شرح تعدين العملات الرقمية للمبتدئين – ما هو تعدين العملات الرقمية؟ وكيف يعمل؟

النقاط الرئيسية

يشير تعدين Cryptocurrency إلى عملية التحقق من المعاملات وتدقيقها على Blockchain. هذه أيضًا عملية إنشاء وحدات جديدة من العملة المشفرة. يتطلب العمل الذي يقوم به المعدنون موارد حوسبة ضخمة، لكنه يحافظ على شبكة Blockchain آمنة. يكافأ عمال المناجم الصادقين والناجحون يستخدمون العملة الرقمية الجديدة بالإضافة إلى رسوم المعاملات.

المقدمة

التعدين هو عملية التحقق من صحة معاملات العملة المشفرة بين المستخدمين وإضافتها إلى السجل العام على Blockchain. عمليات التعدين مسؤولة أيضًا عن إدخال عملات جديدة إلى العملات الحالية المتاحة لمعاملات السوق.

يعد التعدين أحد العناصر الرئيسية التي تسمح لـ Bitcoin blockchain بالعمل كسجل مالي موزع. يتم تسجيل المعاملات جميعهن في شبكة معاملات من شخص لآخر دون الحاجة إلى سلطة مركزية. في هذه المقالة، سنناقش التعدين الذي يحدث في شبكة البيتكوين، لكن العملية متشابهة في العملات الرقمية البديلة التي تستخدم الآلية التعدين نفسه.

كيف يحدث التعدين؟

عند إجراء معاملات جديدة على Blockchain، يتم إرسالها إلى تجمع يسمى Mempool. تتمثل مهمة عامل التعدين في التحقق من صحة هذه المعاملات المعلقة وترتيبها في كتل. يمكن اعتبار الكتلة على أنها صفحة من سجلات Blockchain يتم فيها تسجيل العديد من المعاملات (من بين بيانات أخرى).

على وجه الخصوص، تكون عُقد التعدين مسؤولة عن جمع المعاملات غير المؤكدة من Mempool وتجميعها في كتل مرشحة. ثم يحاول عمال المناجم تحويل هذه الكتلة المرشحة إلى كتلة صالحة ومؤكدة. ولكن من أجل القيام بذلك، كان عليه أن يجد حلاً لمشكلة رياضية معقدة. يحتل الكثير من موارد الحوسبة، ولكن كل كتلة تتم سيوفر التعدين الناجح للمعدنين مكافأة جماعية بما في ذلك العملة المشفرة الجديدة بالإضافة إلى رسوم المعاملات. دعونا نلقي نظرة فاحصة على عملية التعدين.

الخطوة الأولى: تجزئة المعاملات

تتمثل الخطوة الأولى في تعدين الكتلة في أخذ المعاملات المعلقة من Mempool وإرسالها واحدة تلو الأخرى باستخدام وظيفة التجزئة. عندما نرسل بيانات باستخدام دالة تجزئة، فإننا نولد ناتجًا بحجم ثابت يسمى قيمة التجزئة. في سياق التعدين، يتكون تجزئة كل معاملة من سلسلة من الأرقام والحروف التي يتم تنفيذها دور المعرفات. يمثل تجزئة المعاملة جميع المعلومات الواردة في تلك المعاملة.

بالإضافة إلى التجزئة وإدراج كل معاملة على حدة، يضيف المُعدِّن معاملة مخصصة يرسل فيها لنفسه مكافأة الكتلة. تسمى هذه المعاملة معاملة Coinbase، وهي تُنشئ عملة معدنية جديدة تمامًا. في معظم الحالات، تكون معاملة Coinbase هي أول معاملة مسجلة في أي كتلة جديدة، تليها جميع المعاملات المعلقة التي تريدها تدقيق عامل المنجم.

