بيتكوين التعدين ، وأوضح

من المحتمل أن تسمع عبارة “تعدين bitcoin” ويبدأ عقلك بالتجول في الخيال الغربي المتمثل في الأمعاء ، والتراب والأغنياء. كما اتضح ، هذا القياس ليس بعيدًا جدًا.

يتم إجراء تعدين البيتكوين بشكل أقل بريقًا ولكنه غير مؤكد بنفس القدر ، بواسطة أجهزة كمبيوتر عالية الطاقة تعمل على حل مشكلات الرياضيات الحسابية المعقدة (أي معقدة للغاية بحيث لا يمكن حلها يدويًا ، وهي معقدة بالفعل بما يكفي لفرض ضرائب حتى على أجهزة الكمبيوتر القوية بشكل لا يصدق). الحظ والعمل الذي يتطلبه الكمبيوتر لحل واحدة من هذه المشاكل هو ما يعادل الذهب عامل المنجم ضرب في الأرض – أثناء الحفر في رمل. في وقت كتابة هذا التقرير ، كانت فرصة حل إحدى هذه المشكلات في الكمبيوتر حوالي 1 من بين 13 تريليون دولار ، لكن أكثر من ذلك في وقت لاحق.

نتيجة “تعدين البيتكوين” ذو شقين. أولاً ، عندما تحل أجهزة الكمبيوتر هذه المشكلات المعقدة في الرياضيات على شبكة Bitcoin ، فإنها تنتج عملة بيتكوين جديدة (عند الإشارة إلى العملات الفردية بأنفسهم ، “البيتكوين” عادةً ما تظهر بدون استخدام الأحرف الكبيرة) ، وليس على خلاف عندما تقوم عملية التعدين باستخراج الذهب من الأرض. وثانياً ، من خلال حل مشاكل الرياضيات الحاسوبية ، يجعل عمال مناجم البيتكوين شبكة دفع بيتكوين جديرة بالثقة وآمنة من خلال التحقق من معلومات معاملاتها.

هناك فرصة جيدة لمجرد أن كل ذلك كان له معنى كبير. من أجل شرح كيفية عمل تعدين البيتكوين بمزيد من التفصيل ، دعنا نبدأ بعملية أقرب قليلاً إلى المنزل: تنظيم العملة المطبوعة.

يميل المستهلكون إلى الوثوق بالعملات المطبوعة ، على الأقل في الولايات المتحدة. ذلك لأن الدولار الأمريكي مدعوم من قبل بنك مركزي يسمى الاحتياطي الفيدرالي . بالإضافة إلى مجموعة من المسؤوليات الأخرى ، ينظم مجلس الاحتياط الفيدرالي إنتاج أموال جديدة ، والحكومة الفيدرالية تحاكم استخدام العملات المزيفة.

حتى المدفوعات الرقمية باستخدام الدولار الأمريكي مدعومة من قبل سلطة مركزية. عند إجراء عملية شراء عبر الإنترنت باستخدام بطاقة الخصم أو الائتمان الخاصة بك ، على سبيل المثال ، تتم معالجة هذه المعاملة بواسطة شركة معالجة دفع مثل Mastercard أو Visa. بالإضافة إلى تسجيل محفوظات معاملتك ، تتحقق هذه الشركات من أن المعاملات ليست احتيالية ، وهذا أحد أسباب تعليق بطاقة الخصم أو الائتمان الخاصة بك أثناء السفر.

Bitcoin ، من ناحية أخرى ، لا ينظم من قبل سلطة مركزية. بدلاً من ذلك ، يتم دعم Bitcoin بواسطة ملايين أجهزة الكمبيوتر في جميع أنحاء العالم والتي تسمى “العقد”. تؤدي هذه الشبكة من أجهزة الكمبيوتر نفس وظيفة “الاحتياطي الفيدرالي” و “Visa” و “Mastercard” ، لكن مع وجود بعض الاختلافات الرئيسية. تخزن العقد معلومات حول المعاملات السابقة وتساعد في التحقق من صحتها. على عكس تلك السلطات المركزية ، تنتشر عقد Bitcoin في جميع أنحاء العالم وتسجل بيانات المعاملات في قائمة عامة يمكن الوصول إليها من قبل أي شخص ، حتى أنت .

