بیت کوین چگونه کار می کند ؟ کاربرد بلاک چین در بیت کوین

رمز ارزها جزو پدیده‌های تاثیرگذار سال‌های اخیر در سطح جهانی بوده‌اند. سرمایه‌گذاری زیادی در کشورهای مختلف بر روی این ارزها شکل گرفته است و روزانه هزاران نفر به معامله و ترید این ارزها می‌پردازند. علی‌رغم رشد قابل توجه بازار کریپتوکارنسی، بسیاری از سرمایه‌گذاران با مفاهیم پایه‌ای این بازار آشنا نیستند. این عدم آگاهی از زیرساخت‌های بازار می‌تواند باعث سردرگمی فعالان و از دست دادن سرمایه آن‌ها شود.

بیت کوین به عنوان اولین ارز دیجیتال بازار مقدمه ورود به بحث رمز ارزها است و آشنایی با نحوه کار آن می‌تواند سرمایه‌گذاران را با بسیاری از مفاهیم تکنولوژی بلاک چین آشنا کند. در مقاله قبلی به سوال تکنولوژی دفتر کل توزیع شده یا DLT چیست پاسخ دادیم و تعریف پیاده‌سازی‌های مختلف این تکنولوژی از جمله بلاک چین را باهم مرور کردیم. در این مقاله نحوه استفاده از تکنولوژی بلاک چین برای ایجاد بیت کوین را شرح می‌دهیم و بررسی می کنیم که بیت کوین چگونه کار می کند.

بیت کوین چیست ؟

پیش از این که به سوال بیت کوین چگونه کار می کند پاسخ دهیم بهتر است که ابتدا تعریفی از بیت کوین ارائه کنیم. بیت کوین اولین رمز ارز امن است که در سال 2009 توسط شخص یا گروه ناشناسی به نام «ساتوشی ناکاموتو» (Satoshi nakamoto) ایجاد شده است. پیش از بیت کوین نیز نمونه‌های مختلفی از ارزهای دیجیتال وجود داشت و کاربران از آن برای پرداخت‌های خود استفاده می‌کردند.

به عنوان مثال، شما وقتی با استفاده از پرداخت اینترنتی فعالیت‌های مالی خود را انجام می‌دهید در واقع دارید از شکل دیجیتال پول فیات خود استفاده می‌کنید. بسیاری از توکن‌های طراحی شده در بازی‌های رایانه‌ای نیز به نوعی پول دیجیتال هستند که برای خرید و فروش در بازی‌ها استفاده می‌شوند.

بیت کوین اگرچه نوعی از ارزهای دیجیتال است اما به دلیل استفاده از تکنولوژی‌ها و راهکارهای جدید، ویژگی‌های خاصی دارد که آن را از سایر انواع ارزهای دیجیتال جدا می‌کند. بیت کوین توسط هیچ نهاد مرکزی اداره نمی‌شود و اطلاعات مربوط به تراکنش آن‌ها توسط کاربران از سراسر دنیا تایید، ثبت و نگهداری می‌شود. امنیت اطلاعات در این شبکه به وسیله تکنولوژی رمزنگاری، ساختار بلاک چین و ایده‌های اقتصادی تامین می‌شود.

به بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتالی که از چنین سیستمی استفاده می‌کنند «رمز ارز» (Cryptocurrency) گفته می‌شود. البته در بازار ارز دیجیتال معمولا وقتی از واژه ارز دیجیتال استفاده می‌شود منظور رمز ارزها هستند و برای اشاره به سایر انواع ارزهای دیجیتال از اسم آن‌ها استفاده می‌شود.

مهم‌ترین ویژگی بیت کوین این است که مدیریت آن به صورت غیرمتمرکز و توسط کاربرانی از سراسر دنیا انجام می‌شود. بیت کوین از تکنولوژی دفتر کل توزیع شده  برای حذف نهاد واسطه استفاده می‌کند که بلاک چین یک نوع پیاده‌سازی برای این تکنولوژی است. در ادامه مقاله درهم‌تنیدگی بین رمز ارز بیت کوین و تکنولوژی بلاک چین را به شکل جامع و کامل توضیح خواهیم داد.

