ارزهای دیجیتال و در راس آن‌ها بیت کوین از زمان پیدایش تا همین لحظه با افزایش روز افزون محبوبیت روبه‌رو شده‌اند. یکی از دلایل مهم این امر رشد‌های قیمت شدیدی است که در این بازار شکل می‌گیرند. با افزایش قیمت فوق‌العاده بیت کوین طی سال‌های اخیر، رشد تقاضا برای ماینینگ آن نیز بدیهی است اما این پروسه به دلیل پیچیدگی‌های فنی و سرمایه‌بری بالا چشم‌اندازی مناسب برای بسیاری از افراد ندارد. در هر صورت فرایند استخراج بیت کوین یکی از سودآورترین کسب و کار‌های قابل راه‌اندازی است و ما در این مقاله قصد داریم تا به بررسی فرآیند استخراج بیت کوین و چگونگی استخراج بپردازیم پس تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.
استخراج بیت کوین چیست؟
قبل از درک چگونگی استخراج واقعی بیت کوین، درک مفهوم بلاک چین و بیت کوین بسیار مهم است. بیایید به بلاک چین به عنوان یک دفتر کل نگاه کنیم، جایی که تمام تراکنش‌های ارز دیجیتال ثبت میشود. بلاک چین نوعی ساختار داده دیجیتالی و یک دفتر کل است که ثبت تراکنش‌های انجام شده به صورت دیجیتالی را امکان‌پذیر می‌کند و آن را در میان یک شبکه توزیع شده از رایانه‌ها به اشتراک می‌گذارد. به طور خلاصه، بلاک چین راهی برای مستندسازی دیجیتالی داده‌ها در دفتر کل توزیع شده است.
بیت کوین به طور کامل روی یک شبکه بلاک چین ساخته شده است که تمایل دارد تراکنش‌ها را در شبکه عظیمی از رایانه‌ها ذخیره و ثبت کند. هر بلاک، تراکنش‌هایی را ذخیره می‌کند که تنها پس از تایید ماینرها به بلاک چین اضافه می‌شوند و تغییر محتوا ثبت شده در بلاکچین غیر ممکن است.
ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین از فناوری دفتر کل توزیع شده استفاده می‌کنند که یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد فناوری بلاکچین است زیرا تضمین می‌کند هیچ رکوردی نمی‌تواند تغییر کند و بنابراین شفافیت بسیار بهتری از تراکنش‌ها را ارائه می‌دهد. شبکه بلاک چین بیت کوین از جدیدترین تکنیک‌های الگوریتم رمزنگاری SHA-256 استفاده می‌کند که وظیفه تبدیل داده‌ها به یک رشته منحصربه‌فرد از کاراکترها را بر عهده دارد.
استخراج بیت کوین یک فرآیند پیچیده محاسباتی و تکنولوژی برای اعتبارسنجی تراکنش‌های بیت کوین از طریق شبکه بیت کوین است. این مانند فرآیند اعتبارسنجی یک بلاک در شبکه زنجیره‌ای و دریافت پول به صورت بیت کوین است. افرادی که در این فرآیند ماینینگ نقش دارند به عنوان ماینر شناخته می‌شوند. دلیل اینکه آن را «ماینینگ یا استخراج» می‌نامند این است که مانند هر شکل دیگری از منابع طبیعی، تعداد محدودی بیت کوین در دسترس است.
حداکثر مقدار بیت کوینی که می‌توان ایجاد یا استخراج کرد ۲۱ میلیون است. درست مانند استخراج واقعی در استخراج بیت کوین، برای تولید یا ایجاد بیت کوین نیاز به سرمایه‌گذاری و انرژی است. در اینجا، انرژی به شکل انرژی الکتریکی برای استخراج بیت کوین است. ماینرها برای حل پازل‌های هش پیچیده با یکدیگر رقابت می‌کنند که به صورت رمزنگاری برای تأیید بلوک‌های حاوی تراکنش‌ها کدگذاری می‌شوند.