الخطوة الثانية: إنشاء شجرة Merkle

بعد تجزئة كل معاملة، يتم ترتيب قيم التجزئة في شجرة Merkle. تتشكل شجرة Merkle، والمعروفة أيضًا باسم شجرة التجزئة، عن طريق ترتيب قيم تجزئة المعاملة في أزواج ثم تجزئتها. ثم يتم إقران التجزئة الجديدة وتقسيمها مجددا، وتتكرر العملية حتى يتم إنشاء تجزئة واحدة. آخر تجزئة أيضًا، تجزئة الجذر (أو جذر شجرة Merkle) هي ببساطة تجزئة، وتمثل جميع التجزئات السابقة المستخدمة في إنشائها.

الخطوة الثالثة: البحث عن حاوية الكتلة الصحيحة (تجزئة الكتلة)

تعمل حاوية الكتلة كمعرف لكل كتلة، مما يعني أن كل كتلة لها قيمة تجزئة فريدة. عند إنشاء كتلة جديدة، يقوم المعدنون بدمج تجزئة الكتلة السابقة مع تجزئة الجذر للكتلة المرشحة لإنشاء تجزئة كتلة جديدة. ولكن بالإضافة إلى هذين العنصرين، تحتاج أيضًا إلى إضافة رقم عشوائي يسمى هذا الرمز الخاص.

لذلك عندما يحاول عامل منجم تدقيق الكتلة المرشحة، عليه جمع تجزئة الجذر، وتجزئة الكتلة السابقة والرمز الخاص وإرسالها جميعًا باستخدام وظيفة التجزئة. هدفهم هو إنشاء تجزئة تعتبر صالحة.

لا يمكن تغيير تجزئة الجذر وتجزئة الكتلة السابقة، لذلك يجب على المعدنين تغيير قيمة الرمز الخاص عدة مرات حتى يتم العثور على تجزئة صالحة.

يجب أن يكون الناتج (تجزئة الكتلة) أقل من القيمة المستهدفة المحددة عن طريق البروتوكول ليتم اعتبارها صالحة. في تعدين البيتكوين، يجب أن تبدأ تجزئة الكتلة بعدد محدد من الأصفار. هذا ما نسميه صعوبة التعدين.

الخطوة الرابعة: بث الكتلة المُعدَّنة

كما نرى، يتعين على المعدنين تجزئة حاوية الكتلة بقيم مختلفة على نحو متكرر للحصول على الرمز المميز الخاص. يكررون هذا الأمر حتى يعثروا على تجزئة كتلة صالحة. بعد ذلك، يبث عامل المنجم الذي يجدها جودته إلى الشبكة. تتحقق العقد جميعهم من صحة الكتلة والتجزئة الخاصة بها، وإذا كان الأمر كذلك، فقم بإضافة الكتلة الجديدة إلى إصدار Blockchain الخاص به.

في هذه المرحلة، تصبح الكتلة المرشحة الكتلة المؤكدة، ويستمر جميع عمال المناجم في تعدين الكتلة التالية. يتجاهل جميع عمال المناجم الذين لم يجدوا تجزئة صالحة في الوقت المناسب كتلهم المرشحة ويعيدون بدء مسابقة التعدين.

تعديل صعوبة التعدين

يقوم البروتوكول بضبط صعوبة التعدين بشكل دوري للتأكد من أن المعدل الذي يتم فيه إنشاء الكتل الجديدة يظل كما هو. وهذا ما يجعل إصدار العملات الجديدة مستقرًا ومتوقعًا. تتناسب الصعوبة مع قوة الحوسبة (معدل التجزئة) المستخدمة للشبكة.

لذلك، في كل مرة ينضم فيها عامل منجم جديد إلى الشبكة وتشتد المنافسة، تزداد صعوبة التجزئة، مما يمنع متوسط ​​وقت الكتلة من السقوط. وعلى العكس من ذلك، إذا قرر المزيد من المعدنين مغادرة الشبكة، فإن صعوبة التجزئة تقل، مما يجعل من السهل تعدين الكتل الجديدة. تحافظ هذه التعديلات على أوقات الكتلة كما هي بغض النظر عن قوة التجزئة إجمالي الشبكة.

