هنگامی که سخن از بیت کوین به میان می‌آید، تفکر ابتدایی اغلب افراد به رالی‌های هیجان‌انگیز قیمت بیت کوین متمرکز می‌شود؛ اما بعد مهم‌تری برای این رخدادها وجود دارد که بیشتر افراد از وجود آن مطلع نیستند. یکی از دلایلی که بیت کوین توانسته مقام پادشاهی ارزهای دیجیتال را حفظ کند، به شبکه کم‌نظیر آن مرتبط است. سازوکارهای کم‌خطا در شبکه بیت کوین نقش مهمی در موفقیت این ارز دیجیتال ایفا می‌کنند و باعث شده‌اند محبوبیت بیت کوین حتی با وجود کاستی‌ها، هرگز کاهش پیدا نکند.
یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در سازوکار بیت کوین، سختی شبکه نام دارد که نقشی بسیاری حساس و تعیین‌کننده برای این ارز دیجیتال ایفا می‌کند. در این مقاله، سختی شبکه بیت کوین را معرفی و مورد بررسی قرار خواهیم داد و متوجه ارتباط این رویداد با قیمت بیت کوین و اثرهای جانبی تغییرات آن، بر قیمت ارزهای دیجیتال می‌شویم. شایان ذکر است، برای درک مفهوم سختی شبکه، در ابتدا لازم است کمی با عوامل فنی در شبکه بیت کوین آشنا شویم، پس پیش از بیان اصل ماجرا بهتر است کمی در مورد استخراج بیت کوین صحبت کنیم. با ما در مجله نوبیتکس همراه باشید.
فرآیند استخراج بیت کوین چگونه انجام می‌شود؟
همان‌طور که می‌دانیم فعالیت سیستم‌های بلاکچین براساس نوعی اجماع امکان‌پذیر شده است. در شبکه بیت کوین این اجماع، طبق گواه اثبات کار (PoW) صورت می‌پذیرد. به طور کلی استخراج بیت کوین شامل فرآیندی است که در آن تراکنش‌های جدید به بلاکچین بیت کوین افزوده می‌شود.
ماینرها یا همان استخراج کننده‌ها باید با استفاده از دستگاه‌های مخصوص استخراج بیت کوین که ریگ ماینینگ نیز نامیده می‌شوند، مسائل بسیار پیچیده ریاضی را حل کنند تا عدد خاصی به نام نانس nonce را پیدا کنند. هنگامی که نانس با داده‌های تراکنش هش می‌شود، این عدد باید نتیجه‌ای را در محدوده‌ای خاص به وجود آورد (ایجاد یک بلاک جدید). فرآیند ذکر شده برای جلوگیری از دوبار خرج شدن و تضمین امنیت شبکه امری ضروری است.
در نهایت اولین ماینری که بتواند پاسخ مسئله موجود در بلاک (عدد نانس را حدس بزند) را پیدا کند، یک بلاک جدید به شبکه زنجیروار بیت کوین اضافه خواهد کرد و پاداش این فعالیت در قالب بیت کوین‌هایی که از همین بلاک تازه استخراج شده بدست آمده، به فرد مذکور پرداخت می‌شود. البته کارمزدهای تراکنش این بلاک نیز شامل حال او می‌شود و در آن هم سهم دارد.
پاداش بلاک بیت کوین هر چهار سال نصف می‌شود که این فرآیند هاوینگ نام دارد. آخرین هاوینگ در تاریخ ۱۱ می ۲۰۲۰ رخ داد و پاداش فعلی بلاک را روی ۶.۲۵ بیت کوین تنظیم کرد. به زودی در تاریخ تقریبی ۱۷ آوریل ۲۰۲۴ این پاداش دوباره نصف خواهد شد و به ۳.۱۲۵ واحد بیت کوین خواهد رسید. بنابراین رقابت بسیار زیادی میان ماینرها وجود دارد که امری طبیعی است و هرچه از رخدادهای شبکه آگاه‌تر باشند برایند دقیق‌تری از سود فعالیت خود در طول زمان بدست می‌آورند. حال سختی شبکه وارد موضوع می‌شود که در ادامه به توضیح آن می‌پردازیم.
