التاريخ: أساسيات تعدين & العملات المشفرة
تعدين العملات المشفرة هو عملية التحقق من المعاملات على شبكة blockchain وإضافتها إلى دفتر الأستاذ العام. تتضمن العملية حل المعادلات الرياضية المعقدة باستخدام أجهزة وبرامج متخصصة. هذه العملية ضرورية للحفاظ على أمان وسلامة شبكة blockchain. الغرض من التعدين هو التأكد من أن المعاملات على الشبكة صحيحة ودقيقة، ومنع الاحتيال والإنفاق المزدوج. يستخدم عمال المناجم قوتهم الحسابية لحل المشكلات الرياضية المعقدة، والتي تتحقق من صحة المعاملات وتخلق كتل جديدة. يحصل أول عامل منجم يقوم بحل المشكلة على مكافأة في شكل عملة مشفرة. يعد التعدين جانبًا مهمًا من النظام البيئي للعملات المشفرة لأنه يوفر شبكة لامركزية للمستخدمين للتعامل مع بعضهم البعض دون الحاجة إلى وسطاء. كما أنه يساهم في أمان وشفافية شبكة البلوكشين. بالإضافة إلى ذلك، يضمن التعدين إنشاء عملات معدنية جديدة وتوزيعها بطريقة عادلة وشفافة
1. نظرة عامة على تعدين العملات المشفرة (PoW)
يعد تعدين العملات المشفرة، مثل تعدين البيتكوين، عملية تنافسية للغاية وتستهلك الكثير من الموارد. في شبكة بيتكوين، يتم تجميع المعاملات في كتل وتتطلب قدرًا كبيرًا من العمليات الحسابية «للإثبات» أو التأكيد في عملية تسمى التعدين. يجب أن يكون لدى عمال المناجم أجهزة وبرامج متخصصة ليكونوا قادرين على المنافسة في السوق، الأمر الذي يتطلب استثمارًا كبيرًا. أدت المنافسة على مكافآت التعدين إلى إنشاء مجمعات تعدين، حيث يمكن لعمال المناجم الجمع بين قوتهم الحسابية لزيادة فرصهم في حل المشكلة والحصول على المكافأة. يساعد هذا أيضًا في توزيع مكافآت التعدين بشكل متساوٍ ويقلل من تركيز قوة التعدين.
تتكون خوارزمية التعدين من عدة خطوات، بما في ذلك تجميع المعاملات والتحقق من صحتها واختيار أحدث كتلة ومحاولة حل مشكلة إثبات العمل (PoW) للكتلة الجديدة. يبحث المُعدِّنون عن الكتل المقبولة باستخدام خوارزمية PoW عن طريق زيادة الرقم وأخذ تجزئة رأس الكتلة الناتج حتى تصبح قيمة التجزئة أقل من القيمة المستهدفة المحددة مسبقًا. يتم قياس أداء التعدين بالتجزئات في الثانية، ويتم تنظيم صعوبة التعدين عن طريق تعديل قيمة التجزئة المستهدفة للكتل بشكل دوري بناءً على معدل إنشاء الكتلة.
شرح عملية تعدين البيتكوين
لفهم عملية تعدين العملات المشفرة، دعونا نلقي نظرة مفصلة على كل مرحلة من مراحل العملية:
تجزئة المعاملات: الخطوة الأولى هي استخدام وظيفة التجزئة لإرسال المعاملات المعلقة من تجمع الذاكرة. يؤدي تقديم كل معاملة إلى إنشاء تجزئة مخرجات ثابتة تعمل كمعرف المعاملة.
إنشاء شجرة Merkle: تتحقق شجرة Merkle من محتويات بنية البيانات من خلال تنظيم تجزئات المعاملات في أزواج. تقوم بتسمية العقد بتجزئة تشفير كتلة البيانات والعقد الداخلية بتجزئة تسمية العقدة الفرعية الخاصة بها.
اكتشاف رأس الكتلة: يساعد رأس الكتلة عمال المناجم على تحديد كتلة فردية بتجزئة فريدة. يقوم المُعدِّنون بدمج التجزئة الجذرية للكتلة المرشحة، وهاش الكتلة السابقة، والرقم المستخدم مرة واحدة فقط (nonce) لإنشاء تجزئة صالحة.
