كيف تعمل تعدين البيتكوين؟

1. دليل العمل (PoW)

تستخدم بيتكوين آلية توافق تسمىبرهان العمل (PoW). يتطلب هذا الآلية من العمالقة حل الألغاز الرياضية المعقدة لتحقق صحة المعاملات وإنشاء كتل جديدة. يحصل أول عامل على حل اللغز على إضافة الكتلة التالية إلى سلسلة الكتل ويتم مكافأته بالبتكوين المطبوعة حديثًا ورسوم المعاملات.

2. عملية التعدين

1. حوض المعاملات:
   • عندما يقوم المستخدمون بإرسال البيتكوين، يتم بث هذه المعاملات إلى شبكة البيتكوين وجمعها في مجموعة من المعاملات غير المؤكدة تسمى mempool.

• عندما يرسل المستخدمون بيتكوين، يتم بث هذه المعاملات إلى شبكة البيتكوين وجمعها في مجموعة من المعاملات غير المؤكدة تُسمىميمبول.

1. إنشاء الكتلة:
   • يختار المنقبون المعاملات من حوض الذاكرة ويقومون بتجميعها في كتلة مرشحة. تحتوي كل كتلة على مجموعة من المعاملات، وإشارة إلى الكتلة السابقة (عبر تجزئتها)، ورقم خاص يُسمى رقم التراكم.

• يختار المُنقبون المعاملات من مجموعة المعاملات المعلقة ويقومون بتجميعها في كتلة مرشحة. تحتوي كل كتلة على مجموعة من المعاملات، وإشارة إلى الكتلة السابقة (عبر هاشها)، ورقم خاص يُسمىرقم عشوائي.

1. حساب التجزئة:
   • يستخدم المُنقبون وظيفة التجزئة الكريبتوغرافية SHA-256 لإنشاء تجزئة في رأس الكتلة. يجب أن تلبي التجزئة هدفًا محددًا، وهو رقم يجب أن يكون دون عتبة معينة يتم تحديدها من قبل الشبكة. يتم تعديل هذا الهدف كل 2016 كتلة (تقريبًا كل أسبوعين تقريبًا) للحفاظ على وقت الكتلة لحوالي 10 دقائق.

• يستخدم المُنقبون وظيفة التجزئة الهاش SHA-256 لإنشاء تجزئة لرأس الكتلة. يجب أن تلبي التجزئة هذه هدفًا محددًا، وهو عدد يجب أن يكون أقل من عتبة معينة تحددها الشبكة. يتم تعديل هذا الهدف كل 2016 كتلة (تقريبًا كل أسبوعين) للحفاظ على وقت الكتلة حوالي 10 دقائق.

1. ضبط عدم الرد:
   • يقوم المنقبون بضبط الرقم غير المصرفي في رأس الكتلة وإعادة حساب الهاش مرارًا حتى يجدوا هاش يفي بالهدف. هذه العملية مكثفة حسابيًا وتتطلب طاقة معالجة كبيرة.

• يقوم المُنقبون بضبط الرقم العشوائي في رأس الكتلة وإعادة حساب العُملية التشفيرية مرارًا حتى يجدوا تشفيرًا يفي بالهدف. هذه العملية مكثفة حسابيًا وتتطلب قدرات معالجة كبيرة.

1. التحقق من الكتلة،
   • بمجرد أن يجد الألغام تجمعًا صالحًا، يبثون الكتلة إلى الشبكة. تحقق العقد الأخرى من صحة الكتلة عن طريق التحقق من الهاش والمعاملات الموجودة فيها. إذا كانت الكتلة صالحة، يتم إضافتها إلى سلسلة الكتل.

• بمجرد أن يجد المُنقب هاش صالح، يُبث الكتلة إلى الشبكة. تقوم العُقد الأُخرى بالتحقق من صِحة الكتلة عن طريق التحقق من الهاش والمعاملات التي تحتويها. إذا كانت الكتلة صالحة، يتم إضافتها إلى سلسلة الكتل.

