استخراج بیت کوین چیست و چه فرایندی دارد؟

مقدمه

استخراج بیت کوین یکی از جنجالی‌ترین مشاغل روز دنیاست که امروزه اخبارش از گوشه و کنار جهان تا همین ایران خودمان بسیار به گوش می‌رسد. بیت کوین به عنوان اولین رمزارز موفق در جهان، سال ۲۰۰۸ به دنیا آمد و ساتوشی ناکاموتو (خالق افسانه‌ای آن) بدون این که مشخصاتی از خودش بدهد، وایت‌پیپر یا همان بیانیه آن را منتشر کرد. پس از آن انتشار، مردم می‌توانستند نرم‌افزار استخراج بیت کوین را دانلود و با آن کسب درآمد کنند.

اما سوال اینجاست که کلمه استخراج برای یک ارز دیجیتالی که هویت فیزیکی ندارد چه مفهومی دارد؟ استخراج تا پیش از این، ما را به یاد نفت، طلا، زغال سنگ و یا سنگ‌های قیمتی می‌انداخت. هر کدام از این‌ها معدن و منبعی در طبیعت دارد که پس از تشخیص محل آن، متخصصین آن حوزه با تجهیزات و نیروهای انسانی و هزینه‌هایی که شرکت‌های بزرگ در اختیار آنها می‌گذارند، آن ماده را استخراج می‌کنند تا سود آن به شرکت و حتی به کل یک کشور برسد.

اما برای استخراج بیت کوین، ماجرا آن چنان دشوار نیست. هرچند که افرادی با خرید تجهیزات زیاد، مجموعه‌های بزرگی را برای ماینینگ یا استخراج بیت کوین راه اندازی کرده اند، اما در این وادی هر شخص به تنهایی می‌تواند یک استخراج کننده باشد. اما این موضوع باز هم به همان سوال اصلی برمی‌گردد؛ استخراج بیت کوین چیست و چگونه یک ارز دیجیتال، می‌تواند استخراج شود؟

مفهوم استخراج بیت کوین

ماینینگ یا استخراج، امری داوطلبانه است که هر کسی می‌تواند تصمیم بگیرد تا به عنوان یک ماینر (یا استخراج کننده) قدرت پردازش دستگاه های استخراج خود را در اختیار شبکه بیت کوین قرار دهد تا به وسیله آن، امنیت این شبکه حفظ و تراکنش‌های بیت کوین تأیید شود.

طبیعی‌ست کسی که برای این کار داوطلب می‌شود، به دنبال منافع شخصی‌ست و در ازای کاری که از دستگاه خود می‌کشد، درخواست پاداش دارد. این پاداش همان واحد بیت کوین است.

پس ماینر سه نیاز شبکه بیت کوین را برطرف می‌کند:

• تأیید تراکنش‌های شبکه
• حفظ امنیت شبکه بیت کوین
• تولید واحدهای جدید بیت کوین به طور غیرمتمرکز

الگوریتم استخراج بیت کوین

استخراج ارزهای دیجیتال، بر پایه الگوریتم های مختلفی انجام می‌شود. الگوریتم های مانند اثبات کار، اثبات سهام از معروف‌ترین الگوریتم‌های این عرصه است. الگوریتم اثبات فضا زمان نیز اخیراً توسط ارز Chia معرفی شده که بر پایه آن استخراج می‌شود.

اما استخراج بیت کوین از الگوریتم اثبات کار (Proof to work) تبعیت می‌کند. این الگوریتم را آدام بک (Adam Back) برای اولین بار در سال ۱۹۹۷ برای جلوگیری از اسپم‌های رایانه‌ای خلق کرد. در آن زمان حملات اسپم به سیستم‌های رایانه‌ای اتفاق می‌افتاد. به این معنا که پیام‌ها و درخواست‌های بیهوده و مهمل به سیستم ارسال می‌شد تا سرعت عملکرد آن را کاهش دهد.

آدام بک برای مبارزه با این حملات، سازوکاری ابداع کرد تا کاربران برای فرستادن پیام باید یک سری محاسبات ریاضی را با رایانه خود انجام می‌دادند که طبیعتاً زحمت آن بر گردن CPU بود. پس دیگر کسی که میخواست پیام‌های پوچ و مهمل بفرستد، باید کاری زیادی از CPU  خود می‌کشید و در نهایت قطعاً از این تصمیم، منصرف می‌شد.