بلاک چین در بیت کوین چگونه کار می کند ؟

در بخش قبل فهمیدیم که بیت کوین چیست و چه کاربردی می‌تواند داشته باشد. در این بخش می‌خواهیم به سوال بلاک چین در بیت کوین چگونه کار می کند بپردازیم. بلاک چین یکی از انواع دفتر کل توزیع شده است که به عنوان بستری برای ثبت غیرمتمرکز اطلاعات و تراکنش‌ها استفاده می‌کنند. تکنولوژی بلاک چین از ساختار، فناوری و ایده‌های مختلفی استفاده می‌کند تا امکان ثبت اطلاعات صحیح را به صورت غیر متمرکز و یکپارچه در شبکه بیت کوین فراهم کند. در بخش‌های بعدی به طور کلی استفاده از بلاک چین را با تکیه بر شبکه ارز دیجیتال بیت کوین آموزش می‌دهیم.

ساختار بلاک چین

بلاک چین به مجموعه‌ای از بلاک‌های شامل تراکنش‌های کاربران گفته می‌شود که به صورت یک زنجیره به هم متصل هستند و دستکاری اطلاعات یک بلاک یا تراکنش‌های داخل آن، منجر به بی‌اعتبار شدن آن بلاک و بلاک‌های بعدی می‌شود. این مساله به ما اطمینان می‌دهد که هر چقدر تعداد بلاک بیشتری به شبکه اضافه شود، امنیت بلاک‌های قبلی بیشتر می‌شود.

به اولین بلاک شبکه ارز دیجیتال «بلاک جنسیس» (Genesis Block) گفته می‌شود. این بلاک تنها بلاکی است که به هیچ بلاک دیگری متصل نیست و از طریق کد اولیه ساخته می‌شود. در داخل هر بلاک اطلاعات زیادی وجود دارد که اصلی‌ترین آن، تراکنش‌های کاربران است. هر بلاک شامل اطلاعاتی است که کاربران از آن‌ها برای رسیدن به اجماع استفاده می‌کنند.

در بخش مربوط به اجماع در مورد این اطلاعات بحث خواهد شد و در اینجا تنها به نحوه اضافه شدن تراکنش‌ها به بلاک می‌پردازیم. برای اینکه اطلاعات تراکنش‌ها در بلاک جای زیادی اشغال نکند، از ساختار داده «درخت مرکل» (Merkel Tree) برای کاهش حجم آن‌ها استفاده می‌شود.روند انجام کار بدین صورت است که دو تراکنش با هم وارد یک «تابع هش» (Hash function) می‌شود و خروجی این دو به صورت یک هش مشخص می‌شود.

این کار برای تمام تراکنش‌های موجود در بلاک انجام می‌شود و سپس هش‌های به دست آمده دوباره وارد تابع هش می‌شوند تا یک هش منحصربه‌فرد جدید ایجاد کنند. با تکرار این کار در نهایت به یک هش می‌رسیم که به آن «ریشه درخت مرکل» (Merkel Root) گفته می‌شود. در بخش‌های بعدی در مورد هشینگ تابع هش و هشینگ چیست و کاربرد آن صحبت خواهیم کرد.

اندازه هر بلاک در شبکه بیت کوین محدود است. اگر این اندازه بیش از حد کم باشد، تعداد تراکنش‌های هر بلاک کاهش می‌یابد و مقیاس‌پذیری شبکه بسیار پایین می‌آید. اگر اندازه هر بلاک بیشتر از یک مقدار معین باشد در این صورت امکان حملات مختلف سایبری به شبکه افزایش می‌یابد و امنیت شبکه با مشکل روبه‌رو می‌شود. حداکثر اندازه هر بلاک در شبکه بیت کوین یک مگابایت است. علاوه بر این، زمان مورد نیاز برای اضافه شدن بلاک جدید به بلاک چین نیز در بیت کوین مشخص است.

مشخص کردن زمان برای هر بلاک به دلیل ماهیت الگوریتم اجماع استفاده شده در بیت کوین یعنی اثبات کار است. کاربران در زمان تعیین شده برای هر بلاک سعی می‌کنند با صرف انرژی و حل معادله شبکه به اجماع برسند و اطلاعات یکسانی را به شبکه اضافه کنند. کاهش این زمان می‌تواند امکان حمله به شبکه را افزایش دهد و از طرفی احتمال ایجاد بلاک‌های همزمان را در شبکه افزایش دهد.

تابع هش در بیت کوین چگونه کار می کند ؟

اتصال بلاک‌ها به هم با استفاده از متغیری به نام «هش» (Hash) انجام می‌شود. هش به خروجی توابع هش گفته می‌شود. این توابع به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند به وفور در بلاک چین مورد استفاده قرار می‌گیرند. تابع هش به تابعی گفته می‌شود که به ازای هر ورودی با اندازه متغیر، یک خروجی منحصر به فرد با اندازه ثابت ارائه می‌کند. تابع هش انواع مختلفی دارد و هر کدام به یک شکل خروجی مورد نظر را ایجاد می‌کنند.

