مفهوم استخراج را در دنیای ارزهای دیجیتال کشف کنید. بیاموزید که استخراج چگونه کار می کند، نقش آن در ایمن سازی شبکه های بلاک چین، و چگونه ماینرها در ایجاد و تأیید تراکنش های دیجیتالی مشارکت می کنند. در مورد پاداش‌ها، چالش‌ها و اهمیت استخراج در اکوسیستم ارزهای دیجیتال بینشی به دست آورید.

ماینینگ یا استخراج چیست؟

ماینینگ (mining) در لغت به معنی معدن یا “استخراج” از معدن میباشد که امروزه به دلیل افزایش چشمگیر محبوبیت ارزهای دیجیتالی واژه “ماینینگ” یکی از اصطلاعات رایج در زمینه ارز های دیجیتال شده است. در سیستم های پول نقد سنتی، دولت ها در هنگام نیاز صرفا از طریق ضرابخانه های خود پول بیشتری را چاپ و از طریق بانک ها منتشر می کنند  اما در ارز های رمزنگاری شده مانند بیت کوین، سکه یا پول فیزیکی چاپ و منتشر نمیشود بلکه آنها از طریق پروسه ای به نام ماینینگ بصورت دیجیتال کشف و استخراج میشوند.

از آنجاییکه ارز های دیجیتال بصورت غیر متمرکز فعالیت میکنند تمامی افراد از سراسر جهان میتوانند به پروسه اداره و استخراج یا همان ماینینگ ارزهای دیجیتال بپیوندند. استخراج ارزهای دیجیتال بوسیله سخت افزار های قدرتمند کامپیوتری و با پردازش بسیار بالای معادلات پیچیده ریاضی در سراسر جهان توسط افرادی که به نام ماینر یا همان معدنچیان مشهور هستند انجام میشود ، معدنچیان با در اختیار گذاشتن قدرت پردازش سخت افزار های خود به شبکه ارز های دیجیتال در جمع آوری تمام معاملات انجام شده و البته تایید آنها در قالب بلوک هایی سکه های جدیدی از ارز های دیجیتال را تولید میکنند و به عنوان پاداش دریافت میکنند.

ماینینگ ارز های دیجیتال در یک دفتر کل عمومی که از لیست طولانی از بلوک ها تشکیل شده است و به عنوان “بلاک چین” شناخته می شود صورت میگیرد ، تراکنش ها ابتدا در بلوک ها دسته بندی میشوند و هر بار که یک بلوک جدید از معاملات ایجاد و تایید می شود، آن را به بلوک چین  اضافه می کند، و یک لیست به طور فزاینده طولانی از تمام معاملات موجود در شبکه ایجاد می کند و یک کپی از بلوک چین که به طور مداوم به روز میشود برای هر شخص که در شبکه شرکت می کند، ارسال می شود تا آنها بدانند همواره چه اتفاقی می افتد و چه معاملاتی انجام شده و در حال انجام است.  

تا کنون فکر کرده اید در واقع چگونه بیتکوین ها ساخته شده اند؟

در طی چند سال گذشته، بورس ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین با محبوبیت فراوان در حال افزایش است و شمار بیشتری از مردم آن را خرید و فروش می کنند. حالا Bitcoin به جریان اصلی تبدیل شده و پدیده ای جهانی است و مردم بیشتر از هر زمان دیگری در جستجوی ارز های رمزنگاری شده هستند.

با این حال تولید کریپتو کارنسی ها چیزی شبیه به پول معمولی نیست. هیچ مرجع مرکزی مانند بانک وجود ندارد که پولهای جدید را منتشر کند در عوض، بیت کوین ها (یا لایت کوین ها یا هر کدام از سکه های دیگر به اصطلاح آلت کوین “alt-coins”) از طریق فرآیندی معروف به “استخراج” (Mining) تولید می شوند.   