سختی شبکه بیت کوین چیست؟
سختی استخراج بیت کوین نوعی معیار برای اندازه‌گیری پیچیدگی استخراج بیت کوین است. به این معنا که چقدر دشوار است تا یک ماینر عادی بتواند تراکنش‌های بلاکچین را تایید کند و نهایتا یک بیت کوین بدست آورد. البته این معیار در طول زمان به طور خودکار بر اساس برخی فاکتورهای از پیش تعیین شده، تنظیم می‌شود که در ادامه با آنها آشنا خواهیم شد.
همان‌طور که در ابتدا ذکر شد، ماینینگ ارز بیت کوین امری طولانی است و شامل حل مسائل پیچیده ریاضی است. هنگامی که سختی شبکه افزایش پیدا کند، ماینرها مجبورند برای این‌که در امر ماینینگ به موفقیت برسند (تراکنش‌ها را تایید کنند) از دستگاه‌های پر قدرت‌تری استفاده کنند تا توان محاسباتی بسیار بالایی در اختیارشان قرار گیرد و در نهایت بتوانند مسائل ذکر شده را حل کنند؛ اما این افزایش یا کاهش در سختی استخراج به دلایل بسیار مهمی در شبکه بیت کوین تعریف شده‌اند و تنها به خاطر فعالیت‌های ماینرها دچار افزایش یا کاهش نمی‌شوند.
دلیل نیاز به سختی استخراج بیت کوین چیست؟
شاید از خود بپرسید چرا میزان سختی شبکه دچار تغییر می‌شود و اصلا چرا به همچین پارامتری نیاز است. دلیل این امر به چند موضوع بر می‌گردد که در ادامه به آنها می‌پردازیم.
افزایش ایمنی و جلوگیری از اعمال خرابکارانه
اولین دلیل این است که افزایش سختی، فرآیند ماینینگ را سخت‌تر می‌کند بنابراین، تعداد ماینرها و توانی که دستگاه‌های استخراج آنها به شبکه تزریق می‌کنند باعث ایمن‌تر شدن شبکه می‌شود. همین موضوع باعث شده است که شبکه بیت کوین در طول تاریخ خود، از حملات سایبری از جمله حمله ۵۱ درصد در امان بماند.
تثبیت میانگین زمان تولید بلاک
دلیل دوم زمان‌بندی خودکار سیستم بیت کوین است که ساتوشی ناکاموتو در هنگام طراحی معماری شبکه، این مفهوم را تعریف کرده است. بیت کوین از سختی استخراج برای تثبیت میانگین زمان تولید بین بلاک‌ها با تغییر توان هش شبکه استفاده می‌کند تا تولید بلاک روندی ثابت داشته باشد و سریع یا کند نشود.
کنترل عرضه بیت کوین
احتمالا بدانیم که تعداد بیت کوین محدود است و در نهایت بیت کوین حداکثر 21 میلیون واحد خواهد داشت. تنظیم سختی شبکه به همراه رویدادهای هاوینگ، باعث می‌شود که تولید بیت کوین در طول زمان با سرعت کمتری انجام شود. این امر باعث کمیابی بیت کوین در طول زمان خواهد شد. کمیابی یکی از ویژگی‌های اصلی هر دارایی ارزشمند است و این ویژگی نقشی اساسی در سیاست پولی بیت کوین ایفا می‌کند.
