كيف يعمل تعدين البيتكوين

تعدين البيتكوين هو عملية اكتشاف كتل جديدة، والتحقق من المعاملات وإضافتها إلى بلوكتشين البيتكوين. لكن ماذا يعني ذلك؟ وكيف يعمل؟

بالمعنى التقليدي يتضمن تعدين البيتكوين نفس الخطوات المتبعة في اكتشاف الموارد المعدنية، وهي تتطلب كميات هائلة من الطاقة والوقت والمال للكشف عن شيء ما قبل أن يفعله الآخرون. حيث يستخدم معدنين الذهب الآلات الثقيلة للعثور على الذهب، يستخدم معدنين البيتكوين أجهزة كمبيوتر قوية لاكتشاف كتل جديدة لإضافتها إلى بلوكتشين البيتكوين

في كل مرة يتم فيها اكتشاف كتلة جديدة، يمنح المعدن الناجح الحق في ملء تلك الكتلة ببيانات المعاملات الجديدة. في مقابل تكريس الوقت والموارد لأداء هذه المهمة، يتلقى المعدن الفائز مبلغا من عملة البيتكوين المصنوعة حديثا والمعروفة باسم “مكافأة الكتلة” بالإضافة إلى أي رسوم مرتبطة بالمعاملات التي يقومون بتخزينها في الكتل الجديدة.

عملية التعدين هي كيفية إضافة بيانات المعاملات الجديدة إلى بلوكتشين البيتكوين والتحكم في كيفية دخول عملات البيتكوين الجديدة في التداول.

كيف يكتشف معدن البيتكوين كتل جديدة؟

من أجل التحقق من المعاملات الجديدة وإضافتها إلى البلوكتشين، يجب على المعدنين التنافس مع بعضهم البعض باستخدام معدات حاسوب مخصصه لعملية التعدين. يستخدمون معداتهم لإنشاء رموز ذات طول ثابت تعرف باسم التجزئة (hashes) من أجل اكتشاف الكتلة التالية، يجب على المعدنين إنشاء تجزئة تحتوي على عدد مساوي أو أعلى من الهدف.

تجزئة الهدف عبارة عن رمز سداسي عشري مكون من 64 رقم (يتألف من الأرقام من 0 الى 9 والحروف من A إلى F) يحاول جميع المعدنين الوصول إلى ما رقم ادنى منه من أجل اكتشاف الكتلة التالية.

كنقطة بداية يأخذ جميع المعدنين البيانات من الكتلة السابقة، والمعروفة باسم رأس الكتلة (block header) والتي تحتوي على أشياء مثل الطابع الزمني للكتلة، وتجزئة بيانات الكتلة السابقة، ومساحة فارغة تعرف باسم “تشفير nonce” تم وضع معظم البيانات الموجودة في رأس الكتلة، مما يعني أنه لا يمكن تغييرها، باستثناء البيانات غير القابلة للتغيير. أما كلمة nonce فهو رقم يستخدم مرة واحدة فقط وايضا يعتبر جزء من رأس الكتلة السابق الذي يسمح للمعدنين بتعديله. 

الجزء الصعب هو أنه يتم إنشاء التجزئة بشكل عشوائي تماما، مما يعني أنه من المستحيل على المعدنين معرفة ما ستكون عليه التجزئة قبل أن يقوموا بإنشائها. لذلك فهي مجرد حالة من التجربة (الصح والخطأ).

هذا هو السبب في أن المعدنين يشترون أجهزة الكمبيوتر كثيفة الاستهلاك للطاقة، ولا سيما أجهزة التعدين التي تسمى ASIC فهي يمكنها توليد تريليونات من التجزئة في الثانية.

طريقة سهلة للتفكير في تعدين البيتكوين هي تخيل أن كل كتلة جديدة عبارة عن صندوق كنز به قفل مركب عليه. للحصول على مكافأة كتلة البيتكوين المجانية بالداخل والفوز بالحق في إضافة بيانات معاملات جديدة إليها (وتحصيل الرسوم المرتبطة بها)، عليك الاستمرار في تدوير إحدى عجلات الأرقام الموجودة على القفل (nonce) حتى تكسر المجموعة ( تجزئة الهدف).

فيما يلي مثال على الشكل الذي قد تبدو عليه التجزئة المستهدفة:

0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee

ما هي التجزئة أو الهاش (hash)

التجزئة هي وظيفة رياضية رقمية تقوم بتحويل أي رسالة أو إدخال بيانات إلى رمز ذي طول ثابت. فكر في الأمر على أنه تقنية تشفير حيث يتم نقل الرسائل رياضيا إلى سلسلة من الأرقام والحروف ذات الطول الثابت.

يتم تحديد المدخلات بشكل يصعب تخمينه. على سبيل المثال، فإن تجزئة كلمة “Arabmarketcap” ستكون بنفس طول تجزئة النصف الكامل لكتاب هاري بوتر.

صعوبة تعدين البيتكوين

من الأشياء المهمة التي يجب معرفتها عن البيتكوين أنه عندما أنشأ ساتوشي ناكاموتو البروتوكول، قاموا ببرمجته في وقت اكتشاف الكتلة المستهدفة لمدة 10 دقائق. هذا يعني أنه من المفترض أن يستغرق المعدن حوالي 10 دقائق لإنشاء الكود الفائز بنجاح لاكتشاف الكتلة التالية.

إذن كيف تضمن الشبكة اكتشاف كتل جديدة كل 10 دقائق؟

يتمتع بروتوكول البيتكوين بالقدرة على زيادة أو تقليل تعقيد عملية التعدين تلقائيا اعتمادا على مدى سرعة أو بطء العثور على الكتل.

كل أسبوعين، يقوم بروتوكول البيتكوين تلقائيا بضبط التجزئة المستهدفة لجعل العثور على الكتل أكثر صعوبة أو أسهل على المعدنين. إذا استغرق الأمر وقتا طويلا (أكثر من 10 دقائق). وبشكل أكثر تحديدا، سيزيد البروتوكول أو ينقص عدد الأصفار في المقدمة. قد لا يبدو هذا كثير، ولكن مجرد إضافة صفر واحد إلى تجزئة الهدف يجعل من الصعب فك تشفيره، والعكس صحيح.