التحقق من صحة Block Hash: يحدد البروتوكول القيمة المستهدفة، والتي يجب أن تكون أعلى من الناتج حتى تكون تجزئة الكتلة صحيحة. يقوم عمال المناجم بتعديل قيمة nonce عدة مرات حيث لا يمكنهم تغيير المكونين الآخرين.
صعوبة التعدين: تشير صعوبة التعدين إلى لغز تشفير معقد. كلما طال الوقت للعثور على تجزئة الكتلة الصحيحة، زادت الصعوبة. تعتمد صعوبة التعدين أيضًا على عدد عمال المناجم في شبكة التشفير. هنا يمكنك العثور على وحدة قياس صعبة ومخطط بصعوبة بيتكوين بمرور الوقت.
H/ s = تجزئات في الثانية KH/s = كيلو هاش في الثانية MH/s = ميجا هاشات في الثانية GH/s = جيجا هاش في الثانية TH/s = تيراهاش في الثانية PH/s = بيتا هاش في الثانية 1,000 ساعة/ثانية = 1 كيلو هرتز/ثانية 1000 كيلوهرتز في الثانية = 1 ميجا هرتز/ثانية 1000 ميجا هرتز/ثانية = 1 جيجا هرتز/ثانية 1,000 جيجا هرتز/ثانية = 1 تيرا/ثانية 1000 تيرا/ثانية = 1 قطعة/ثانيةالتحقق من تجزئة الكتلة: في هذه المرحلة، يرسل عمال المناجم الكتل التي تم العثور عليها حديثًا إلى عمال المناجم الأقران للتحقق من الهاش. تستخدم عقد التعدين النظيرة خوارزمية تجزئة آمنة 256 (SHA-256) للتحقق من سلامة البيانات وتحديد مشكلات التجزئة والتلاعب.
تأكيد الكتلة والنشر: بمجرد أن يتحقق عمال المناجم الأقران ويتوصلون إلى توافق في الآراء بشأن الكتلة، تصبح كتلة المرشح كتلة مؤكدة. تتم إضافة هذه الكتلة الجديدة إلى نهاية البلوكشين. عندما لا يتمكن المُعدِّنون من التحقق من صحة تجزئة الكتلة المرشحة، فإنهم يتجاهلون الكتلة المرشحة - وهي محاولة فاشلة للمُعدِّن.
تعمل عُقد بيتكوين التي يتم تعدينها بنشاط على تنظيم معدل إنشاء كتل جديدة بمتوسط 10 دقائق. مع انضمام المزيد من عمال المناجم، سيرتفع معدل إنشاء الكتل، ومع ارتفاع معدل إنشاء الكتل، ترتفع صعوبة التعدين للتعويض، مما يدفع معدل إنشاء الكتل إلى الانخفاض. يجب أن يستغرق إنشاء الكتل الجديدة 10 دقائق في المتوسط، والتي تم اختيارها خصيصًا من قبل ساتوشي ناكاموتو كمقايضة بين وقت التأكيد السريع ومقدار العمل الضائع بسبب انقسامات السلسلة والكتل اليتيمة.
عملية التنصيف
يتم منح عمال المناجم الناجحين عددًا معينًا من عملات البيتكوين ورسوم المعاملات لكل كتلة تم تعدينها بنجاح. يتم الاتفاق على مكافأة تعدين كتلة جديدة من قبل الجميع في الشبكة وتبلغ حاليًا 6.25 بيتكوين، بانخفاض عن 50 بيتكوين الأصلية. تنخفض هذه المكافأة إلى النصف كل 210,000 كتلة، وستتم إزالتها تمامًا في النهاية عند الوصول إلى الحد الأقصى البالغ 21 مليون بيتكوين، وعند هذه النقطة ستتم مكافأة معالجة المعاملات فقط من خلال رسوم المعاملات. لا تعتمد قيمة بيتكوين فقط على مكافآت التعدين، بل على طلب السوق والتغييرات التنظيمية ومعنويات السوق، والتي يمكن أن تؤثر جميعها على قيمة بيتكوين.