عندما يقوم شخص ما بعملية شراء أو بيع باستخدام عملة البيتكوين ، فإننا نسميها “معاملة”. يتم توثيق المعاملات التي تتم داخل المتجر وعبر الإنترنت بواسطة البنوك وأنظمة نقاط البيع والإيصالات المادية. يحقق عمال مناجم Bitcoin نفس التأثير بدون هذه المؤسسات من خلال تجميع المعاملات معًا في “كتل” وإضافتها إلى سجل عام يسمى ” blockchain “. ثم تحتفظ العقد بسجلات تلك الكتل حتى يمكن التحقق منها في المستقبل.

عندما يضيف عمال المناجم في bitcoin مجموعة جديدة من المعاملات إلى blockchain ، فإن جزءًا من مهمتهم هو التأكد من أن تلك المعاملات دقيقة. (المزيد حول سحر كيفية حدوث ذلك في الثانية.) على وجه الخصوص ، يتأكد عمال مناجم البيتكوين من عدم تكرار البيتكوين ، وهو عمل فريد من نوعه من العملات الرقمية يسمى ” الإنفاق المزدوج”. مع العملات المطبوعة ، فإن تكرار النقود ليس مشكلة. بمجرد إنفاق 20 دولارًا في المتجر ، تصبح الفاتورة في يد الكاتب. مع العملة الرقمية ، إنها قصة مختلفة.

يمكن استنساخ المعلومات الرقمية بسهولة نسبية ، لذلك مع Bitcoin والعملات الرقمية الأخرى ، هناك خطر من أن المنفق يمكنه عمل نسخة من عملة البيتكوين الخاصة به وإرسالها إلى طرف آخر مع الاستمرار في الاحتفاظ بالأصل. دعنا نعود إلى العملة المطبوعة للحظة ونقول إن أحدهم حاول تكرار فاتورته البالغة 20 دولارًا من أجل إنفاق كل من الأصل والمزيف في متجر بقالة. إذا علم أحد الموظفين أن العملاء كانوا يكررون النقود ، فكل ما عليهم فعله هو إلقاء نظرة على الأرقام التسلسلية للفواتير. إذا كانت الأرقام متطابقة ، فإن الموظف يعرف أن النقود قد تم تكرارها. يشبه هذا القياس ما يقوم به عامل مناجم البيتكوين عندما يتحقق من المعاملات الجديدة.

مكافأة عمال المناجم

ومع وجود ما يصل إلى 500000 عملية شراء ومبيعات في يوم واحد ، ومع ذلك ، فإن التحقق من كل واحدة من تلك المعاملات يمكن أن يكون الكثير من العمل بالنسبة إلى عمال المناجم ، والذي يحصل على اختلاف رئيسي آخر بين عمال مناجم بيتكوين والاحتياطي الفيدرالي أو ماستركارد أو فيزا. كتعويض عن جهودهم ، يتم منح عمال المناجم bitcoin كلما قاموا بإضافة كتلة جديدة من المعاملات إلى blockchain. يطلق على كمية البيتكوين الجديدة التي تم إصدارها مع كل كتلة ملغومة اسم “مكافأة المكافأة”. يتم تخفيض المكافأة إلى النصف كل 210،000 قطعة أو تقريبًا كل 4 سنوات. في عام 2009 ، كان العدد 50 عامًا. في عام 2013 ، كان عمره 25 عامًا ، في عام 2018 كان 12.5 ، وفي وقت ما في منتصف عام 2020 ، سينخفض ​​إلى النصف إلى 6.25.