پس استخراج ارز های دیجیتال چیست و چگونه کار می کند؟

برای درک اینکه چگونه استخراج ارزهای دیجیتال صورت میگیرد ، ابتدا باید مفهوم بلاک چین را درک کنید. بلاکچین تکنولوژی است که تقریبا هر نوع ارز رمزنگاری شده را پشتیبانی می کند و اساسا به عنوان یک ثبت کننده دیتای غیر متمرکز – و یا یک دفتر کل عمومی ، به منظور ثبت و رکورد تمام معاملات انجام شده توسط هر ارز دیجیتال عمل می کند.

به این ترتیب هر تراکنشی که انجام میشود ابتدا به «بلوکها» منتقل میشوند و سپس توسط «معدنچیان» یا همان استخراج کنندگان تایید میشوند که همه معاملات واقعی و مشروع باشند. (در این فرآیند آنها بررسی میکند که یک تراکنش قبلا انجام نشده است و ورودی و مقادیر خروجی مطابقت دارند) و بعد از تایید شدن تمامی تراکنش های موجود در یک بلوک آن بلوک به دفتر کل یا همان بلاک چین پیوند می شود. این مبنای اصلی ارزهای دیجیتال را تشکیل می دهد.  

اما چگونه سکه های جدید این ارزها تولید می شوند؟

ار آنجایی که ارزهای دیجیتالی غیر متمرکز هستند پس بدون داشتن یک مقام مرکزی، کسی باید تمام معاملات انجام شده در یک ارز رمزنگاری شده را به منظور ایجاد یک بلوک جدید جمع آوری کند. گره های شبکه ای که این کار را انجام می دهند، به عنوان “معدنچیان” خوانده می شوند. 
 هر بار که یک بسته از تراکنش ها در قالب یک بلوک جمع آوری می شوند و به بلاک چین یا دفتر کل اصلی اضافه میشوند از هر شخصی که در جمع آوری و حل و فصل معاملات موجود در یک بلوک کمک کرده است، با دادن واحدهای پول آن ارز به عنوان پاداش قدردانی میشود.

با این حال، فرآیند ساخت یک بلوک مصنوعی سخت تر می شود، تا مانع از کاهش ارزش پول توسط معدنچیانی باشد که بلوک های جدید را در مقادیر زیاد ایجاد می کنند ، این کار با الزام کردن معدنچیان برای حل مشکل پیچیده ریاضی به نام “اثبات کار” انجام می شود ، همچنین برای ایجاد موفقیت آمیز یک بلوک ، باید یک گراف هش همراه آن باشد که دارای ویژگی های خاصی باشد که تنها راه قابل دستیابی برای رسیدن به یک هش مطابق با معیارهای صحیح این است که به سادگی تا آنجا که امکان دارد محاسبه کنید و منتظر بمانید تا یک هش تطبیق را دریافت کنید و هنگامی که هش درست پیدا می شود، یک بلوک جدید تشکیل می شود و معدنچیانی که آن را یافته اند ، واحدهایی از آن ارز دیجیتال را به عنوان پاداش دریافت میکنند.

فکر کنید در یک مسابقه ای شرکت کرده اید که در آن شما باید وزن یک کیک را حدس بزنید و محدودیتی هم در تعداد حدس ندارید ولی اولین کسی که پاسخ صحیح را ارائه می دهد برنده می شود و هر کسی که بتواند اول حدس بزند شانس بیشتری برای برنده شدن دارد. در عمل، این بدان معنی است که معدنچیان با یکدیگر رقابت می کنند تا بتوانند به اندازه هرچه بیشتر هش ها را محاسبه کنند و امیدوارند که اولین کسی باشند که به درستی هش تطبیق را پیدا کنند و یک بلوک را ایجاد و پاداش خود را دریافت کنند.

با این حال، فرآیند محاسبه هش ها نیز مقیاس پذیر هستند و استخراج هر بلوک جدید بیت کوین سخت تر می شود،در تئوری، این تضمین می کند که مدت زمان ایجاد بلوک های جدید، ثابت باقی بماند به عنوان مثال این مدت زمان برای ایجاد بلوک های بیت کوین 10 دقیقه میباشد.