انطباق با پیشرفت فناوری
از روزهای ابتدایی که می‌شد بیت کوین را با یک کامپیوتر ساده استخراج کرد تا امروز که دستگاه‌های سخت‌افزاری ماینینگ روز به روز قدرتمندتر می‌شوند، نرخ هش شبکه همواره در حال افزایش بوده است. فرض کنید یک ماینر به تعداد بسیار زیادی دستگاه استخراج بیت کوین دسترسی دارد و توان هش او آن‌قدر زیاد است که می‌تواند در زمانی بسیار کم بلاک‌ها را استخراج کند و نهایتا تمامی بیت کوین‌های باقیمانده را به دست آورد.
اما می‌دانیم زمان تولید هر بلاک در شبکه بیت کوین در حدود ده دقیقه تنظیم شده است و در صورتی که توان هش شبکه زیاد شود، خود شبکه بیت کوین به طور خودکار با افزایش سختی شبکه، فرآیند ماینینگ را تنظیم خواهد کرد که از چنین مشکلاتی جلوگیری شود.
در اینجا بد نیست اشاره کنیم که تهدید کامپیوترهای کوانتومی نیز به کمک سختی شبکه برای بلاکچین بیت کوین خنثی شده است و سختی استخراج به سرعت جلوی سوء‌استفاده را خواهد گرفت. بنابراین هرچقدر هم که دستگاه‌های قدرتمندی برای ماینینگ مورد استفاده قرار گیرند، باز هم سختی شبکه خود را با آنها منطبق خواهد کرد تا کل اکوسیستم به زیست برنامه‌ریزی شده خود تا استخراج آخرین بلاک ادامه دهد.
تضمین سودآوری ماینر
در صورتی که سختی شبکه خیلی زیاد شود و هزینه استخراج (مانند برق و سخت افزار) بیش از پاداش استخراج باشد، ماینرها ممکن است تصمیم به خاموش کردن دستگاه‌های خود بگیرند تا نرخ هش کاهش یابد. این امر ممکن است شبکه را در برابر حملات آسیب‌پذیر کند. مکانیسم تنظیم سختی استخراج تضمین می‌کند که ماینینگ به اندازه کافی سودآور باشد تا ماینرها را همواره مشغول و مجذوب این شبکه نگه دارد و در کنار آن از تمرکززدایی و امنیت مداوم شبکه اطمینان حاصل شود.
بنابراین در جمع‌بندی این‌که چرا به سختی شبکه نیاز داریم باید توجه داشت که سختی استخراج در بلاکچین‌های گواه اثبات کار یک پارامتر محافظت‌کننده است که از بروز تقلب جلوگیری می‌کند، تراکنش‌های موجود را تایید و زمان ایجاد بلاک‌های جدید را همواره در یک بازه‌زمانی مشخص ثابت نگه می‌دارد و در نهایت سودآوری را برای ماینرها در طول زمان تضمین می‌کند.
سختی شبکه چگونه محاسبه می‌شود؟
همان‌گونه که در طول این مقاله اشاره کردیم، سازوکار در شبکه بیت کوین به گونه طراحی شده است که زمان تولید هر بلاک در بازه زمانی ۱۰ دقیقه باشد. البته این مدت‌زمان به خاطر شرایط سیستم گاهی دچار تغییرات بسیار جزئی می‌شود، اما هدف کلی حفظ تولید در ۱۰ دقیقه است. به همین منظور از فرمول زیر برای محاسبه سختی استخراج استفاده می‌شود:
سختی شبکه جدید = سختی شبکه قدیم * ( ۲۰۱۶ بلاک/ زمان صرف‌شده به منظور استخراج ۲۰۱۶ بلاک آخر)
زمان صرف‌شده به منظور استخراج ۲۰۱۶ بلاک آخر، میانگین زمانی است که برای استخراج هر بلاک در آن دوره صرف شده است و برای تنظیم سطح سختی شبکه، بالا یا پایین شده است. اگر میانگین زمان تولید بلاک کمتر از 10 دقیقه باشد، سطح سختی افزایش می‌یابد تا یافتن بلاک‌های جدید برای ماینرها سخت‌تر شود. اگر میانگین زمان تولید بلاک بیش از 10 دقیقه باشد، سطح دشواری کاهش می‌یابد تا یافتن بلاک‌های نو برای ماینرها آسان‌تر شود.