عند هذا المعدل إلى النصف ، فإن العدد الإجمالي لعملة البيتكوين المتداولة يقترب من حد 21 مليون ، مما يجعل العملة أكثر ندرة وقيمة مع مرور الوقت ولكن أيضًا أكثر تكلفة لإنتاج عمال المناجم.

ها هي الفائدة. حتى يتمكن عمال مناجم البيتكوين من كسب عملات البيتكوين من التحقق من المعاملات ، يجب أن يحدث أمران. أولاً ، يجب عليهم التحقق من قيمة المعاملات التي تبلغ 1 ميغابايت ، والتي يمكن أن تكون نظريًا صغيرة مثل المعاملة الواحدة ، ولكنها في كثير من الأحيان عدة آلاف ، اعتمادًا على كمية البيانات التي تخزنها كل معاملة. هذا هو الجزء السهل.

ثانيًا ، من أجل إضافة كتلة من المعاملات إلى blockchain ، يجب على عمال المناجم حل مشكلة معقدة في الرياضيات الحسابية ، وتسمى أيضًا “دليل على العمل”. ما يفعلونه فعلاً هو محاولة الوصول إلى رقم سداسي عشري مكون من 64 رقمًا ، يسمى “تجزئة” ، أي أقل من أو يساوي تجزئة الهدف. بشكل أساسي ، يبث جهاز كمبيوتر عامل منجم علامات التجزئة بمعدل ميغاهرت في الثانية (MH / s) ، gigahashes في الثانية (GH / s) ، أو حتى terahaeses في الثانية (TH / s) وفقًا للوحدة ، مع تخمين كل 64 إلى 64 أرقام حتى وصولهم إلى حل. بمعنى آخر ، إنها مقامرة.

على مستوى الصعوبة من معظم كتلة الأخير في وقت كتابة هذا التقرير أكثر من 13 تريليون دولار. أي أن فرصة إنتاج جهاز كمبيوتر للتجزئة دون الهدف هي 1 في 13 تريليون. لوضع ذلك في منظوره الصحيح ، من المرجح أن تفوز بالجائزة الكبرى لـ Powerball بحوالي 44،500 مرة بتذكرة يانصيب واحدة أكثر من انتقاء التجزئة الصحيح في محاولة واحدة. لحسن الحظ ، فإن أنظمة التعدين بالكمبيوتر تبث الكثير من إمكانيات التجزئة أكثر من ذلك. ومع ذلك ، يتطلب التنقيب عن البيتكوين كميات هائلة من الطاقة ومنصات الحوسبة المتطورة ، ولكن المزيد عن ذلك لاحقًا.

يتم ضبط مستوى الصعوبة كل عام 2016 ، أو كل أسبوعين تقريبًا ، بهدف الحفاظ على معدلات التعدين ثابتة. أي أنه كلما زاد عدد عمال المناجم الذين يتنافسون على حل ، زادت صعوبة المشكلة. والعكس صحيح أيضا. إذا انقطعت الطاقة الحاسوبية عن الشبكة ، فإن الصعوبة تضبط للأسفل لتسهيل عملية التعدين.

إليك تشبيهًا مفيدًا يجب مراعاته:

“قل أنني أخبر ثلاثة أصدقاء أنني أفكر في عدد يتراوح بين 1 و 100 ، وأنا أكتب هذا الرقم على قطعة من الورق وأغلقه في مظروف. لا يتعين على أصدقائي تخمين الرقم الدقيق ، إنهم فقط يجب أن يكون أول شخص يخمن أي عدد أقل من أو يساوي الرقم الذي أفكر فيه ، وليس هناك حد لعدد التخمينات التي يحصلون عليها.