در استخراج بیت کوین، ماینر (یعنی دستگاه او) باید معادلات ریاضی پیچیده‌ای را حل کند. او با حل کردن معادلات، می‌تواند یک بلاک معتبر بسازد و به زنجیره بلاک‌چین متصل کند. در نهایت در ازای ساخت بلاک، پاداشی عاید ماینر می‌شود.

در این شبکه نیز اگر کسی بخواهد حمله کوبنده‌ای به شبکه بلاک‌چین بیت کوین داشته باشد، باید بیشتر از ۵۰ درصد قدرت پردازش شبکه را در اختیار بگیرد. اگر به بزرگی و قدرتمندی شبکه بیت کوین آگاه هستید، می‌دانید که این کار تقریبا غیر ممکن است.

نودهای شبکه بیت کوین

هر نود در شبکه بیت کوین، رایانه‌ای است که با اجرا کردن نرم‌افزار بیت کوین و مشارکت در انتقال اطلاعات، به سیستم کل شبکه بیت کوین کمک می‌کند. هر کدام از ما می‌تواند با دانلود نرم‌افزار بیت کوین و دانلود کامل تاریخچه تراکنش‌های تا به امروز، یک نود تشکیل دهد. کار یک نود این است که تراکنش‌های بیت کوین را اعتبارسنجی و سپس به شبکه ارسال می‌کند.

در اوایل شروع بیت کوین، تمام نودها ماینر بودند. اما امروزه دیگر نودهای اعتبارسنج تراکنش‌ها و نودهای استخراج بیت کوین از هم تفکیک شده‌اند.

نودهای استخراج کننده، به خاطر قدرت پردازشی که دارند، تراکنش‌های بیت کوین را در بسته‌هایی به اسم بلاک جمع می‌کند. هر بلاک به بلاک قبلی متصل می‌شود و تمام بلاک‌ها زنجیره شبکه بیت کوین را تشکیل می‌دهند. اما یادمان باشد که ساخت بلاک به همان حل کردن معادلات ریاضی مربوط می‌شود.

معادلات ریاضی

معادلات ریاضی که برای فرایند استخراج بیت کوین به وجود می‌آید، بسیار پیچیده هستند. دستگاه‌های استخراج فقط از طریق حدس زدن اعداد، به حل معادله مشغول می‌شوند. دستگاه استخراج کننده، آنقدر اعداد را پشت سر هم تست می‌کند تا بالاخره به جواب برسد. اما او در این مسئله تنها نیست. ماینرهای دیگری نیز در کنار او، در حال تلاش برای حل معادلات و رسیدن به پاسخ نهایی هستند.

این مرحله از فرایند، شبیه مسابقه می‌شود. هر دستگاهی که پردازش قوی‌تری داشته باشد، بیشتر شانس برنده شدن را دارد. وقتی یک ماینر به پاسخ معادله برسد، برنده بازی می‌شود و پاسخ را به سایر نودها اعلام می‌کند. ماینرهای دیگر بلافاصله سراغ نود دیگری می‌روند.

استخراج کننده برنده، علاوه بر دریافت کارمزد تراکنش‌های بلاک، مقدار مشخصی از بیت کوین را به عنوان پاداش حل معادله از آن خود می‌کند. در حال حاضر پاداش تشکیل هر بلاک، ۶.۲۵ واحد بیت کوین است. این عدد در ابتدای مسیر بیت کوین، ۵۰ واحد بود. اما طبق قانونی که برای شبکه بیت کوین تعریف شده، هر چهارسال یک بار، پاداش استخراج بیت کوین نصف می‌شود. تمام بیت کوین های قابل استخراج، ۲۱ میلیون عدد هستند که تا سال ۲۱۴۰، دیگر چیزی برای استخراج باقی نمی‌ماند.

سختی استخراج بیت کوین

زمان تشکیل هر بلاک بیت کوین، ۱۰ دقیقه است. هر ده دقیقه، بیت کوین‌های جدیدی به شبکه اضافه می‌شوند و به ماینرها می‌رسند. اما حتما کسی پیدا می‌شود که سیستم رایانه‌ای قدرتمندی فراهم کند که حل معادلات را در ۵ دقیقه انجام دهد. اما با این حرکت، در نظم شبکه اختلال به وجود می‌آید و استخراج تمام واحدها زودتر موعد به پایان خواهد رسید. به همین دلیل، چیزی به نام سختی شبکه در سیستم بیت کوین تعریف شده است.

