ارزهای دیجیتال چگونه تولید و استخراج میشوند
ارزهای دیجیتال (کریپتوکارنسیها) به دو روش اصلی تولید و استخراج میشوند: توسط ماینینگ (Mining) و توسط مکانیزم تایید معامله (Proof of Stake – PoS)، همچنین برخی ارزها از روشهای دیگر نیز برای تولید استفاده میکنند. توضیح این دو
ماینینگ (Mining)
– ماینینگ یک روش تولید ارزهای دیجیتال مبتنی بر محاسبات رایانهای است. در این روش، ماینرها (انسانها یا دستگاههای کامپیوتری خاص) سعی میکنند مسائل ریاضی پیچیده و محاسباتی را حل کنند تا تراکنشها را تایید کرده و بلاکهای جدید به بلاکچین اضافه کنند.
– ماینرها به عنوان پاداش برای کارهای محاسباتی خود ارزهای دیجیتال دریافت میکنند. بیتکوین (Bitcoin) یکی از مشهورترین ارزهایی است که با استفاده از ماینینگ تولید میشود.
– این روش برای ایجاد توزیع منصفانه ارزها و امنیت بلاکچین از الگوریتم معروف SHA-256 استفاده میکند.
چند نکته مهم در مورد ماینینگ
هدف اصلی ماینینگ
هدف اصلی ماینینگ ایجاد بلاکهای جدید در بلاکچین و تأیید تراکنشها است. ماینرها سعی میکنند مسائل ریاضی پیچیده (که به عنوان “پروف اف ورک” یا “Proof of Work” شناخته میشوند) را حل کنند تا بتوانند بلاکهای جدیدی به بلاکچین اضافه کنند و به عنوان پاداش بیتکوین (Bitcoin) و دیگر ارزها دریافت کنند.هدف اصلی ماینینگ (Mining) در کنار تولید ارزهای دیجیتال، ایجاد تراکنشهای معتبر و تأیید آنها در شبکه بلاکچین است.
ماینینگ به عنوان یک فرآیند اساسی و حیاتی در عملکرد بلاکچین دارای اهداف زیر میباشد:
- تأیید تراکنشها
- ایجاد بلاکهای جدید
- پاداش گرفتن
پروسه ماینینگ
ماینرها به عنوان یک نود (node) در شبکه بلاکچین عمل میکنند. آنها تراکنشهای جدید را جمعآوری میکنند و در یک بلاک جدید گره میشوند. سپس سعی میکنند مسئله ریاضی پیچیده را با تغییر پارامترهای مختلف (nonce) حل کنند تا به عنوان اولین شخص بلاک جدید را تأیید کنند.پروسه ماینینگ (Mining) به عنوان روشی برای تأیید تراکنشها و ایجاد بلاکهای جدید در بلاکچین ارزهای دیجیتال عمل میکند.
- تراکنشها: پروسه ماینینگ با دریافت تراکنشهای جدید از کاربران آغاز میشود. کاربران بیتکوین تراکنشهای خود را ایجاد کرده و به شبکه ارسال میکنند. هر تراکنش شامل اطلاعاتی مانند مبلغ، آدرس مبدأ و مقصد، و امضای دیجیتال برای اعتبارسنجی است.
- گروهبندی تراکنشها: تراکنشهایی که ارسال شدهاند، توسط ماینرها به یک گروه یا فهرست اضافه میشوند. این گروه تراکنشها به عنوان یک بلاک نامیده میشود.
- حل مسئله ماینینگ: همزمان با تشکیل بلاک و گروهبندی تراکنشها، ماینرها به حل یک مسئله ریاضی پیچیده و تصادفی به نام “پروف اف ورک” (Proof of Work) میپردازند. این مسئله ریاضی از نوع یک الگوریتم هش (Hash) است. هدف آن این است که یک عدد هش با ویژگیهای خاصی تولید شود.
- تایید صحت مسئله: اولین ماینری که موفق به حل مسئله میشود، بلاک جدید را به بلاکچین اضافه میکند. این کار توسط سایر ماینرها به سرعت تأیید میشود و اگر مسئله به درستی حل شده باشد، بلاک جدید به تاریخچه بلاکچین اضافه میشود.
