیتکوین اصلا وجود فیزیکی ندارد بنابراین چرا این کار را استخراج می نامیم؟

زیرا این کار شبیه به کاراستخراج طلاست از این لحاظ که بیتکوین ها در طرح پروتکل وجود دارد (درست مانند طلا که در زیر زمین وجود دارد) ولی هنوز در معرض دید همگان قرار نگرفته است (درست مانند طلایی که هنوز استخراج نشده است). پروتکل بیتکوین تصریح می کند که 21 میلیون بیتکوین در نقطه ایی از زمان وجود خواهد داشت. آنچه "معدن کاران" انجام می دهند، این است که آنها را در معرض دید بقیه می آورند و هر مرتبه هم تعدادی از آنها را در معرض دید قرار می دهند.

آنها این کار را در ازای پاداش برای خلق بلوک هایی از مبادلات معتبر و قراردادنشان در بلاک چین، انجام می دهند.

گره ها

بهتر است کمی به عقب بروید، بیایید در مورد "گره ها" صحبت کنیم. یک گره در حقیقت یک رایانه قدرتمند است که نرم افزار بیتکوین را اجرا می کند و با همکاری و شرکت در رله کردن اطلاعات به جریان یافتن بیتکوین کمک می کند. هرکسی می تواند نقش گره را ایفا کند تنها می بایست نرم افزار بیتکوین (به رایگان) را دانلود کنید و یک پرت مشخصی را باز کنید (تنها نقطه ضعف آن این است که این کار به صرف انرژی و فضای ذخیره اطلاعات منجر می شود- میزان مورد نیاز شبکه در زمان نوشتن این مقاله برابر با 145 گیگابایت بوده است). گره ها باعث منتشر شدن مبادلات بیتکوین در طی شبکه می شوند. یک گره اطلاعات را به گره های معدود دیگری می فرستد که آنها نیز اطلاعات را به گره های دیگری که می شناسند، رله می کنند و الی آخر. به این صورت، اطلاعات به سرعت در سرتاسر شبکه منتشر می شود.

برخی از گره ها را گره های استخراجگر می نامند (عموماً آن ها را "استخراجگران" می نامند). این گروه،مبادلات را درون بلوک ها تصفیه می کنند و آنها را به بلاک چین اضافه می کنند. نحوه ی کار آنها چیست؟ آنها باحل یک معادله ریاضی پیچیده که بخشی از برنامه بیتکوین است و قرار دادن پاسخ آن در بلوک، این کار را می کنند. این معادله که نیاز به حل شدن دارد در حقیقت تلاش برای یافتن عددی است که وقتی با داده های موجود در بلوک ترکیب شود و در یک تابع هش قرار داده شود، نتیجه ایی را خلق کند که در دامنه ی مشخصی قرار داشته باشد. این کار از آنچه به نظر می آید، سخت تر است.

(برای عاشقان معما، این عدد را یک "مقصود فعلی (nonce)" می نامند که در حقیقت سرواژه ایی برای عبارت "عددی که یکبار استفاده شده است" می باشد. در مورد بیتکوین، مقصود فعلی یا نانس یک عدد صحیح بین 0 تا 4294967296می باشد.)

حل معما

آنها چطور پاسخ را می یابند؟ در حقیقت با حدس این عدد به صورت رندوم و تصادفی. تابع هش پیش بینی اینکه خروجی چه خواهد بود را غیرممکن می سازد. بنابراین، استخراجگران این عدد رازآلود را حدس می زنند و تابع هش را به ترکیبی این عدد حدس زده شده و داده های بلوک، اعمال می کنند. هش نهایی می بایست با یک عدد از پیش تعیین شده شامل صفر، شروع شود. هیچ راهی وجود ندارد که بدنیم این عدد چیست زیرا دو عدد صحیح متوالی به ما نتایج بسیار متفاوت را میدهد. نکته دیگر این است که امکان دارد که نانس های متعددی وجود داشته باشد که یک نتیجه دلخواه یکسان را خلق می کند و یا اینکه ممکن است هیچ نانسی وجود نداشته باشد (که در این صورت، معدن کاران همچنان تلاش می کنند اما اینبار با تنظیمات بلوک متفاوت، این کار را می کنند).

اولین استخراجگری که یک هش نهایی با دامنه ی تعیین شده را پیدا کند، پیروزیش را به باقی شبکه اعلان می کند. تمامی استخراجگران  به سرعت دست از کار بر روی این بلوک می کشند و شروع به مشخص کردن این عدد مجهول برای بلوک بعدی می کنند. استخراجگران  به عنوان پاداشی برای این تلاش، مقداری بیتکوین جدید دریافت می کنند.

اقتصاد

در زمان نوشتن این مقاله، پاداش برای استخراجگران  موفق، 12.5 بیتکوین تعیین شده است که در زمان نوشتن این مقاله ارزشی برابر با 200000 دلار دارد.

اگرچه این کار به آنقدرها که به نظر می رسد، ساده نیست اما گره های استخراجگر بسیاری در حال حاضر وجود دارند که برای کسب این پاداش با هم تلاش می کنند و البته رسیدن به این نتیجه، خود ترکیبی از عامل های شانس و قدرت محاسباتی رایانه است (هرچه محاسبات حدسی بیشتر باشد، میزان موفقیت و شانس شما هم بیشتر خواهد بود).

علاوه براین، هزینه های ایفای نقش گره استخراجگر نیز مقادیر قابل توجهی دارد که این نه فقط به خاطر سخت افزارهای قدرتمند مورد نیاز (اگر پردازشگر سریعتری داشته باشید، شانس بیشتری در یافتن عدد صحیح پیش از رقبایتان خواهید داشت)، بلکه به دلیل میزان مصرف بالای الکتریسیته توسط این پردازشگران، می باشد.

نکته دیگر این است که مقدار پاداش تعیین شده برای این کار نیز کاهش خواهد یافت. امروزه این مقدار برابر با 12.5 است اما هر چهار سال به نصف کاهش میابد (دوره بعدی توقع می رود که سال 2020 تا 2021 باشد). ارزش بیتکوین به نسبت هزینه ی الکتریسیته و سخت افزار ممکن است در چهار سال بعد برای تلافی کردن این کاهش، افزایش یابد اما این امر قطعی نیست.

سختی های کار

سختی محاسبات (تعداد مورد نیاز از صفرها در شروع رشته ی هش) به صورت مداوم تغییر داده می شود به نحوی که به شکل متوسط برای پردازش یک بلوک به حدود 10 دقیقه وقت نیاز داریم.

حالا چرا ده دقیقه؟ این مقدار زمانی است که توسعه دهندگان بیتکوین می پندارند که برای جریان مداوم و نزولی سکه های جدید تا زمان رسیدن به حداکثر مقدار 21 میلیون (که توقع می رود تا سال 2140 رخ دهد) مورد نیاز است.

اگر به این مرحله رسیده اید، به شما تبریک می گوییم! هنوز موارد بسیاری را باید در مورد سیستم توضیح دهیم اما حال حداقل خلاصه ایی از نبوغ عظیمی که در پشت مفهوم و برنامه نویسی این ارزها وجود دارد را درک کرده اید. برای اولین مرتبه، ما سیستمی داریم که اجازه می دهد تا مبادلات دیجیتال آسوده ایی به صورت نامتمرکز، بدون-اعتماد و ضد-دستکاری رخ دهند، انعکاس این موفقیت می تواند بسیار عظیم باشد.