2. التاريخ المبكر للتعدين وتطوره بمرور الوقت
يمكن إرجاع تعدين العملات المشفرة إلى الأيام الأولى لبيتكوين. تم إجراء التعدين على أجهزة الكمبيوتر الشخصية القياسية ووحدات المعالجة المركزية عندما تم الإعلان عن Bitcoin في البداية في عام 2009. ومع نمو شعبية بيتكوين، ازداد أيضًا تعقيد التعدين، الأمر الذي استلزم قدرًا أكبر من القوة والموارد الحاسوبية.
تم إنشاء أول تجمع لتعدين بيتكوين في عام 2010، مما يسمح لعمال المناجم بتجميع قوة المعالجة والموارد من أجل تحسين فرصهم في حل التحدي والحصول على المكافأة. وقد ساعد ذلك في توزيع مكافآت التعدين بشكل متساوٍ وتقليل تركيز طاقة التعدين.
أصبح التعدين متخصصًا بشكل متزايد بمرور الوقت، حيث يستخدم عمال المناجم أجهزة وبرامج متخصصة لتعزيز الكفاءة والمنافسة. تم تقديم الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) التي سنقوم بتحليلها في الدروس القادمة، في عام 2013 وكانت مخصصة خصيصًا لتعدين البيتكوين، مما يزيد بشكل كبير من سرعة وكفاءة التعدين.
كما أدى تقدم التعدين إلى إنشاء عملات رقمية جديدة، ولكل منها مجموعتها الخاصة من خوارزميات ومعايير التعدين. هناك المئات من العملات المشفرة المتاحة الآن، ولكل منها بيئة ومشكلات التعدين الخاصة بها. إن معرفة تاريخ التعدين وتطوره عبر الزمن أمر بالغ الأهمية لفهم الوضع الحالي لصناعة التعدين والإمكانيات المستقبلية.
3. مشهد التعدين الحالي
تهيمن بعض العملات المشفرة الرئيسية على مشهد التعدين اليوم، مثل Bitcoin و Litecoin. تمتلك بيتكوين أعلى معدل تجزئة للتعدين، تليها لايتكوين. تشمل أهم دول التعدين الولايات المتحدة والصين وكندا وروسيا وكازاخستان. ومع ذلك، تسببت التغييرات التنظيمية الأخيرة في الصين في انخفاض كبير في نشاط تعدين البيتكوين في البلاد.
المصدر: statista.com
من المهم ملاحظة أن إيثريوم قد ابتعدت عن تعدين إثبات العمل (PoW) وتستخدم الآن تعدين إثبات الحصة (PoS). يتم تنفيذ الانتقال إلى تعدين PoS في إيثريوم من خلال ترقية إيثريوم 2.0، وهو تغيير كبير في بلوكشين إيثريوم. قدمت إيثريوم 2.0 خوارزمية إجماع جديدة تسمى Beacon Chain، وهي المسؤولة عن تنسيق المدققين وإدارة عملية إجماع PoS. هذا على عكس تعدين PoW، حيث يتنافس عمال المناجم لحل المشكلات الرياضية المعقدة باستخدام القوة الحسابية. يعتبر تعدين PoS أكثر ملاءمة للبيئة وأقل استهلاكًا للموارد من تعدين PoW. على الرغم من الاختلافات بين تعدين PoW و PoS، تظل المبادئ الأساسية لتعدين العملات المشفرة كما هي. في الدرس التالي، سوف نستكشف أساسيات تعدين العملات المشفرة، بما في ذلك تعدين PoW و PoS، والأنواع المختلفة من خوارزميات التعدين المستخدمة في الصناعة. من خلال فهم أساسيات تعدين العملات المشفرة، سيتمكن المتعلمون من اكتساب تقدير أعمق للتحديات والفرص التي يقدمها هذا الجانب المهم من النظام البيئي للبلوكشين.