بسیاری از ارزهای دیجیتال همچنین دارای محدودیت بر میزان سکه های تولیدی می باشند. برای مثال، تنها 21 میلیون بیت کوین در جهان وجود خواهد داشت و پس از آن، استخراج یک بلوک جدید هیچ بیت کوین جدیدی را تولید نخواهد کرد و پاداش معدنچیان که وظیفه تایید تراکنش ها را بر عهده دارند فقط از کارمزدها تامین میشود.

ملزومات استخراج و ماینینگ ارزهای دیجیتال چیست؟

اگر چه ممکن است استخراج ارزهای دیجیتال با استفاده از یک رایانه معمولی امکان پذیر باشد،اما هرگز بصرفه نخواهد بود و عملا کارایی نخواهد داشت. وقتی مردم بیشتر شروع به ماینینگ می کنند، تجهیزات لازم برای استخراج افزایش می یابد؛ از یک “CPU” پردازنده نسبتا قدرتمند به یک “GPU” کارت گرافیک آخرین مدل و یا چندین GPU که با هم کار می کنند، و تراشه های ویژه ای که مخصوص استخراج طراحی شده است.

بله در ابتدا کار استخراج با یک کامپیوتر یا لپ تاپ معمولی نیز امکانپذیر بود اما امروز به دلیل افزایش سختی استخراج ، این عمل فقط از پس سیستم های قدرتمند و اختصاصی ماینینگ بر خواهد آمد. به منظور موفقیت در استخراج ارزهای دیجیتالی مدرن، شما باید حداقل 10 میلیون تومان را برای تهیه یک سخت افزار قدرتمند هزینه کنید و همچنین منتظر دیدن مبالغ قابل توجهی در قبوض برقی که از آن بطور 24 ساعته اسفتاده کرده اید باشید ، در واقع، اکثر معدنچیان بخش عمده ای از درآمد استخراج خود را صرف پوشش هزینه های اداره و نگهداری تجهیزات خود و همچنین پرداخت قبوض برق میکنند.

تصویر یک ریگ (RIG) ماینینگ حرفه ای با 8 کارت گرافیک قدرتمند

اما اکنون که بازار بیت کوین و ارزهای دیجیتال به طور کامل رونق گرفته و در حال توسعه است، شرکت ها و گروه های خاص شروع به سرمایه گذاری در بخش ماینینگ و استخراج آن کرده اند، آن هم با راه اندازی انبارهای بزرگ پر از قفسه که از کف تا سقف از کارت گرافیک های گران قیمت و تجهیزات مخصوص استخراج چیده شده اند و درواقع فرآیند استخراج را بطور کامل تخصصی و تجاری کرده اند.

بنابراین حتی اگر شما دارای تجهیزات قدرتمند استخراج باشید که می تواند تعداد بسیار زیادی محاسبات را در یک زمان بسیار کوتاه مدت پردازش کند، باز هم شانس شما برای رقابت با شرکت های بزرگ استخراج، بی نهایت کوچک است و آن شرکت ها بسیار زودتر از شما میتوانند معادلات بلوک ها را حل و فصل کنند و پاداش ها را دریافت کنند.  

تصویر بخشی از یک کارخانه ماینیگ ارزهای دیجیتال

به همین دلیل است که بسیاری از معدنچیان نیروهای خود را با هم متحد می کنند تا با ایجاد «استخر های استخراج»، قدرت محاسبه سیستم های خود را به اشتراک بگذارند تا بتوانند با غول های استخراج رقابت کنند و هرگونه سود حاصل از تلاش هایشان را با توجه به قدرت تجهیزات هر شخص به همان نسبت بین خود تقسیم کنند. اکثر استخرهای استخراج یا Mining pools ها در چین متمرکز هستند که 81 درصد از میزان هش شبکه را به خود اختصاص داده اند.