استخراج بیت کوین چیزی شبیه به یک مسابقه حدس زدن مجهول است. در این مسابقه حدس زدن، هر کسی که اولین ماینری باشد که عدد را حدس می‌زند، فرصتی برای به‌روزرسانی دفتر کل تراکنش‌ها در شبکه بلاک چین بیت کوین دارد و همچنین پاداش بیت کوین‌های تازه استخراج شده را دریافت می‌کند. لازم به ذکر است که این حدس زدن اعداد خاص، تماما توسط کامپیوتر انجام میشود؛ بنابراین، هر چه یک کامپیوتر قدرتمندتر باشد در هر ثانیه حدس‌های بیشتری بزند و در نتیجه شانس برنده شدن در این مسابقه را افزایش می‌دهد. استخراج بیت کوین در درجه اول با اهداف زیر انجام میشود:
- به گردش درآوردن بیت کوین‌های جدید و اعتبار بخشیدن به معاملات در حال انجام.
- بررسی جعل و دو بار خرج کردن.
- دفتر کل را به صورت غیر متمرکز نگهداری می‌کند.
استخراج بیت کوین چگونه انجام میشود؟
در این قسمت با تقسیم فرايند استخراج بیت کوین به بخش‌های کوچک‌تر سعی می‌کنیم تا به روش ساده‌تری آن را توضیح دهیم.
مهیا کردن منابع سخت افزاری قدرتمند
قبل از اینکه یک ماینر بتواند استخراج بیت کوین را آغاز کند، باید ریگ‌های خود را از نظر منابع کامپیوتری قدرتمند و سایر ابزارهای خاص برای حل موثر معماهای پیچیده راه اندازی کند. شخص ماینر به عنوان سخت‌افزار استخراج، به واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) با کارت‌های گرافیکی پیشرفته، آرایه درگاه قابل برنامه‌ریزی (FPGA) یا مدار مجتمع با کاربرد خاص (ASIC) برای استخراج کارآمد و مؤثر نیاز دارد.
در حال حاضر، سخت افزار مبتنی بر ASIC پیشرفته‌ترین در نوع خود بوده و قادر به ایجاد مقادیر عظیمی هش در ثانیه است. با این حال، چنین سخت افزار پیشرفته‌ای گران است و نمونه‌های قدرتمند و مشهور آن تا هزاران دلار قیمت دارند.
نصب نرم افزار ماینینگ و کیف پول الکترونیکی
به غیر از الزامات سخت افزاری قدرتمند، ماینرها به نرم افزار خاصی مانند CG miner، XMR miner، multiminer نیاز دارند. بسیاری از این نرم افزارها رایگان هستند و می‌توانند روی کامپیوترهایی با سیستم عامل ویندوز و مک اجرا شوند. هنگامی که نرم افزار به سخت افزار لازم متصل شد، همه چیز برای استخراج بیت کوین آماده است. ماینر همچنین به یک کیف پول الکترونیکی نیاز دارد تا پاداش‌های خود را به صورت بیت کوین ذخیره کند. یک کیف پول‌های بیت کوین مکانی دیجیتال است که ذخیره، انتقال و پذیرش بیت کوین یا سایر ارزهای دیجیتال را تسهیل می‌کند.
پس از مهیا کردن ملزومات سخت افزاری و نرم افزاری نوبت به شروع پروسه ماینینگ می‌رسد. به منظور افزودن موفقیت آمیز یک بلاک، استخراج کنندگان بیت کوین برای حل مسائل ریاضی بسیار پیچیده که نیاز به استفاده از رایانه‌های گران قیمت و مقادیر زیادی برق دارد، رقابت می‌کنند. برای تکمیل فرآیند ماینینگ، ماینرها باید اولین کسانی باشند که به درست یا نزدیک‌ترین پاسخ به سوال برسند. فرآیند حدس زدن عدد صحیح هش به عنوان اثبات کار (Proof of Work) شناخته میشود. ماینرها هش هدف را با حدس زدن تصادفی در سریع‌ترین زمان ممکن حدس می‌زنند که به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد. مشکل تنها زمانی افزایش می‌یابد که ماینرهای بیشتری به شبکه بپیوندند.