- پاداش گرفتن:ماینری که بلاک جدید را اضافه کرده است، به عنوان پاداش ارزهای دیجیتالی (معمولاً بیتکوین) دریافت میکند. همچنین، تمام تراکنشهای جدیدی که در بلاک قرار داده شدهاند، تأیید میشوند و بر روی بلاکچین ثبت میشوند.
- پایان پروسه: پس از اضافه شدن بلاک جدید به بلاکچین، پروسه ماینینگ برای بلاک بعدی تکرار میشود و به صورت مداوم ادامه دارد.
پاداش ماینینگ
ماینرها به عنوان پاداش برای کارهای محاسباتی خود ارزهای دیجیتال دریافت میکنند. برای مثال، ماینرها در شبکه بیتکوین به عنوان پاداش برای ایجاد هر بلاک جدید و تأیید تراکنشها مقداری بیتکوین دریافت میکنند و این پاداش به عنوان انگیزه برای ماینرها برای انجام محاسبات و تأیید تراکنشها و ایجاد بلاکهای جدید در بلاکچین تخصیص مییابد.
دو نمونه از معروف ترین ارزهای دیجیتال
1. پاداش بلاک (Block Reward)
– پاداش تعداد ثابت:در بیتکوین، هر بلاک جدید که به بلاکچین اضافه میشود، دارای پاداش ثابتی است که به عنوان “پاداش بلاک” یا “پاداش اساسی” شناخته میشود. این پاداش به افتراق از تعداد تراکنشها در بلاک، تغییر نمیکند و در ماهوارهای معین کاهش مییابد. به عبارت دیگر، پاداش بلاک به عنوان یک مقدار ثابت در هر بلاک تولید میشود.
– پاداش تراکنش:در هر بلاک، تراکنشهای جدیدی که افراد در شبکه ارسال کردهاند، جمعآوری میشوند. این تراکنشها به عنوان پاداش تراکنش به ماینری که بلاک را ایجاد کردهاند، پرداخت میشوند. پاداش تراکنش از تراکنشها و مقدار تراکنشی که در هر بلاک وجود دارد، تشکیل میشود.
2. پاداش انتقال (Transaction Fees)
هر تراکنش در بیتکوین هزینهای به عنوان جلبه (fee) به ماینرها پرداخت میکند. این هزینهها به عنوان پاداش انتقال نیز به ماینری که بلاک را ایجاد کردهاند، پرداخت میشوند.
ماینینگ و امنیت بلاکچین
ماینینگ نقش مهمی در امنیت بلاکچین دارد. با حل مسئله ریاضی پیچیده و تأیید تراکنشها، ماینرها از اجرای تراکنشهای تقلبی جلوگیری میکنند و امنیت شبکه را تضمین میکنند.
- تأیید تراکنشها: وظیفه اصلی ماینرها در شبکه بلاکچین، تأیید تراکنشها است. وقتی یک کاربر یک تراکنش را ایجاد میکند و به شبکه ارسال میکند، تراکنش ابتدا در حالت انتظار قرار میگیرد. سپس ماینرها این تراکنشها را برای تأیید بررسی میکنند و تصمیم میگیرند آیا تراکنش معتبر است یا نه. اگر تراکنش معتبر باشد، آن را به بلاک اضافه میکنند.
- حل مسئله ماینینگ: ماینرها به عنوان جزء اصلی فرآیند ماینینگ مسئله ریاضی پیچیدهای را حل میکنند. این مسئله به عنوان “پروف اف ورک” (Proof of Work) شناخته میشود و تقریباً غیرممکن برای حل کردن آن بدون انجام محاسباتی متعدد است. حل این مسئله ایجاد یک مقدار هش (Hash) با خصوصیات خاصی است که به عنوان اثبات انجام کار (Proof of Work) شناخته میشود.
- پاداش ماینینگ: ماینرها به عنوان پاداش برای حل مسئله ماینینگ و افزودن بلاکهای جدید به بلاکچین ارزهای دیجیتال دریافت میکنند. این پاداش به صورت ارزهای دیجیتالی مانند بیتکوین و هزینههای تراکنشی که کاربران پرداخت میکنند، تشکیل میشود.