تصویر زیر استخر های استخراج ارز های دیجیتال را همراه با درصد میزان هش یا قدرت پردازش آنها را نشان میدهد.

چرا تراشه های استخراج یک جریان درآمد ثابت هستند؟

برای شرکت هایی نظیر AMD و Nvidia، که دارای موقعیت های پیشرو در بازار تراشه های بازی های رایانه ای هستند، دور ماندن از ورود به بازار استخراج ممکن است اقدام هوشمندانه ای نباشد. همانطور که مشاهده می شود، این شرکت ها ممکن است مجبور شوند GPU های جدید را مخصوص استخراج طراحی و  وارد بازار کنند، که این اقدام میتواند تهدید واقعی برای تراشه های ASIC، که توسط چین تولید می شوند باشند البته به طور عمده، محصولات چینی در بازار به محصولات ارزان قیمت مشهور است که همین ویژگی میتواند نقطه عطف تراشه های ASIC باشد.

ASIC یکی از تجهیزات مشهور و محبوب برای استخراج بیت کوین است که در مدل Antminer s9 قدرت هشی معادل 14 TH/s را به معدنچیان ارائه میدهد و با قیمت تقریبی 3000 دلار عرضه میشود. اما شما برای دستیابی به این میزان قدرت هش توسط کارت های گرافیک GPU باید مبالغی به مراتب بالاتر پرداخت کنید چراکه در حال حاضر قویترین کارت گرافیک تنها  MH/s 40 در اختیار شما میگذارد.

تصویر دستگاه استخراج بیت کوین ، مدل Antminer s9 با قدرت 14 تراهش بر ثانیه

اما واقعا استخراج از نظر تئوری چگونه عمل می کند؟

توضیح اینکه ماینینگ بطور تئوری چگونه کار میکند کمی پیچیده و البته درک آن کمی سخت است با این حال در این مقاله سعی کردیم با ساده سازی مراحل ، درک آن را برای علاقه مندان به آن آسان تر کنیم. در واقع استخراج یک فرایند محاسباتی غیر متمرکز است که به دو هدف اهمیت می دهد:

• زمانی که قدرت محاسباتی کافی به بلوک اختصاص داده شده است معاملات را به شیوه ای قابل اعتماد تایید می کند.
• سکه های جدید را بعد از حل و فصل هر بلوک ایجاد می کند.

چیزی شبیه به این مسیر را طی می کند: 

ابتدا در استخراج بررسی میشود که آیا معاملات معتبر هستند یا خیر. سپس تعدادی از تراکنش ها در یک بلوک جدید بسته بندی میشوند. بعد از آن هدر آخرین بلوک حل شده انتخاب میشود و در بلوک های جدید به عنوان یک هش قرار میگیرد. (بعد از حل و فصل یک بلوک یک شماره هش ایجاد میشود که در بالاترین فیلد یک بلوک قرار میگیرد که به آن Header یا هدر بلوک گفته میشود) شماره هش هدر چیزی شبیه به این اعداد میباشد: 0000000000000756af69e2ffbdb930261873cd71 

در این مرحله تراکنش های بلوک جدید با هدر آخرین بلوک حل شده ترکیب میشوند و فرآیند هشینگ آغاز میشود. سپس یک شماره هش جدید تولید میشود. در این مرحله هدف اصلی رسیدن به یک شماره 256 بیتی است که نام الگوریتم بیت کوین که SHA-256 است نیز به آن اشاره میکند. برای اینکه شماره هش SHA-256 در شبکه پذیرفته شود باید مقدار آن برابر با مقدار هدف که همان 256 بیت است باشد در این صورت است که معدنچیان POW را انجام داده اند و پاداش خود را دریافت میکنند.

 Proof Of Work یا  (POW) یا اثبات کار یک سیستم یا پروتکل یا یک اقدام اقتصادی برای جلوگیری از سوء استفاده از خدمات و سایر سوء استفاده های دیگر مانند اسپم ها در شبکه است که از درخواست کننده سرویس میخواهد که برخی از کارها را انجام دهد که معمولا به معنی زمان پردازش توسط کامپیوتر میباشد. 

