استخراج بیت کوین (Bitcoin mining) – تعریف علمی و تخصصی
استخراج یکی از مفاهیم بنیادی ارزهای رمزنگاری شده‌ای همچون بیت کوین است که شبکه‌شان از الگوریتم اجماع اثبات کار پیروی می‌کند. در این نوشتار به بیان معنی و مفهوم استخراج بیت کوین و همچنین مفاهیمی همچون هش می‌پردازیم.
هنگامی که تراکنشی در شبکه بیت کوین انجام میشود و مقداری بیت کوین از یک شخص به شخص دیگری منتقل میشود، حدود ۱۰ دقیقه برای تایید این تراکنش زمان صرف میشود. در مدت این ۱۰ دقیقه استخراج‌کننده‌های زیادی از سراسر دنیا بر روی کد هش (Hash) بلوکی که این تراکنش در آن وجود دارد کار می‌کنند و در صورتی که این استخراج‌کننده‌ها بتوانند کد هش بلوک مورد نظر را حدس بزنند، تراکنش‌های موجود در آن بلوک تایید میشود و مقداری بیت‌کوین به استخراج‌کننده‌ای که آن کد را حدس زده است پاداش داده میشود. بیت کوینی که از طرف شبکه به استخراج کننده یا ماینر اهدا میشود، برای کسی نیست و استخراج‌کننده اولین مالک آن محسوب میشود. به همین دلیل به این عمل استخراج می‌گویند.
کد هش چیست؟
هنگامی که کاربران اطلاعاتی بر روی شبکه بیت کوین ایجاد می‌کنند (تراکنش انجام می‌دهند)، این اطلاعات بر روی یک بلوک جدید از یک شبکه بلاک چین قرار می‌گیرند. شبکه برای هر بلوک یک کد رمز ایجاد می‌کند. این کد رمز با استفاده از اطلاعات درون بلوک و استفاده از کدهای بلوک‌های قبلی و پارامترهای دیگری که موسس شبکه تعیین کرده تولید میشود، به کد رمز تولید شده برای هر بلوک کد هش آن بلوک گفته میشود (برای متوجه شدن مفهوم بلاک چین اینجا را بخوانید).
یک ماینر چه محاسباتی را برای استخراج بیت کوین انجام می‌دهد؟
وظیفه یک ماینر این است که کد هش یک بلوک جدید را حدس بزند و صحت تراکنش‌های موجود در آن بلوک را تایید کند. در هر بلوک از شبکه بیت کوین یک مگابایت تراکنش جای می‌گیرد و هر استخراج کننده با حدس کد هش آن بلوک جدید، علاوه بر آنکه چند بیت کوین از شبکه پاداش می‌گیرد، کارمزدی را که کاربران برای انجام تراکنش‌های آن بلوک پرداخته‌اند را نیز دریافت می‌کند (نرخ کارمزدهای انتقال بیت کوین متفاوت است)، در سال ۲۰۰۹ و هنگام تاسیس بیت کوین، استخراج‌کننده‌ها می‌توانستند با CPU یک کامپیوتر معمولی کدهای هش را حدس بزنند و به راحتی بیت کوین استخراج کنند، اما با افزایش کاربران بیت کوین و افزایش تعداد استخراج کنندگان، فرمول‌بندی کدهای هش سخت‌تر شد و پس از آن استخراج کنندگان برای حدس این کد باید از کامپیوترهایی با قدرت پردازش بسیار بالاتر استفاده می‌کردند.
کد هش که در شبکه بیت‌کوین مورد استفاده قرار می‌گیرد، یک کد ۶۴ رقمی هگزادسیمال است، این کد ۶۴ رقمی شکلی مانند کد زیر دارد:
c708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df589dd
همانطور که می‌بینید، در ترکیب این کد حروف الفبا نیز وجود دارد. این موضوع به این علت است که یک کد هگزادسیمال می‌تواند تا عدد ۱۶ را در خود داشته باشد، اما سیستم فقط قادر به تشخیص اعداد ۰ تا ۹ است. به همین دلیل برای آنکه ارزش اعداد بزرگتر از ۹ را نیز تعریف کنیم، به ترتیب از حروف الفبای a،b،c،d،e،f استفاده می‌کنیم؛ یک استخراج‌کننده نیازی ندارد که کدی برابر با این کد را حدس بزند و حتی اگر کدی با ارزش پایین‌تر از این کد را نیز حدس بزند، کار او مورد قبول است.