- تشکیل بلاکهای جدید: پس از حل مسئله ماینینگ و تأیید تراکنشها، ماینرها بلاکهای جدید را به بلاکچین اضافه میکنند. این بلاکها شامل تراکنشهای جدیدی هستند که کاربران ایجاد کردهاند.
- کنترل توزیع: ماینینگ به توزیع عادلانه ارزهای دیجیتال کمک میکند. از آنجایی که پاداش ماینینگ بر اساس انجام کار (Proof of Work) تعیین میشود، هر کسی که بتواند مسئله ماینینگ را حل کند، امکان کسب پاداش دارد. این به ایجاد توزیع کمیاب و منصفانهای از ارزهای دیجیتال منجر میشود.
- جلوگیری از حملات: ماینینگ به عنوان یک پرچمدار اصلی از حملات مخرب مانند حملات 51٪ (51% Attack) عمل میکند. در یک حمله 51٪، یک شخص یا گروه توانایی کنترل بیش از نیمی از توان محاسباتی شبکه را دارند و میتوانند تراکنشها را تغییر دهند یا دیگر مشکلات امنیتی ایجاد کنند. اما برای انجام چنین حملاتی نیاز به تصاحب نیمی از توان محاسباتی شبکه دارند، که این کار بسیار پره
مصرف انرژی
ماینینگ نیاز به تجهیزات کامپیوتری پرقدرت و مصرف انرژی دارد. این مصرف انرژی برای برخی از ارزهای دیجیتال مانند بیتکوین معمولاً بسیار بالا است و منجر به انتقاداتی در مورد تأثیرات زیستمحیطی میشود.مصرف انرژی در ماینینگ ارزهای دیجیتال (معمولاً بیتکوین) یک مسئله مهم و مورد بحث است. این موضوع به عنوان یکی از نقاط ضعف اصلی ماینینگ ارزهای دیجیتال شناخته میشود.
جنبههای مصرف انرژی
- تجهیزات پرقدرت
- خنککاری
- مکان فیزیکی
- مسئله پرندگی
- مصرف برق بهرهبرداری شبکه
- معادله سودآوری
- مسائل زیستمحیطی
پرندگی (Halving)
در بعضی ارزهای دیجیتال مانند بیتکوین، پاداش ماینینگ به مرور زمان کاهش مییابد. این پدیده به عنوان پرندگی شناخته میشود و منجر به کاهش تعداد بیتکوینهایی که به عنوان پاداش به ماینرها داده میشود، میشود.ماینینگ یکی از عناصر اصلی در عملکرد بلاکچینها و تضمین امنیت آنهاست و از طریق آن ارزهای دیجیتال به دنیا منتقل میشوند
پرندگی (Halving) یکی از مفاهیم کلیدی در بیتکوین (Bitcoin) و بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر است و به تغییر پاداش بلاک در هر دوره زمانی مشخص اشاره دارد. این اتفاق موجب کاهش نسبی پاداش بلاک در بلاکچین میشود. دوگانهسازی به معنای کاهش دو برابر شدن میزان پاداش بلاک به افراز دو برابر شدن آن است.
- پاداش بلاک اساسی: در بلاکچین بیتکوین، هر بلاک جدیدی که به بلاکچین اضافه میشود، دارای پاداش اساسی یا پاداش بلاک است. این پاداش در ابتدا برابر با 50 بیتکوین بود.
- پرندگی اول: بعد از چهار سال (تقریباً 210,000 بلاک) از شروع شبکه بیتکوین، یک رویداد به نام “پرندگی اول” اتفاق افتاد. در این پرندگی، پاداش بلاک اساسی به نصف کاهش یافت و از 50 بیتکوین به 25 بیتکوین تغییر کرد.
- پرندگی دوم: دومین پرندگی بعد از چهار سال دیگر (210,000 بلاک دیگر) اتفاق افتاد و پاداش بلاک اساسی دوباره به نصف کاهش یافت. این بار پاداش بلاک اساسی از 25 بیتکوین به 12.5 بیتکوین تغییر کرد.