 یکی از ویژگی های کلیدی این سیستم عدم تقارن آنهاست بدان معنا که کار باید برای درخواست کننده سخت (اما امکان پذیر) باشد، ولی برای ارائه دهنده خدمات آسان باشد. Proof Of Work یا اثبات کار یک روش پرهزینه،وقت گیر و دشوار برای اطمینان از جدید بودن اطلاعات موجود در یک بلوک هست. این هزینه ها قدرت پردازشی است که در سخت افزار-انرژی و زمان خلاصه میشود.

درواقع با دستیابی به شماره هش 256 بیتی که برابر با مقدار هدف است معدنچیان اثبات میکنند که توانسته اند تراکنش های یک بلوک را تایید و معادلات آن را حل و فصل کنند ، اما در صورتیکه این مقدار کمتر از هدر باشد فرآیند استخراج بسیار سخت تر میشود و باید یک پروسه پیچیده تری را برای حل سختی استخراج طی کنند.

هر هش اساسا به شما یک عدد تصادفی بین 0 و حداکثر مقدار یک شماره 256 بیتی می دهد که اگر هش شما برابر یا زیر مقدار هدف باشد، پس شما برنده شده اید. اگر از این دو حالت خارج باشد، بلوک شما increase nonce یا افزایش نانس داشته است و شما مجبور هستید برای دستیابی به مقدار هدف دوباره مراحل را از ابتدا امتحان کنید.

 “nonce” در یک بلوک بیت کوین یک فیلد 32 بیتی است که مقدار آن به گونه ای تنظیم شده است که هش بلوک حاوی رشته صفرهای پیشین باشد. بقیه فیلدها ممکن است تغییر نکنند، زیرا آنها مقدار تعریف شده دارند. 

 هر تغییری در داده های بلوک (مانند nonce) هش بلوک را کاملا متفاوت می کند و از آنجایی که بدست آوردن ترکیب بیت های هش صحیح قابل پیش بینی نیست بسیاری از مقادیر nonce های مختلف مورد آزمایش قرار می گیرند و هش برای هر مقدار مجدد که لازم باشد مورد ارزیابی قرار می گیرد تا زمانی که یک هش حاوی تعداد لازم بیت های صفر پیدا شود. 

تعداد بیت های صفر مورد نیاز توسط “سختی استخراج” تعیین می شود. در نتیجه هش بدست آمده باید از مقدار سختی تعیین شده برابر یا کمتر باشد و همانطور که این محاسبات تکراری نیاز به زمان و منابع دارد، ارائه بلوک با مقدار nonce صحیح نشان دهنده اثبات کار است.

در نهایت هنگامی که راه حل یا هش صحیح پیدا شد بلوک جدید به دفتر کل یا همان بلاک چین اضافه میشود و در کل شبکه توزیع میشود و معدنچیان پاداش خود را دریافت میکنند.

با مطالعه توضیحات تئوری ماینینگ میتوان متوجه شد که فرآیند استخراج بسیار پیچیده میباشد و حل و فصل این معادلات فقط توسط سخت افزار های بسیار قدرتمند امکانپذیر است تا بتوانند این معادلات پیچیده را پردازش کنند.

بنابراین اگر شما قصد دارید برای استخراج ارزهای دیجیتال دست به کار شوید باید توجه داشته باشید که ابتدا در این زمینه اطلاعات و آگاهی لازم را بدست بیاورید و بعد از آن یک سخت افزار قدرتمند با توجه به ارز مورد نظر برای ماینیگ جمع آوری کنید و در نهایت به یکی از استخرهای معتبر استخراج بپیوندید و نرم افزار آن استخر را دانلود و اجرا کنید تا قدرت پردازش سیستم شما با افراد دیگر ادقام شود و با استارت برنامه شروع به کسب درآمد از طریق ماینینگ ارزهای دیجیتال کنید.