زمان هدف برای تولید هر بلاک ۱۰ دقیقه ثابت است، به این معنی که سطح سختی شبکه تنها بر اساس زمان صرف‌شده برای استخراج ۲۰۱۶ بلاک آخر و سطح سختی فعلی تنظیم می‌شود.
فرمول سختی شبکه از زمان معرفی بیت کوین در سال ۲۰۰۸ به درستی کار کرده است. صرف نظر از کل هش شبکه و تعداد نهادهای مشارکت‌کننده در امر ماینینگ، فرمول سختی شبکه، فعالیت استخراج بیت کوین را در یک حالت پایدار و حد وسط نگه‌داشته است به طوری که این امر نه خیلی سخت، نه خیلی آسان بلکه درست انجام شود.
سختی شبکه بیت کوین چطور قیمت را تحت تاثیر قرار می‌دهد؟
برخی از کارشناسان بر این باورند که میزان هش و سختی شبکه، دنباله‌رو قیمت بیت کوین هستند. طبق اصل پویایی، زمانی که قیمت بیت کوین شروع به افزایش می‌کند، ماینرهای بیشتری تشویق می‌شوند تا وارد عمل شوند آنها بیشتر تحت تاثیر افرادی هستند که قیمت‌ها را در بازار آتی بیت کوین افزایش می‌دهند. بنابراین یک هم‌زمانی معنادار میان تغییرات قیمت، سختی شبکه و میزان هش مشاهده می‌شود.
برای بررسی بیشتر می‌توان به نوامبر ۲۰۲۱ که قیمت بیت کوین به بالاترین سطح تاریخ خود یعنی 69000 دلار رسید، اشاره کرد که میزان سختی شبکه نیز رکورد بالاترین سطح تاریخی خود را به ثبت رساند.
بنابراین می‌توان این‌طور برداشت کرد که افزایش سختی استخراج بیت کوین با چرخه‌های صعودی این ارز دیجیتال در ارتباط است و افزایش قیمت به طور هم‌زمان، استخراج‌کنندگان بیشتری را برای اعتبارسنجی شبکه به خود جذب می‌کند.
سختی شبکه بیشتر همچنین به این معنی است که تراکنش‌های معلق زیادی در شبکه وجود خواهد داشت و کاربران برای نشستن تراکنش‌های خود مجبورند هزینه بیشتری را متحمل شوند. همین امر هم می‌تواند به عنوان یک عنصر موثر در افزایش قیمت و افزایش فعالیت ماینرها در نظر گرفته شود.
سخن پایانی
در این مقاله گذری بر معادلات پنهان در شبکه بیت کوین زدیم و عناصر تاثیرگذار در فعالیت دقیق و ارزش این شبکه را با یکدیگر مورد بررسی قرار دادیم. در این مطلب به طور مشخص متوجه شدیم که سختی شبکه چه تاثیری به طور مستقیم و غیرمستقیم بر اکوسیستم و قیمت بیت کوین دارد.
در پایان متوجه شدیم که با توجه به سابقه خوب سختی شبکه و فرمول دقیق آن، کاربران بلاکچین بیت کوین مطمئن هستند که بلاک‌های نو تقریباً هر ده دقیقه یک‌بار تولید خواهند شد و احتمالاً در سال‌های آینده هم به همین ترتیب می‌توان روی روند سختی استخراج بیت کوین حساب باز کرد. دلیل محبوبیت بیت کوین همین جزئیات و آینده‌نگری‌هاست که این شبکه را از سال ۲۰۰۸ تا به امروز برای میلیون‌ها کاربر بسیار قابل اعتماد و ارزشمند کرده است.