- پرندگیهای بعدی: این مدل پرندگی در بیتکوین و دیگر بلاکچینها تا زمانی که تولید بیتکوین به حداکثر تعداد ممکن (حدوداً 21 میلیون بیتکوین) نرسد، ادامه دارد. به عبارت دیگر، هر چه تعداد بیتکوینهای تولید شده به حداکثر مقدار ممکن نزدیکتر میشود، پاداش بلاک اساسی نیز به نصف کاهش پیدا میکند.
اهمیت های پرندگی
– این مکانیسم به توزیع تدریجی ارزهای دیجیتال کمک میکند و از ایجاد تورم زودهنگام جلوگیری میکند.
– انگیزه برای ماینرها را در طی سالها حفظ میکند. زیرا با کاهش پاداش بلاک اساسی، ماینرها باید تعداد بیشتری تراکنش را تأیید کنند تا درآمد خود را حفظ کنند.
– این پدیده به عنوان یکی از عواملی مطرح است که ارزهای دیجیتال مثل بیتکوین را به عنوان داراییهای کمیاب و محدود ارزشی تبدیل کردهاند.
مکانیزم تایید معامله (Proof of Stake – PoS)
در PoS، تولید و تأیید بلاکهای جدید و تراکنشها به تعداد متغیری از واحدهای ارز دیجیتالی که یک شخص در حساب خود نگه دارد، بستگی دارد. به این تعداد واحد PoS “سهم” گفته میشود.همچنین در PoS نیاز به تجهیزات کامپیوتری پرقدرت برای ماینینگ نیست و تولیدکنندگان به عنوان پاداش به تعداد سهمهایی که دارند، ارزهای دیجیتال دریافت میکنند.این روش به عنوان یک روش سبکتر و محیطیتر معروف است و برای ارزهایی مانند اتریوم (Ethereum) و کاردانو (Cardano) استفاده میشود.
دو مکانیزم کنسانس معروف در بلاکچینها
1.پروف اف ورک (Proof of Work – PoW)
- عملکرد: در این مکانیزم، ماینرها (افرادی که در فرآیند ماینینگ شرکت میکنند) وظیفه حل یک مسئله ریاضی پیچیده و تصادفی را دارند. این مسئله به عنوان “پروف اف ورک” شناخته میشود. هدف از این مسئله تولید یک عدد هش (Hash) با ویژگیهای خاصی است.
تایید تراکنش: ماینری که اولین موفق به حل مسئله میشود، تراکنشهای جدید را به بلاک اضافه کرده و بلاک را به بلاکچین میپیوندد. سایر ماینرها سپس تایید میکنند که این مسئله به درستی حل شده است.انرژی: این مکانیزم به اندازهی زیادی انرژی مصرف میکند و نیاز به تجهیزات کامپیوتری قوی دارد.
مزایا
- امنیت بالا: پروف اف ورک به شدت امن است و به ماینرها نیاز دارد تا مسئله پیچیدهای را حل کنند تا تراکنشها تأیید شوند. این مسئله به عنوان پروف اف ورک شناخته میشود و حل آن بسیار پیچیده و زمانبر است.
- توزیع منصفانه: پروف اف ورک به هر فردی که توانایی ماینینگ دارد، اجازه مشارکت در فرآیند تایید تراکنشها را میدهد. این به معنای توزیع منصفانهتر ارزها و تأمین تنوع در شبکه است.
- اشتیاق برای مطالعه و تحقیق: پروف اف ورک به افراد تشویق میکند تا به مطالعه و تحقیق در زمینههای ریاضی و رمزنگاری علاقه نشان دهند. این افراد به حل مسائل ریاضی پیچیده مشغول میشوند.
- جلوگیری از تنظیم مثبت (Sybil Attack): این مکانیزم مانع از حملات تنظیم مثبت میشود که در آن یک فرد یا گروه از افراد تعداد زیادی حساب کاربری را ایجاد کرده و تلاش میکنند تا شبکه را تحت کنترل خود درآورند.
معایب
- مصرف انرژی بالا: یکی از معایب بزرگ پروف اف ورک، مصرف بالای انرژی است. فرآیند حل مسئله پروف اف ورک توسط تجهیزات کامپیوتری قوی و پرقدرت صورت میگیرد که به اندازه زیادی برق مصرف میکنند.