هر استخراج کننده بابت حدس کد درست چند بیت کوین پاداش دریافت می‌کند؟
در ابتدای شروع کار بیت کوین در سال ۲۰۰۹ این پاداش ۵۰ بیت‌کوین بود، اما از آن‌جا که قانون سیستم بر این است که هر چهار سال پاداش استخراج بیت کوین به نصف کاهش یابد، این پاداش در سال ۲۰۱۲ به ۲۵ بیت‌کوین رسید و در سال ۲۰۱۶ نیز به ۱۲.۵ بیت‌کوین بابت حل هر بلوک کاهش یافت و در سال ۲۰۲۰ نیز این مقدار به ۶.۲۵ بیت کوین کاهش خواهد یافت. هر استخراج‌کننده علاوه بر پاداشی که از سیستم استخراج دریافت می‌کند، کارمزد تراکنش‌های موجود در آن بلوک را نیز دریافت می‌کند، به همین دلیل پیش‌بینی میشود با کاهش پاداش بیت‌کوین در سال‌های آینده، بیشتر استخراج‌گران به دنبال تایید تراکنش‌هایی باشند که کارمزد بیشتری را پرداخت کرده باشند.
استخراج بیت کوین چه هزینه‌هایی برای استخراج کننده دارد؟
به دلیل حجم بالا و پیچیده محاسباتی که در استخراج بیت کوین مطرح است، باید از یک سیستم کامپیوتری بسیار سریع و پیشرفته استفاده کرد، زیرا در حال حاضر استخراج بیت کوین با یک کامپیوتر معمولی شاید سال‌ها به طول بینجامد. استخراج‌کننده‌ها در ابتدا از متصل کردن گرافیک‌های مخصوص بازی به یکدیگر، یک سیستم پردازشی قوی از GPUها می‌ساختند و اقدام به استخراج بیت کوین می‌کردند. اما این وسیله برق زیادی مصرف می‌کرد، بسیار داغ می‌شد و مشکلات زیادی با خود به همراه داشت. تا آنکه با پیشرفت کار استخراج بیت کوین پردازنده‌های بسیار قوی به نام ASIC تولید شدند. این پردازنده‌ها به صورت اختصاصی برای استخراج بیت کوین تولید شده‌اند و برخی از این پردازنده‌ها قادرند تا یک ترابایت هش در ثانیه را پردازش کنند. طبیعی است که هر چه قدرت سیستمی که یک استخراح کننده استفاده می‌کند، بیشتر باشد و بتواند تعداد هش بیشتری را در ثانیه پردازش کند، قیمت آن سیستم نیز بالاتر می‌رود، به طوری که تهیه یک سیستم مناسب برای یک استخراج کننده می‌تواند بین ۵۰۰ تا ۱۰ هزار دلار هزینه داشته باشد.
موضوع دیگری که در هزینه استخراج بسیار مهم است، هزینه برقی است که برای راه اندازی سیستم‌های کامپیوتری استفاده میشود. سیستم‌های کامپیوتری پیشرفته بسیار پرمصرف هستند و برای خنک کردن آنها باید از فن‌های بزرگی استفاده کرد. این سیستم‌ها باید مدت بسیار زیادی به منظور استخراج بیت کوین روشن باشند و همین قضیه می‌تواند باعث مصرف انرژی بسیار بالایی شود که موجب بالا رفتن شدید هزینه برق میشود.
برای آنکه متوجه شوید که آیا استخراج بیت‌کوین با در نظر گرفتن نرخ هزینه برق در منطقه شما و سرعت پردازش هش سیستم شما، سودآور است یا خیر، می‌توانید از ماشین حساب ماینینگ فینمگ استفاده کنید.