ماذا إذا تم تعدين كتلتين في الوقت نفسه؟

في بعض الأحيان يبث اثنان من عمال المناجم كتلتين صالحتين في الوقت ذاته، وينتهي الأمر بالشبكة بكتلتين متنافستين. ثم يبدأ عمال المناجم بتعدي الكتلة التالية بناءً على الكتلة التي حصلوا عليها أولاً. يؤدي هذا إلى تقسيم الشبكة (مؤقتًا) إلى نسختين مختلفتين من Blockchain.

ستستمر المنافسة بين هاتين الكتلتين حتى يتم تعدين الكتلة التالية. عندما يتم تعدين كتلة جديدة، تفوز الكتلة السابقة. يُطلق على الكتلة المهملة اسم الكتلة المهملة أو الكتلة غير الصالحة، وتتسبب في قيام جميع عمال المناجم الذين يختارون الكتلة بتعدي سلسلة الكتلة الفائزة.

دليل العمل (PoW)

إثبات العمل (PoW) هو آلية الإجماع الأصلية للكتل التي أنشأها ساتوشي ناكاموتو، وتم تقديمها عن طريق إرشادات Bitcoin الفنية في عام 2008. باختصار، توضح PoW كيف يمكن لشبكة Blockchain تحقيق توافق في الآراء بين مختلف المشاركين الموزعين دون وسطاء خارجيين. يقوم بذلك عن طريق طلب قدر كبير من القوة الحاسوبية لردع حسن النية سيئ.

كما رأينا، يستخدم عمال المناجم إثبات العمل لمراجعة المعاملات على الشبكة. يتنافس عمال المناجم على حق تعدين الكتلة التالية عن طريق حل ألغاز التشفير المعقدة باستخدام أجهزة تعدين متخصصة. يمكن لعامل التعدين الأول الذي توصل إلى الحل الصحيح بث كتلة المعاملات الخاصة به إلى Blockchain والحصول على مكافأة كتلة.

يختلف مقدار العملة المشفرة في مكافأة الكتلة من Blockchain إلى آخر. على سبيل المثال، حتى ديسمبر 2021، يتلقى المُعدِّنون على Blockchain Bitcoin مكافأة كتلة قدرها 6.25 BTC. نظرًا لآلية التقسيم إلى النصف، يتم تقليل مقدار BTC في مكافأة الكتلة إلى النصف كل 210،000 كتلة (تقريبًا كل أربع سنوات).

طرق التعدين المختلفة للعملات الرقمية

هناك أكثر من طريقة لتعدين العملة المشفرة. تتغير عمليات تغيير المعدات والعمليات مع ظهور معدات جديدة وخوارزميات إجماع. يستخدم المعدنون عادةً وحدات حاسوب متخصصة لحل معادلات التشفير المعقدة. دعنا نلقي نظرة على كيفية عمل بعض طرق التعدين الأكثر شيوعًا.

التعدين باستخدام وحدات المعالجة المركزية

يتضمن تعدين وحدة المعالجة المركزية استخدام وحدة المعالجة المركزية للحاسوب لتنفيذ وظيفة التجزئة المطلوبة من دليل العمل. في بداية عصر البيتكوين، كانت تكلفة التعدين منخفضة، وكانت عتبة الدخول إلى عالم التعدين منخفضة للغاية، ويمكن لوحدات المعالجة المركزية العادية أن تتحملها. التعدين بحيث يمكن لأي شخص محاولة تعدين BTC وأي عملة مشفرة أخرى.