Pelajaran 1:التاريخ: أساسيات تعدين & العملات المشفرة
Pelajaran 2:إثبات العمل مقابل إثبات الحصة
Pelajaran 3:أجهزة وبرامج التعدين
Pelajaran 4:اقتصاديات تعدين العملات المشفرة
Pelajaran 5:مجمعات التعدين والتعدين السحابي
Pelajaran 6:إدارة عمليات التعدين وتأمينها
Pelajaran 7:التأثير البيئي لتعدين العملات المشفرة
التاريخ: أساسيات تعدين & العملات المشفرة
تعدين العملات المشفرة هو عملية التحقق من المعاملات على شبكة blockchain وإضافتها إلى دفتر الأستاذ العام. تتضمن العملية حل المعادلات الرياضية المعقدة باستخدام أجهزة وبرامج متخصصة. هذه العملية ضرورية للحفاظ على أمان وسلامة شبكة blockchain. الغرض من التعدين هو التأكد من أن المعاملات على الشبكة صحيحة ودقيقة، ومنع الاحتيال والإنفاق المزدوج. يستخدم عمال المناجم قوتهم الحسابية لحل المشكلات الرياضية المعقدة، والتي تتحقق من صحة المعاملات وتخلق كتل جديدة. يحصل أول عامل منجم يقوم بحل المشكلة على مكافأة في شكل عملة مشفرة. يعد التعدين جانبًا مهمًا من النظام البيئي للعملات المشفرة لأنه يوفر شبكة لامركزية للمستخدمين للتعامل مع بعضهم البعض دون الحاجة إلى وسطاء. كما أنه يساهم في أمان وشفافية شبكة البلوكشين. بالإضافة إلى ذلك، يضمن التعدين إنشاء عملات معدنية جديدة وتوزيعها بطريقة عادلة وشفافة
1. نظرة عامة على تعدين العملات المشفرة (PoW)
يعد تعدين العملات المشفرة، مثل تعدين البيتكوين، عملية تنافسية للغاية وتستهلك الكثير من الموارد. في شبكة بيتكوين، يتم تجميع المعاملات في كتل وتتطلب قدرًا كبيرًا من العمليات الحسابية «للإثبات» أو التأكيد في عملية تسمى التعدين. يجب أن يكون لدى عمال المناجم أجهزة وبرامج متخصصة ليكونوا قادرين على المنافسة في السوق، الأمر الذي يتطلب استثمارًا كبيرًا. أدت المنافسة على مكافآت التعدين إلى إنشاء مجمعات تعدين، حيث يمكن لعمال المناجم الجمع بين قوتهم الحسابية لزيادة فرصهم في حل المشكلة والحصول على المكافأة. يساعد هذا أيضًا في توزيع مكافآت التعدين بشكل متساوٍ ويقلل من تركيز قوة التعدين.
تتكون خوارزمية التعدين من عدة خطوات، بما في ذلك تجميع المعاملات والتحقق من صحتها واختيار أحدث كتلة ومحاولة حل مشكلة إثبات العمل (PoW) للكتلة الجديدة. يبحث المُعدِّنون عن الكتل المقبولة باستخدام خوارزمية PoW عن طريق زيادة الرقم وأخذ تجزئة رأس الكتلة الناتج حتى تصبح قيمة التجزئة أقل من القيمة المستهدفة المحددة مسبقًا. يتم قياس أداء التعدين بالتجزئات في الثانية، ويتم تنظيم صعوبة التعدين عن طريق تعديل قيمة التجزئة المستهدفة للكتل بشكل دوري بناءً على معدل إنشاء الكتلة.
شرح عملية تعدين البيتكوين
لفهم عملية تعدين العملات المشفرة، دعونا نلقي نظرة مفصلة على كل مرحلة من مراحل العملية:
تجزئة المعاملات: الخطوة الأولى هي استخدام وظيفة التجزئة لإرسال المعاملات المعلقة من تجمع الذاكرة. يؤدي تقديم كل معاملة إلى إنشاء تجزئة مخرجات ثابتة تعمل كمعرف المعاملة.
إنشاء شجرة Merkle: تتحقق شجرة Merkle من محتويات بنية البيانات من خلال تنظيم تجزئات المعاملات في أزواج. تقوم بتسمية العقد بتجزئة تشفير كتلة البيانات والعقد الداخلية بتجزئة تسمية العقدة الفرعية الخاصة بها.