“دعنا نقول أنني أفكر في الرقم 19. إذا كان الصديق” أ “خمن” 21 “، فسيخسر لأنه 21> 19. إذا خمن” الصديق “ب” 16 “و” الصديق “خمن 12 ، فقد توصل كلاهما نظريًا إلى إجابات قابلة للتطبيق ، لأن 16 < 19 و 12 <19. لا يوجد “رصيد إضافي” للصديق B ، على الرغم من أن إجابة B كانت أقرب إلى الإجابة المستهدفة وهي 19.

“تخيل الآن أنني أطرح سؤال” تخمين الرقم الذي أفكر فيه “، لكنني لا أسأل ثلاثة أصدقاء فقط ، ولا أفكر في عدد يتراوح بين 1 و 100. بدلاً من ذلك ، أسأل الملايين من عمال المناجم المحتملين ، وأنا أفكر في رقم سداسي عشري مكون من 64 رقمًا. والآن ترى أنه سيكون من الصعب للغاية تخمين الإجابة الصحيحة. ”

إذا كان صوت واحد من كل 13 تريليون لا يبدو صعبًا بما فيه الكفاية ، فإليك ما يلفت الانتباه. لا يقتصر الأمر على عمال مناجم البيتكوين للتوصل إلى علامة التجزئة الصحيحة ، ولكن يجب عليهم أيضًا أن يكونوا أول من يقوم بذلك.

نظرًا لأن تعدين البيتكوين عمل تخمين أساسي ، فإن الوصول إلى الإجابة الصحيحة قبل عامل مناجم آخر له علاقة بكل شيء بالسرعة التي يمكن لجهاز الكمبيوتر الخاص بك من خلالها إنتاج علامات التجزئة. منذ عقد من الزمان فقط ، يمكن إجراء تعدين البيتكوين بشكل تنافسي على أجهزة الكمبيوتر المكتبية العادية. ومع ذلك ، أدرك عمال المناجم مع مرور الوقت أن بطاقات الرسومات المستخدمة بشكل شائع لألعاب الفيديو كانت أكثر فاعلية في التعدين من أجهزة الكمبيوتر المكتبية ووحدات معالجة الرسومات (GPU) التي كانت تسيطر على اللعبة. في عام 2013 ، بدأ عمال مناجم البيتكوين في استخدام أجهزة الكمبيوتر المصممة خصيصًا لتعدين العملة المشفرة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة ، والتي تسمى الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC). هذه يمكن أن تتراوح بين عدة مئات من الدولارات إلى عشرات الآلاف. من ناحية أخرى ، بالنظر إلى أن السعر الحالي لعملة البيتكوين اعتبارًا من كتابة هذا التقرير يبلغ حوالي 9،330 دولارًا ، وأن مكافأة إكمال الكتلة تبلغ 12 دولارًا.

واليوم ، أصبح تعدين البيتكوين منافسًا لدرجة أنه لا يمكن القيام به إلا بطريقة مربحة مع أحدث ASICs. عند استخدام أجهزة كمبيوتر سطح المكتب ، وحدات معالجة الرسومات ، أو الموديلات القديمة من أسيك ، فإن تكلفة استهلاك الطاقة تتجاوز بالفعل الإيرادات المتولدة. حتى مع وجود أحدث وحدة تحت تصرفك ، نادراً ما يكفي جهاز كمبيوتر واحد للتنافس مع ما يسميه عمال المناجم “برك التعدين”.

تجمع التعدين هو مجموعة من عمال المناجم يجمعون بين قوتهم الحاسوبية ويقسمون البيتكوين الملغوم بين المشاركين. يتم استخراج عدد كبير بشكل غير متناسب من الكتل بواسطة البرك بدلاً من المناجم الفردية. في بعض النقاط في تاريخ البيتكوين ، مثلت مجمعات التعدين والشركات ما يقرب من 80 ٪ إلى 90 ٪ من قوة الحوسبة البيتكوين.