ولكن مع تزايد عدد الأشخاص الذين بدأوا في التعدين وزيادة معدل تجزئة الشبكة، أصبح التعدين المربح أكثر صعوبة وأصعب. بالإضافة إلى ذلك، فإن ظهور أجهزة تعدين مخصصة تتمتع بقوة حوسبة أكبر جعل التعدين باستخدام وحدات المعالجة المركزية شبه مستحيل. اليوم، لم يعد التعدين باستخدام وحدة المعالجة المركزية خيارًا يستخدم جميع عمال المناجم تقريبًا معدات متخصصة.

التعدين باستخدام وحدات معالجة الرسومات

تم تصميم وحدات معالجة الرسومات (GPUs) لمعالجة التطبيقات المختلفة بالتوازي، وبينما تُستخدم عادةً في ألعاب الفيديو أو إنشاء الرسومات، يمكن أيضًا استخدامها في التعدين.

تعد وحدات معالجة الرسومات غير مكلفة نسبيًا وأكثر مرونة من أجهزة الدوائر IASIC المستخدمة عادةً في التعدين. يمكن استخراج بعض العملات البديلة باستخدام وحدات معالجة الرسومات، لكن الكفاءة تعتمد على صعوبة التعدين والخوارزمية.

التعدين باستخدام دارة أيزك

تم تصميم دائرة متكاملة خاصة بالتطبيق (دائرة ISIC) لخدمة غرض محدد، وفي العملات المشفرة، تشير إلى المعدات المتخصصة المصممة للتعدين. تعدين حلبة Isaac فعال للغاية ولكنه مكلف.

التعدين تنافسي، ولكي تكون مربحًا، فأنت بحاجة إلى أجهزة تعدين تنافسية. نظرًا لأن أجهزة التعدين ISIK هي واحدة من أكثر تقنيات التعدين تقدمًا، فإن تكلفة الوحدة أعلى بكثير من وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات. بالإضافة إلى ذلك، فإن التطوير المستمر لتقنية دوائر ISIC يجعل الإصدارات القديمة غير مربحة بشكل سريع. هذا يعني أنهم بحاجة إلى استبدالهم بشكل متكرر، مما يجعل تعدين دائرة ISIK أحد أكثر طرق التعدين تكلفة، حتى دون النظر في تكلفة الكهرباء.

مجمعات التعدين

نظرًا لأن أول عامل منجم ناجح يحصل على مكافأة الكتلة، فإن احتمال العثور على التجزئة الصحيحة يصبح منخفضًا للغاية. عمال المناجم الذين يتمتعون بجزء بسيط من قوة الحوسبة لديهم فرصة ضئيلة لاكتشاف الكتلة التالية بمفردهم. تقدم أحواض التعدين حلاً لهذه المشكلة.

تجمع التعدين هو مجموعة من عمال المناجم الذين يجمعون مواردهم (قوة التجزئة) لزيادة احتمالية الفوز بمكافآت الكتلة. عندما يعثر مجمع التعدين على كتلة بنجاح، يوزع المعدنون المكافأة بالتساوي على كل فرد في تجمع التعدين بناءً على مقدار العمل الذي ساهم به كل منهم.

قد تفيد تجمعات التعدين المعدنين الأفراد من حيث تكاليف الأجهزة والطاقة، لكن سيطرتهم على التعدين تثير مخاوف بشأن هجوم بنسبة 51% على الشبكة.

أفكار ختامية

يعد تعدين العملات المشفرة جزءًا أساسيًا من Bitcoin وغيرها من سلاسل Blockchain لإثبات العمل. هذا هو أحد العوامل التي تحافظ على أمان الشبكة وثبات معدل إصدار العملات الجديدة. للتعدين مزايا وعيوب محددة، وأبرزها المكاسب المحتملة التي يمكنك الحصول عليها من مكافآت الكتلة. لكن أرباح التعدين قد تتأثر بعدد من العوامل منها تكاليف الكهرباء وأسعار السوق. ليس هناك ما يضمن أنك ستكون مربحًا، لذا قم بأبحاثك الخاصة وقم بتقييم جميع المخاطر المحتملة قبل أن تتسرع في تعدين العملات المشفرة.