اكتشاف رأس الكتلة: يساعد رأس الكتلة عمال المناجم على تحديد كتلة فردية بتجزئة فريدة. يقوم المُعدِّنون بدمج التجزئة الجذرية للكتلة المرشحة، وهاش الكتلة السابقة، والرقم المستخدم مرة واحدة فقط (nonce) لإنشاء تجزئة صالحة.
التحقق من صحة Block Hash: يحدد البروتوكول القيمة المستهدفة، والتي يجب أن تكون أعلى من الناتج حتى تكون تجزئة الكتلة صحيحة. يقوم عمال المناجم بتعديل قيمة nonce عدة مرات حيث لا يمكنهم تغيير المكونين الآخرين.
صعوبة التعدين: تشير صعوبة التعدين إلى لغز تشفير معقد. كلما طال الوقت للعثور على تجزئة الكتلة الصحيحة، زادت الصعوبة. تعتمد صعوبة التعدين أيضًا على عدد عمال المناجم في شبكة التشفير. هنا يمكنك العثور على وحدة قياس صعبة ومخطط بصعوبة بيتكوين بمرور الوقت.
H/ s = تجزئات في الثانية KH/s = كيلو هاش في الثانية MH/s = ميجا هاشات في الثانية GH/s = جيجا هاش في الثانية TH/s = تيراهاش في الثانية PH/s = بيتا هاش في الثانية 1,000 ساعة/ثانية = 1 كيلو هرتز/ثانية 1000 كيلوهرتز في الثانية = 1 ميجا هرتز/ثانية 1000 ميجا هرتز/ثانية = 1 جيجا هرتز/ثانية 1,000 جيجا هرتز/ثانية = 1 تيرا/ثانية 1000 تيرا/ثانية = 1 قطعة/ثانيةالتحقق من تجزئة الكتلة: في هذه المرحلة، يرسل عمال المناجم الكتل التي تم العثور عليها حديثًا إلى عمال المناجم الأقران للتحقق من الهاش. تستخدم عقد التعدين النظيرة خوارزمية تجزئة آمنة 256 (SHA-256) للتحقق من سلامة البيانات وتحديد مشكلات التجزئة والتلاعب.
تأكيد الكتلة والنشر: بمجرد أن يتحقق عمال المناجم الأقران ويتوصلون إلى توافق في الآراء بشأن الكتلة، تصبح كتلة المرشح كتلة مؤكدة. تتم إضافة هذه الكتلة الجديدة إلى نهاية البلوكشين. عندما لا يتمكن المُعدِّنون من التحقق من صحة تجزئة الكتلة المرشحة، فإنهم يتجاهلون الكتلة المرشحة - وهي محاولة فاشلة للمُعدِّن.
تعمل عُقد بيتكوين التي يتم تعدينها بنشاط على تنظيم معدل إنشاء كتل جديدة بمتوسط 10 دقائق. مع انضمام المزيد من عمال المناجم، سيرتفع معدل إنشاء الكتل، ومع ارتفاع معدل إنشاء الكتل، ترتفع صعوبة التعدين للتعويض، مما يدفع معدل إنشاء الكتل إلى الانخفاض. يجب أن يستغرق إنشاء الكتل الجديدة 10 دقائق في المتوسط، والتي تم اختيارها خصيصًا من قبل ساتوشي ناكاموتو كمقايضة بين وقت التأكيد السريع ومقدار العمل الضائع بسبب انقسامات السلسلة والكتل اليتيمة.
عملية التنصيف
يتم منح عمال المناجم الناجحين عددًا معينًا من عملات البيتكوين ورسوم المعاملات لكل كتلة تم تعدينها بنجاح. يتم الاتفاق على مكافأة تعدين كتلة جديدة من قبل الجميع في الشبكة وتبلغ حاليًا 6.25 بيتكوين، بانخفاض عن 50 بيتكوين الأصلية. تنخفض هذه المكافأة إلى النصف كل 210,000 كتلة، وستتم إزالتها تمامًا في النهاية عند الوصول إلى الحد الأقصى البالغ 21 مليون بيتكوين، وعند هذه النقطة ستتم مكافأة معالجة المعاملات فقط من خلال رسوم المعاملات. لا تعتمد قيمة بيتكوين فقط على مكافآت التعدين، بل على طلب السوق والتغييرات التنظيمية ومعنويات السوق، والتي يمكن أن تؤثر جميعها على قيمة بيتكوين.