شبکه بیت کوین، طبق فرایندی خودکار در برابر قدرت پردازش موجود، سختی حل کردن معادلات را کم و زیاد می‌کنند تا ماینرها در ده دقیقه (نه بیشتر و نه کمتر) به پاسخ درست برسند. هرچند این زمان همیشه دقیقا روی ۱۰ دقیقه تمام نمی‌شود و شاید یک بلاک در ۹.۸ دقیقه تشکیل شود

اما در نهایت، سختی استخراج، نوعی لج‌بازی سیستم با پردازنده‌هاست. به نحوی که اگر قدرت پردازش ماینرها بالا برود، سختی شبکه هم بیشتر می‌شود. اگر هم قدرت پردازش آنها کاهش یابد، از سختی شبکه نیز کاسته می‌شود. در شبکه بیت کوین، هر دو هفته یک بار، سختی شبکه تنظیم می‌شود.

استخر استخراج بیت کوین چیست؟

سالها از تولد این سیستم می‌گذرد و امروزه با توسعه شبکه و اتصال دستگاه‌های قدرتمند استخراج، دیگر ماینینگ بیت کوین مثل قدیم توسط یک ماینر انجام نمی‌شود. مگر این که استخراج کننده، مجموعه‌ای از دستگاه‌های قدرتمند پردازشگر را به تنهایی برای استخراج خود در اختیار داشته باشد.

در حال حاضر، ماینرها بیشتر به استخرهای استخراج ملحق می‌شوند. استخر استخراج، مرکزی مجازی‌ست که دستگاه‌های استخراج بیت کوین از سراسر جهان به آن متصل می‌شوند. هر استخر به نمایندگی از تمام دستگاه‌های متصل به آن، با قدرت تمام آنها، شروع به حل معادلات و ساخت بلاک می‌کند. در نهایت پاداشی که هر استخر برنده می‌شود، بین تمام ماینرها (به میزان قدرت پردازشی که به استخر اضافه کرده بودند) تقسیم می‌شود.

وضعیت امروز استخراج بیت کوین

استخراج بیت کوین، حرکتی بود که رهبر پشت پرده آن، ساتوشی ناکاموتو، تمام قواعد و محدودیت‌های آن را تعیین کرد. ناکاموتو تنها ۲۱ میلیون بیت کوین را برای استخراج در نظر گرفت که از این تعداد، تا به امروز تقریبا ۱۹ میلیون آن استخراج شده است. پس از هاوینگی که در بهار سال ۱۳۹۹ اتفاق افتاد، مقدار بیت کوینی که در ده دقیقه استخراج می‌شود به ۶.۲۵ واحد رسید.

اما علاقمندان به این عرصه، هر روز بیشتر و بیشتر درگیر استخراج آن می‌شوند. بسیاری از ماینرها برای تأمین انرژی برق مصرفی دستگاه‌ها، به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر (مانند انرژی خورشیدی، باد و انرژی برق‌آبی) روی آورده‌اند. حتی حکومت ها، استخراج بیت کوین را، به وسیله‌ای برای افزایش قدرت اقتصادی تبدیل کرده‌اند. برای نمونه، چین در حال حاضر، نزدیک به ۵۰ درصد حجم پردازش‌های شبکه بیت کوین را انجام می‌دهد و به این دلیل که در این میدان، از آمریکا بسیار جلوتر است، احساس غرور می‌کند.

کشورها برای استخراج بیت کوین، آنقدر به تکاپو افتاده‌اند و فارم‌های بزرگ و پرمصرف ایجاد کرده‌اند که فریاد اعتراض حامیان محیط زیست هم بلند شده. آنها می‌گویند انرژی که دستگاه‌های ماینینگ استفاده می‌کنند، کربن زیادی تولید می‌کند که می‌تواند آسیب جدی به محیط زیست برساند.

به هر حال، شاید این الگوریتم پر مصرف، در استخراج‌های دیگر، کم کم جای خود را به الگوریتم‌های دیگر بدهد. اما هویت ارز دیجیتال و مزایای آن، عمر تازه‌ای در زمین دارد و احتمال نمی‌رود به این زودی‌ها زندگی ما را ترک کند.