پروسه پیدا کردن هش
حال پروسه استخراج توسط ماینرها را به یک مثال ساده توضیح می‌دهیم تا درک آن ساده باشد. بیاید فرض کنیم در مسابقه قرار است تا من به عددی بین ۱ تا ۱۰۰ فکر کنم و آن را روی یک کاغذ نوشته و از دید سه دوست خود پنهان کنم. حال دوستان من باید عدد نوشته شده توسط من را حدس بزنند اما نیازی به حدس دقیق این عدد نیست بلکه اگر اولین نفری باشند که خود عدد یا عددی کمتر از آن را بیان کنند برنده خواهند شد.
فرض کنیم من به عدد ۱۹ فکر می‌کنم. اگر دوست A عدد ۲۱ را حدس بزند بازنده است زیرا ۲۱ بزرگتر از ۱۹ است. اگر دوست B عدد ۱۶ و دوست C عدد ۱۲ را حدس بزند. با اینکه پاسخ هر دو دوست صحیح در نظر گرفته میشود اما نمی‌توان برتری بین پاسخ دوست B و دوست C قائل شد چرا که فقط قرار بود هر شخص عددی کمتر یا مساوی عدد گفته شده را حدس بزند. برای درک بهتر سختی ماینینگ کافیست سوال این مسابقه را به این صورت مطرح کنیم که «من به چه عددی فکر می‌کنم» اما مخاطبین من سه دوست نیستند بلکه از میلیون‌های ماینر احتمالی این سوال پرسیده میشود. همچنین عدد مورد نظر یک عدد بین ۱ تا ۱۰۰ نیست بلکه به عددی به صورت ۶۴ رقمی هگزادیسمال فکر می‌کنم. حال می‌توانید تصویری از سختی فرایند استخراج بیت کوین داشته باشید.
اگر پاسخ صحیح دو یا چند ماینر به طور همزمان اتفاق بیافتد سیستم در کار خود دچار خطا میشود. از نظر اکوسیستم بیت کوین، پاسخ‌های همزمان اغلب اتفاق می‌افتد، اما در پایان روز، تنها یک پاسخ برنده می‌تواند وجود داشته باشد. هنگامی که چندین پاسخ به طور همزمان ارائه میشود که مساوی یا کمتر از عدد مورد نظر است، شبکه بیت کوین با اکثریت ساده (۵۱٪) تصمیم می‌گیرد که کدام ماینر را مورد احترام قرار دهد.
به طور معمول، این ماینر است که بیشترین کار را انجام داده یا به عبارت دیگر، کسی که بیشترین تراکنش‌ها را تأیید می‌کند. بلاک بازنده به یک «بلاک یتیم» تبدیل میشود. بلاک‌های یتیم آن‌هایی هستند که به بلاک چین اضافه نمی‌شوند. استخراج کنندگانی که با موفقیت مشکل هش را حل می‌کنند، اما اکثر تراکنش‌ها را تأیید نکرده‌اند نمی‌توانند پاداش آن بلاک را دریافت کنند.
عدد هگزادسیمال 64 رقمی چیست؟
در اینجا نمونه‌ای از چنین عددی آورده شده است:
000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee
عدد بالا دارای 64 رقم است و به اندازه کافی ساده به نظر می‌رسد. همانطور که احتمالا متوجه شده‌اید، این عدد نه تنها از اعداد، بلکه از حروف الفبا نیز تشکیل شده است اما دلیل این موضوع چیست. برای درک اینکه این حروف در وسط اعداد چه می‌کنند، قصد داریم تا به تشریح کلمه «هگزادسیمال» بپردازیم.
سیستم اعشاری از فاکتورهای ۱۰۰ به عنوان پایه خود استفاده می‌کند (به عنوان مثال، 1٪ = 0.01). این به نوبه خود به این معنی است که هر رقم از یک عدد چند رقمی ۱۰۰ احتمال دارد، از صفر تا ۹۹. در محاسبات، سیستم اعشاری به پایه ۱۰ یا صفر تا نه ساده شده است.