آیا پاداش تشخیص صحیح کد یک بلوک جدید به همه استخراج‌کنندگان تعلق می‌گیرد؟
جواب منفی است. فقط یکی از استخراج کنندگان که سریع‌تر از دیگران این کد را تشخیص دهد، موفق به استخراج بیت‌کوین خواهد شد و بنابراین به سایر استخراج کنندگان که کد را دیرتر تشخیص داده‌اند، پاداشی تعلق نمی‌گیرد. در صورتی که دو استخراج‌کننده به صورت همزمان به جواب برسند، پاداش بنابر قانون ۵۱ درصد به استخراج‌کننده‌ای تعلق می‌گیرد که سابقه استخراج بیشتری داشته باشد. پس از این قضیه می‌توان نتیجه گرفت که استخراج بیت‌کوین، علاوه بر آنکه به تجهیزات نیاز دارد، به شانس نیز وابسته است و ممکن است یک استخراج‌کننده پس از صرف مدت زیادی وقت و انرژی به هیچ چیز دست نیابد.
استخر استخراج (mining pool) چیست؟
یک نوع استراتژی برای استخراجِ سریع‌تر وجود دارد، به این صورت که تعدادی استخراج‌کننده با یکدیگر شبکه‌ای به نام استخر استخراج تشکیل می‌دهند و با یکدیگر توافق می‌کنند بیت کوینی را که استخراج می‌کنند با یکدیگر قسمت کنند. تشکیل این شبکه‌ها علاوه بر افزایش شانش استخراج، موجب افزایش سرعت استخراج نیز میشود و روش موثری برای استخراج است. سایت‌های زیادی وجود دارند که می‌توان در آنها عضو شد و از mining pool های موجود در آنها، برای پیوستن به سایر استخراج کنندگان استفاده کرد. لیستی از این سایت‌ها را می‌توانید در اینجا ببینید.
استخراج ابری (Cloud Mining) چیست؟
اگر می‌خواهید از استخراج‌کنندگان بیت‌کوین باشید، اما به علت به صرفه نبودن هزینه برق و خرید سیستم قادر به انجام این‌کار را نیستید، می‌توانید از استخراج ابری استفاده کنید. شرکت‌هایی وجود دارند که به معدن بیت کوین مشهورند و در واقع ساختمان‌هایی عظیمی هستند که تعداد بسیار زیادی کامپیوتر در آن وجود دارد و شما می‌توانید با پرداخت کارمزدی (که غالبا کم هم نیست) در این معدن‌ها عضو شده و به وسیله‌ی اتصال از راه دور به کامپیوترهای این مجموعه، اقدام به استخراج بیت‌کوین کنید. البته استفاده از این روش همیشه به صرفه نیست.
در حال حاضر چند بیت کوین استخراج شده است و سقف استخراج بیت کوین چقدر است؟
در حال حاضر بیش از ۱۸ میلیون بیت کوین از ۲۱ میلیون بیت کوین موجود در شبکه استخراج شده است، و تنها ۳ میلیون بیت‌کوین به صورت استخراج نشده باقی مانده است. پیش‌بینی میشود آخرین بیت کوین در سال ۲۰۴۰ استخراج شود. پروسه استخراج به دلیل نصف شدن یا هاوینگ پاداش استخراج بیت‌کوین در هر چهار سال، کندتر میشود.
اگر تمام بیت کوین‌ها استخراج شود، چه بر سر بیت کوین می‌آید؟
اگر تمام بیت‌کوین‌ها استخراج شوند، باز هم شبکه بیت کوین و مبادلات آن پا بر جا خواهد بود و مساله‌ای برای آن پیش نخواهد آمد، اما استراتژی استخراج کنندگان به سمت حل بلوک تراکنش‌هایی با کارمزد بالاتر خواهد رفت. به همین دلیل امکان دارد در آن زمان، نرخ کارمزد انتقال در شبکه بیت‌کوین افزایش یابد.
پاداش به استخراج‌کننده‌ها چه سودی برای شبکه بیت کوین دارد؟
استخراج‌کننده‌ها علاوه بر آنکه موجب تولید بیت‌کوین‌های جدید می‌شوند، بر تراکنش‌های شبکه نیز نظارت می‌کنند و باعث می‌شوند انتقال بیت کوین در این شبکه به صورت امن و بدون تقلب صورت گیرد. بنابراین متوجه می‌شویم که استخراج‌کنندگان نقش کلیدی در بقای شبکه بیت کوین دارند.