بين 1 في 13 تريليون فرصة ، وتوسيع مستويات الصعوبة ، والشبكة الضخمة من المستخدمين الذين يقومون بالتحقق من المعاملات ، يتم التحقق من مجموعة واحدة من المعاملات تقريبًا كل 10 دقائق. لكن من المهم أن تتذكر أن 10 دقائق هدف وليس قاعدة.

يمكن لشبكة البيتكوين معالجة حوالي سبع معاملات في الثانية ، مع تسجيل المعاملات في blockchain كل 10 دقائق. للمقارنة ، يمكن لـ Visa معالجة حوالي 24000 معاملة في الثانية. ومع استمرار نمو شبكة مستخدمي البيتكوين ، سيتجاوز عدد المعاملات التي تمت في 10 دقائق في نهاية المطاف عدد المعاملات التي يمكن معالجتها في 10 دقائق. عند هذه النقطة ، ستبدأ أوقات انتظار المعاملات وتستمر في الحصول على فترة أطول ، ما لم يتم إجراء تغيير على بروتوكول البيتكوين.

تُعرف هذه المشكلة التي تكمن في جوهر بروتوكول البيتكوين باسم “القياس”. بينما يتفق عمال المناجم في البيتكوين عمومًا على أنه يجب القيام بشيء ما لمعالجة التحجيم ، هناك إجماع أقل حول كيفية القيام بذلك. كان هناك حلان رئيسيان مقترحان لمعالجة مشكلة التوسع. اقترح المطورون إما (1) تقليل كمية البيانات اللازمة للتحقق من كل كتلة أو (2) زيادة عدد المعاملات التي يمكن لكل كتلة تخزينها. مع وجود بيانات أقل للتحقق من كل كتلة ، فإن الحل 1 سيجعل المعاملات أسرع وأرخص بالنسبة لعمال المناجم. سيتعامل الحل 2 مع التوسع من خلال السماح بمعالجة المزيد من المعلومات كل 10 دقائق عن طريق زيادة حجم الكتلة.

في يوليو 2017 ، صوت عمال مناجم بيتكوين وشركات التعدين التي تمثل ما يقرب من 80 ٪ إلى 90 ٪ من الطاقة الحاسوبية للشبكة لدمج برنامج من شأنه أن يقلل من كمية البيانات اللازمة للتحقق من كل كتلة. وهذا هو ، ذهبوا مع الحل 1.

يُطلق على البرنامج الذي صوت عمال المناجم لصالح إضافته إلى بروتوكول البيتكوين كشاهد منفصل أو SegWit. هذا المصطلح عبارة عن مزيج من الفصل ، بمعنى “للفصل” ، والشهادة ، والتي تشير إلى “التوقيعات على معاملة البيتكوين.” على الرغم من أن إضافة برنامج واحد إلى بروتوكول البيتكوين قد لا يبدو كثيرًا في طريق الحل ، فقد قدرت بيانات التوقيع بأنها تمثل ما يصل إلى 65٪ من البيانات التي تمت معالجتها في كل مجموعة من المعاملات.

بعد أقل من شهر في أغسطس 2017 ، بدأت مجموعة من عمال المناجم والمطورين شوكة صلبة ، تاركة شبكة البيتكوين لإنشاء عملة جديدة باستخدام نفس codebase مثل البيتكوين. على الرغم من أن هذه المجموعة وافقت على الحاجة إلى حل للقياس ، إلا أنهم قلقون من أن تبني تقنية الشهود المنفصلة لن تعالج مشكلة التوسع بشكل كامل.

بدلاً من ذلك ، ذهبوا مع Solution 2. زادت العملة الناتجة ، المسماة “bitcoin cash” ، حجم الكتلة إلى 8 ميغابايت من أجل تسريع عملية التحقق للسماح بأداء حوالي 2 مليون معاملة في اليوم. في 6 نوفمبر 2019 ، تم تقييم Bitcoin Cash بحوالي 302 دولارًا لـ Bitcoin بحوالي 9330 دولارًا.