- تمرکز تجهیزات: به علت مصرف بالای انرژی و هزینههای پیشرویی برای تجهیزات ماینینگ، این فعالیت ممکن است تمرکز تجهیزات را در دست افراد اندکی که توانایی مالکیت و مدیریت تجهیزات پرقدرت دارند، تشویق کند.
- تغییر مشکلات: پروف اف ورک به عنوان یک مکانیزم ثابت شناخته میشود و تغییرات در آن بسیار سخت است. این ممکن است باعث عدم انعطافپذیری در مواجهه با مسائل جدید شود.
- کندی در پردازش تراکنشها: فرآیند پروف اف ورک زمانبر است و ممکن است تأخیر در تایید تراکنشها ایجاد کند، به ویژه در شبکههای پرتراکنش مانند بیتکوین.
2. پروف اف استیک (Proof of Stake – PoS)
- عملکرد: در این مکانیزم، اعتبار تایید تراکنشها و ایجاد بلاکهای جدید به میزان میزان وجود ارزهای دیجیتال در دست افراد (استیکرها) بستگی دارد. به عبارت دیگر، افرادی که مقدار بیشتری از ارز دیجیتال را در دست دارند، احتمالاً بیشترین قدرت تایید تراکنش را دارند.
تایید تراکنش: افرادی که استیک خود را میزنند، تراکنشها را تأیید میکنند و بلاکهای جدید را ایجاد میکنند.
انرژی: این مکانیزم معمولاً کمترین مصرف انرژی را دارد و نیازی به حل مسائل پیچیده ریاضی ندارد.
مزایا
- مصرف انرژی کم: یکی از مزایای بزرگ پروف اف استیک این است که مصرف انرژی آن بسیار کمتر از پروف اف ورک است. این به معنای کاهش تأثیرات زیستمحیطی و هزینههای انرژی مرتبط با فرآیند ماینینگ است.
- توزیع منصفانه ارز: در پروف اف استیک، افرادی که بیشترین تعداد از ارز دیجیتال را در دست دارند (استیکرها) معمولاً اکثریت قدرت تایید تراکنشها و ایجاد بلاکها را دارند. این به معنای توزیع منصفانهتر ارزها در شبکه است.
- تشویق به حفظ ارز: افرادی که ارزهای دیجیتال را در دست دارند و استیک میزنند، تمایل دارند تا ارزها را به مدت طولانیتری نگه دارند و تأثیر کوتاهمدت تراکنشهای روزمره را کاهش دهند.
- کاهش پرندگی: از آنجایی که پروف اف استیک به تعداد ارزهای در دست افراد بستگی دارد، تعداد پاداشهای دریافتی از ماینینگ توسط افراد محدودتر است و پرندگی کمتری رخ میدهد.
معایب
- پرندگی کمتر: یکی از معایب اصلی پروف اف استیک این است که پاداش برای ماینرها کمتر است و این ممکن است باعث کاهش تحرک و انگیزه برای مشارکت در شبکه شود.
- احتمال ترکیب مالکیت (Nothing at Stake): این معضل به معنای این است که ماینرها ممکن است تلاش کنند تراکنشها را به چند بلاک مختلف اضافه کنند چرا که هیچ هزینهای برای آنها وجود ندارد. این مسئله ممکن است امنیت شبکه را تخریب کند.
- کنترل تمرکزی: پروف اف استیک به افراد با مقدار بیشتری از ارزهای دیجیتال توانایی تایید تراکنشها را میدهد، این میتواند منجر به تمرکز توانایی تایید در دست افرادی با سرمایه بیشتر شود و به برخی معاملات اصلی تراکنشی نقض مرتبط با امنیت و تراکنشهای نفوذی شود.
- پایان حاکمیت شبکه: اگر یک شخص یا ارگانیزاسیون به نمایندگی از تعداد بیشتری از ارزهای دیجیتال در دست داشته باشد، او ممکن است حاکمیت بر شبکه را به دست گیرد و امکان تغییرات اساسی در بلاکچین را داشته باشد