از سوی دیگر، هگزادسیمال به معنای پایه ۱۶ است زیرا «هگز» از کلمه یونانی برای شش و «دکا» از کلمه یونانی برای ۱۰ گرفته شده است. در یک سیستم هگزادسیمال، هر رقم ۱۶ احتمال دارد؛ اما سیستم عددی ما فقط ۱۰ روش برای نمایش اعداد (صفر تا نه) ارائه می‌دهد. به همین دلیل است که باید حروف به طور خاص یعنی حروف A، B، C، D، E و F را نیز اضافه کنید. اگر در حال استخراج بیت کوین هستید، نیازی به محاسبه ارزش کل آن عدد 64 رقمی (هش) ندارید.
اعداد هگزادسیمال ۶۴ رقمیچه ارتباطی با استخراج بیت کوین دارد؟
مثالی که در آن عدد ۱۹ را به ۳ دوست پیشنهاد دادیم و از آن‌ها خواستیم تا آن را حدس بزنند را به خاطر آورید. در اصطلاح استخراج بیت کوین، آن عدد استعاری نامشخص در پاکت، هش هدف نامیده میشود. کاری که ماینرها با آن سخت افزارهای بزرگ و ده‌ها فن خنک‌کننده انجام می‌دهند حدس زدن هش هدف است. ماینرها این حدس‌ها را با تولید تصادفی هر چه بیشتر نانس (nonce) در سریع‌ترین زمان ممکن انجام می‌دهند.nonce مخفف «عدد فقط یک بار استفاده میشود» است و کلید تولید این اعداد هگزادسیمال 64 بیتی است که مدام ذکر میشود. در استخراج بیت کوین، یک nonce دارای 32 بیت است که بسیار کوچک‌تر از هش است که 256 بیت است. اولین ماینری که نانس هش کمتر یا مساوی با هش هدف تولید می‌کند، برای تکمیل آن بلوک پاداش داده میشود و 6.25 بیت کوین به او تعلق می‌گیرد.
روی کاغذ شما می‌توانید با چرخاندن ۶۴ بار یک قالب ۱۶ وجهی برای رسیدن به اعداد تصادفی به همان هدف دست یابید، اما چرا روی زمین می‌خواهید این کار را انجام دهید؟
اسکرین شات زیر که از سایت Blockchain.info گرفته شده و ممکن است به شما کمک کند همه این اطلاعات را در یک نگاه جمع آوری کنید. شما به خلاصه‌ای از تمام اتفاقاتی که هنگام استخراج بلوک شماره 490163 افتاد نگاه می‌کنید. nonce که هش «برنده» را ایجاد کرد 731511405 بود. هش هدف در بالا نشان داده شده است. اصطلاح “Relayed by AntPool” به این واقعیت اشاره دارد که این بلوک خاص توسط AntPool، یکی از موفق‌ترین استخرهای ماینینگ تکمیل شده است. همانطور که در اینجا مشاهده می‌کنید، سهم آن‌ها در جامعه بیت کوین این است که ۱۷۶۸ تراکنش را برای این بلوک تایید کردند.
چگونه هش هدف را حدس بزنیم؟
همه هش‌های هدف با رشته‌ای از صفرهای ابتدایی شروع می‌شوند. حداقل هدف وجود ندارد، اما حداکثر هدف تعیین شده توسط پروتکل بیت کوین وجود دارد. هیچ هدفی نمی‌تواند بزرگتر از این عدد باشد:
00000000ffff000000000000000000000000000000000000000000000000000
هش برنده برای ماینر بیت کوین، هشی است که حداقل تعداد صفرهای اصلی را که با سختی استخراج تعریف شده است، داشته باشد. در تصویر زیر چند نمونه از هش‌های تصادفی‌سازی شده و معیارهایی برای موفقیت ماینر وجود دارد:
برای یافتن چنین مقدار هش، باید یک ریگ ماینینگ سریع تهیه کنید یا اگر واقع بین‌تر باشیم، به یک استخر استخراج بپیوندید (گروهی از استخراج کنندگان بیت کوین که قدرت محاسباتی خود را ترکیب کرده و بیت کوین استخراج شده را تقسیم می‌کنند). استخرهای ماینینگ با باشگاه‌های پاوربال قابل مقایسه هستند که اعضای آن به‌طور انبوه بلیت‌های بخت‌آزمایی را خریداری می‌کنند و توافق می‌کنند هر برنده‌ای را به اشتراک بگذارند. امروزه اکثر بیت کوین‌ها بیشتر توسط استخرهای استخراج ماین می‌شوند تا ماینرهای شخصی.