1. مكافأة،
   • يتم مكافأة العامل الذي يضيف كتلة جديدة بنجاح إلى سلسلة الكتل بالبيتكوين الموردة حديثًا (حاليًا 6.25 بيتكوين لكل كتلة) وأي رسوم معاملة مرتبطة بالمعاملات في الكتلة. يتم تقليص هذه المكافأة إلى النصف تقريبًا كل أربع سنوات في حدث يُسمىتقسيم بيتكوين.

• يتم مكافأة العامل الذي يضيف بنجاح كتلة جديدة إلى سلسلة الكتل ببيتكوين جديدة (حاليا 6.25 بيتكوين لكل كتلة) وأي رسوم معاملات مرتبطة بالمعاملات في الكتلة. تُقطع هذه المكافأة إلى النصف تقريبًا كل أربع سنوات في حدث يُسمى تقسيم البيتكوين.

3. صعوبة التعدين

• آلية التعديل: تعديل صعوبة الألغاز الرياضية كل 2016 كتلة لضمان أن الوقت المتوسط للعثور على كتلة جديدة يبقى حوالي 10 دقائق. يضمن هذا الآلية التكيفية أن يمكن للشبكة التعامل مع التغييرات في قوة التعدين دون أن تتسبب في تقلبات كبيرة في أوقات الكتل.

4. أجهزة التعدين

• ASICs: يتطلب تعدين البيتكوين الأجهزة المتخصصة المسماة بالدوائر المتكاملة ذات الغرض التطبيقي (ASICs). تم تصميم هذه الأجهزة خصيصًا لعملية التعدين وهي أكثر كفاءة بكثير من الأجهزة ذات الغرض العام مثل وحدات المعالجة المركزية أو وحدات معالجة الرسومات.

• حمامات التعدين: ينضم عادة منقبو العملات الرقمية الفردية إلى حمولات التعدين، حيث يجمعون قوتهم الحسابية لزيادة فرصهم في العثور على كتلة. يتم توزيع المكافآت بعد ذلك بين أعضاء الحمولة استنادًا إلى العمل الذي قدموه.

5. استهلاك الطاقة

• استخدام طاقة عالي: تعرف تعدين بيتكوين بفضل استهلاكه العالي للطاقة بسبب كثافة العملية الحسابية. وقد أدى ذلك إلى قلق بشأن التأثير البيئي لتعدين بيتكوين.

• الطاقة المتجددة: يلجأ بعض منقبي العملات الرقمية إلى مصادر الطاقة المتجددة لتقليل أثر الكربون الناتج عن عملياتهم.

6. حوافز اقتصادية

• مكافأة الكتلة: يعد مكافأة الكتلة حافزًا كبيرًا للمُنقبين. إنه يضمن استمرارهم في التحقق من العمليات وتأمين الشبكة.

• رسوم التحويل: مع انخفاض مكافأة الكتلة مع مرور الوقت، تصبح رسوم المعاملات مصدر دخل متزايد الأهمية للمنقبين. يمكن للمستخدمين تضمين رسوم أعلى لإعطاء أولوية لمعاملاتهم، مما يضمن وقت تأكيد أسرع.

7. الأمان واللامركزية

• أمان: يضمن آلية العمل البرهاني أمان البلوكشين ومقاومتها للهجمات. الجهد الحسابي المطلوب لإضافة كتل جديدة يجعل من الصعب للغاية على أي كيان فردي التلاعب بالبلوكشين.

• اللامركزية: يتم توزيع التعدين عبر شبكة عالمية من العقد، مما يضمن عدم تحكم كيان واحد في الشبكة. هذا التمزق هو سمة رئيسية في نموذج أمان بيتكوين.

استنتاج

تعدين البيتكوين هو عملية معقدة تتضمن حل الألغاز التشفيرية لتحقق صحة المعاملات وتأمين الشبكة. إنه جزء حرج من نظام بيتكوين البيئي، مضمونا سلامة وأمان سلسلة الكتل. بينما يتطلب التعدين قدرًا كبيرًا من الطاقة والقدرة الحسابية، إلا أنه يوفر الحوافز الاقتصادية الضرورية للحفاظ على طبيعة الشبكة اللامركزية.