2. التاريخ المبكر للتعدين وتطوره بمرور الوقت
يمكن إرجاع تعدين العملات المشفرة إلى الأيام الأولى لبيتكوين. تم إجراء التعدين على أجهزة الكمبيوتر الشخصية القياسية ووحدات المعالجة المركزية عندما تم الإعلان عن Bitcoin في البداية في عام 2009. ومع نمو شعبية بيتكوين، ازداد أيضًا تعقيد التعدين، الأمر الذي استلزم قدرًا أكبر من القوة والموارد الحاسوبية.
تم إنشاء أول تجمع لتعدين بيتكوين في عام 2010، مما يسمح لعمال المناجم بتجميع قوة المعالجة والموارد من أجل تحسين فرصهم في حل التحدي والحصول على المكافأة. وقد ساعد ذلك في توزيع مكافآت التعدين بشكل متساوٍ وتقليل تركيز طاقة التعدين.
أصبح التعدين متخصصًا بشكل متزايد بمرور الوقت، حيث يستخدم عمال المناجم أجهزة وبرامج متخصصة لتعزيز الكفاءة والمنافسة. تم تقديم الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) التي سنقوم بتحليلها في الدروس القادمة، في عام 2013 وكانت مخصصة خصيصًا لتعدين البيتكوين، مما يزيد بشكل كبير من سرعة وكفاءة التعدين.
كما أدى تقدم التعدين إلى إنشاء عملات رقمية جديدة، ولكل منها مجموعتها الخاصة من خوارزميات ومعايير التعدين. هناك المئات من العملات المشفرة المتاحة الآن، ولكل منها بيئة ومشكلات التعدين الخاصة بها. إن معرفة تاريخ التعدين وتطوره عبر الزمن أمر بالغ الأهمية لفهم الوضع الحالي لصناعة التعدين والإمكانيات المستقبلية.
3. مشهد التعدين الحالي
تهيمن بعض العملات المشفرة الرئيسية على مشهد التعدين اليوم، مثل Bitcoin و Litecoin. تمتلك بيتكوين أعلى معدل تجزئة للتعدين، تليها لايتكوين. تشمل أهم دول التعدين الولايات المتحدة والصين وكندا وروسيا وكازاخستان. ومع ذلك، تسببت التغييرات التنظيمية الأخيرة في الصين في انخفاض كبير في نشاط تعدين البيتكوين في البلاد.
المصدر: statista.com
من المهم ملاحظة أن إيثريوم قد ابتعدت عن تعدين إثبات العمل (PoW) وتستخدم الآن تعدين إثبات الحصة (PoS). يتم تنفيذ الانتقال إلى تعدين PoS في إيثريوم من خلال ترقية إيثريوم 2.0، وهو تغيير كبير في بلوكشين إيثريوم. قدمت إيثريوم 2.0 خوارزمية إجماع جديدة تسمى Beacon Chain، وهي المسؤولة عن تنسيق المدققين وإدارة عملية إجماع PoS. هذا على عكس تعدين PoW، حيث يتنافس عمال المناجم لحل المشكلات الرياضية المعقدة باستخدام القوة الحسابية. يعتبر تعدين PoS أكثر ملاءمة للبيئة وأقل استهلاكًا للموارد من تعدين PoW. على الرغم من الاختلافات بين تعدين PoW و PoS، تظل المبادئ الأساسية لتعدين العملات المشفرة كما هي. في الدرس التالي، سوف نستكشف أساسيات تعدين العملات المشفرة، بما في ذلك تعدين PoW و PoS، والأنواع المختلفة من خوارزميات التعدين المستخدمة في الصناعة. من خلال فهم أساسيات تعدين العملات المشفرة، سيتمكن المتعلمون من اكتساب تقدير أعمق للتحديات والفرص التي يقدمها هذا الجانب المهم من النظام البيئي للبلوكشين.