به عبارت دیگر، پیدا کردن هش درست به معنای واقعی کلمه فقط یک بازی اعداد است. شما نمی‌توانید الگو را حدس بزنید یا بر اساس هش‌های هدف قبلی، آن را پیش‌بینی کنید. در سطوح دشواری امروزی، شانس یافتن مقدار برنده برای یک هش، یک در ده تریلیون است. اگر قصد آن را دارید تا به صورت منفرد ماینینگ کنید حتی با یک دستگاه ماینینگ فوق‌العاده قدرتمند، شانس بزرگی ندارید.
چه تجهیزاتی برای استخراج بیت کوین نیاز است؟
در این قسمت از آموزش استخراج بیت کوین به تجهیزات مورد نیاز برای استخراج بیت کوین می‌پردازیم. با اینکه در اوایل شکل‌گیری بیت کوین افراد می‌توانستند تنها با استفاده از کامپیوترهای خانگی مقدار زیادی بیت کوین را استخراج کنند اما این موضوع دیگر قابل انجام نیست. یکی از دلایل این امر تغییر سطح دشواری استخراج بیت کوین در طول زمان است.
به منظور اطمینان از عملکرد روان بلاک چین و پردازش و تأیید تراکنش‌ها، شبکه بیت کوین قصد دارد هر ۱۰ دقیقه یک بلوک تولید کند. با این حال، اگر ۱ میلیون ریگ ماینینگ برای حل مشکل هش رقابت کنند، احتمالا سریع‌تر از سناریویی که در آن ۱۰ ریگ ماینینگ روی همان مشکل کار می‌کنند، به راه حلی دست خواهند یافت. به همین دلیل، بیت کوین برای ارزیابی و تنظیم سختی استخراج در هر ۲۰۱۶ بلاک یا تقریباً هر دو هفته یکبار طراحی شده است.
وقتی قدرت محاسباتی بیشتری برای استخراج بیت کوین وجود داشته باشد، سطح دشواری استخراج افزایش می‌یابد تا تولید بلوک در نرخ ثابتی حفظ شود. قدرت محاسباتی کمتر به معنای کاهش سطح دشواری است. با اندازه شبکه امروزی، استخراج بیت کوین از رایانه شخصی تقریباً به طور قطع راه به جایی نخواهد برد.
همانطور که پیش‌تر گفته شد، برای استخراج رقابتی، ماینرها اکنون باید روی تجهیزات کامپیوتری قدرتمندی مانند واحد پردازش گرافیکی (GPU) یا به طور جدی‌تر روی یک ASIC سرمایه گذاری کنند. هزینه تأمین این دستگاه‌ها می‌تواند از ۵۰۰ تا۱۰ها هزار دلار متغیر باشد. برخی از ماینرها (به ویژه ماینرهای اتریوم) کارت‌های گرافیک را به عنوان راهی کم هزینه برای انجام عملیات استخراج استفاده می‌کنند.
امروزه سخت افزار استخراج بیت کوین تقریباً به طور کامل از ماشین‌های ASIC تشکیل شده است که در این مورد به طور خاص تنها یک کار را انجام می‌دهند؛ استخراج بیت کوین! ASICهای امروزی بسیار قدرتمندتر از CPU یا GPU هستند و هر چند ماه یک بار با توسعه و استقرار تراشه‌های جدید، هم قدرت هش و هم کارایی انرژی بیشتری به دست می‌آورند. ماینرهای امروزی می‌توانند تقریباً ۲۰۰ TH/s با تنها ۲۷.۵ ژول در هر تراهش تولید کنند.
چه کسانی می‌توانند بیت کوین استخراج کنن؟
شبکه بیت کوین به نوعی طراحی شده است تا هر کس که بخواهد بتواند به یک تایید کننده تراکنش و ماینر در آن تبدیل شود. همانطور که گفته شد در ابتدا استخراج به صرفه بیت کوین توسط کامپیوترهای شخصی و کارت‌های گرافیک به سادگی قابل انجام بود اما با گذر زمان و پیچیده‌تر شدن این پروسه نیاز به دستگاههای بسیار قدرتمند‌تری به نام ASIC است.
چیزی که افراد را هنگام روی آوردن به استخراج بیت کوین منصرف می‌کند پیچیدگی‌های فنی پروسه استخراج بیت کوین نیست بلکه عوامل جانبی است که کار را سخت می‌کند. دستگاههای ASIC با صدای بسیار بلندی کار می‌کنند پس قطعا استقرار آن‌ها در واحدهای مسکونی تقریبا غیر ممکن است. همچنین این تراشه‌ها به دلیل تولید حرارت و مصرف انرژی بالایی که دارند نیاز به استقرار سیستم‌های تهویه مناسب برای عملکرد مطلوب دارند.
در کنار این موضوع، هزینه‌های مربوط به مصرف برق این دستگاه‌ها و قوانین هر کشور در مورد استقرار دستگاههای ماینر یکی دیگر از مشکلات پیش رو برای افرادی است که قصد استخراج بیت کوین را دارند. به طور خلاصه می‌توان گفت که دست‌وپنجه نرم کردن با عواملی مانند مصرف برق، قوانین محلی و کشور، استخدام نیرو انسانی، تأمین محلی مناسب برای استقرار ماینرها و تقبل استهلاک دستگاههای ماینر از مشکلات پیش رو یک استخراج کننده بیت کوین است.
سوالات متداول
1- ماینینگ بیت کوین چیست؟
استخراج بیت کوین یک فرآیند پیچیده محاسباتی و تکنولوژی برای اعتبارسنجی تراکنش‌های بیت کوین از طریق شبکه بیت کوین است.
2- سود حاصل از ماینینگ بیت کوین چقدر است؟
شبکه بیت کوین به ازای استخراج هر بلاک تعداد مشخصی (در زمان نگارش این مطلب ۶.۲۵) بیت کوین به هر ماینر ارائه می‌کند.
3- آیا امکان استخراج بیت کوین توسط کامپیوتر شخصی و لپ‌تاپ وجود دارد؟
درست است که از لحاظ تئوری این امکان وجود دارد اما با توجه به حضور دستگاههای قدرتمند ASIC موجود در اکوسیستم بیت کوین، شانس دریافت پاداش یک بلاک توسط کامپیوتر شخصی صفر است.
4- آیا هر شخصی می‌تواند اقدام به استخراج بیت کوین کند؟
بله. روی کاغذ این امکان وجود دارد تا هر شخصی اقدام به استخراج بیت کوین کند اما برای استخراج به صرفه آن نیاز به سرمایه‌گذاری بزرگ و فراهم آوردن شرایط زیرساختی مناسب برای ماینرها خواهید داشت.
کلام پایانی
از زمان به وجود آمدن بیت کوین توسط ساتوشی ناکاموتو و استخراج اولین بلاک این شبکه با نام «بلاک جنسیس» عملا کسب‌وکار استخراج بیت کوید کلید خورد. در ابتدای کار به دلیل قیمت پایین بیت کوین و کم بود مشارکت کنندگان یا همان ماینرها در شبکه، استخراج بیت کوین کار سختی نبود و هر شخص با استفاده از یک کامپیوتر شخصی می‌توانست تا مقادیر قابل توجهی از بیت کوین را استخراج کند. در ادامه با افزایش قیمت بیت کوین، عطش استخراج کنندگان برای دریافت بیت کوین بیشتر فزونی گرفت و اقدام به استقرار دستگاههای قدرتمندتر و پیشرفته‌تر کردند. در این مطلب به طور کامل به این موضوع پرداختیم که استخراج بیت کوین چیست و استخراج بیت کوین چگونه انجام میشود. در اینکه کسب و کار استخراج بیت کوین یک کسب و کار سودآور است شکی نیست اما مانند تمامی کسب و کارها ریسک‌های مربوط به خود را به همراه دارد و در صورت تمایل به ورود به این کسب و کار باید تمامی جوانب را به‌خوبی سنجید تا دچار زیان نشویم.