در واقع در توابع هش می‌توان یک خروجی مشترک برای دو ورودی پیدا کرد منتها به دلیل گسترده بودن فضای انتخاب شده، این کار  به چندین سال زمان نیاز دارد. توابع هش ویژگی‌های مثبت دیگری نیز دارند. با داشتن پاسخ یک تابع هش، امکان رسیدن به ورودی وجود ندارد. خروجی تابع هش کاملا تصادفی ایجاد می‌شود و هیچ روش ریاضی دیگری برای رسیدن به این جواب وجود ندارد. از این ویژگی می‌توان برای تعریف یک معادله بر مبنای هش استفاده کرد.

روند کار بدین صورت است که هش مربوط به هر بلاک که با اطلاعات مربوط به آن بلاک ساخته شده است در بلاک بعد از خود نیز قرار داده می‌شود و در هش بلاک بعدی این هش به عنوان ورودی استفاده می‌شود. استفاده از هش بلاک‌های قبلی به عنوان ورودی ایجاد بلاک جدید، دو بلاک را به هم متصل می‌کند. از آنجایی که هش هر بلاک منحصر به فرد است اگر تغییری در اطلاعات بلاک ایجاد شد، باعث نامعتبر شدن هش بلاک می‌شود.

نامعتبر شدن هش یک بلاک باعث می‌شود که هش بلاک بعدی که در آن از ورودی هش بلاک قبلی استفاده شده بود نامعتبر شود. این روند دومینووار باعث نامعتبر شدن تمام بلاک‌های پس از بلاک دستکاری شده می‌شود. تابع هش علاوه بر این، در ایجاد ریشه درخت مرکل برای تراکنش‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گرد که در بخش قبل به آن اشاره شد.

حساب کاربری در بلاک چین بیت کوین چگونه کار می کند ؟

در بخش قبل فهمیدیم که تابع هش در بیت کوین چگونه کار می کند و در چه مواردی از آن استفاده می‌شود. بیت کوین و دیگر رمز ارزها مابه‌ازای فیزیکی ندارند و تعریف هر کوین در شبکه با ارجاع دادن آن به یک کاربر توسط الگوریتم‌های رمزنگاری انجام می‌شود. «رمزنگاری» (Cryptography) به تکنیک‌‌هایی گفته می‌شود که با استفاده از آن‌ها می‌توان اطلاعات مختلف را رمزگذاری کرد تا سایر افراد نتوانند آن‌ها را مشاهده کنند و تنها کاربری که کلید رمزگشایی را دارد قادر به انجام این کار باشد.

توابع هش را نیز می‌توان به نوعی جزو انواع تکنیک‌های رمزنگاری به حساب آورد اما روش‌های «رمزنگاری کلید متقارن» (Symmetric Key Encryption) و «رمزنگاری کلید نامتقارن» (Asymmetric Key Encryption) بیشتر برای ساخت حساب کاربری و توابع هش بیشتر برای اجماع و اتصال بلاک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در رمزنگاری کلید متقارن از یک کلید به صورت همزمان برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌شود.

این نوع رمزنگاری بسیار ساده است و برای کاربردهایی مثل ذخیره امن رمز عبور کاربران برای ورود به سیستم مناسب است. در چنین شرایطی، کاربر تنها شخصی است که به رمز عبور خود نیاز دارد به همین دلیل به راحتی با استفاده از کلید رمزنگاری خود وارد صفحه خود می‌شود و شخص دیگری نمی‌تواند به اطلاعات حساب او دسترسی داشته باشد. این نوع رمزنگاری در هنگام نیاز به ارتباط اشخاص یا سیستم‌ها با یکدیگر قابل استفاده نیست زیرا در این صورت، کاربر مقابل به کلید رمزگشایی دسترسی خواهد داشت و می‌تواند اطلاعات کاربر را مشاهده کند.

رمزنگاری نامتقارن نوع دوم رمزنگاری است که از دو کلید متفاوت برای رمزگذاری و رمزگشایی استفاده می‌کند. در چنین حالتی کاربر با استفاده از کلید رمزگذاری خود که به آن «کلید خصوصی» (Private Key) گفته می‌شود اطلاعات را رمزنگاری کرده به  کلید رمزگشایی کاربر مقابل که به آن «کلید عمومی» (Public Key) گفته می‌شود ارسال می‌کند. کاربر مقابل با داشتن کلید عمومی کاربر فرستنده و پیام امضا شده می‌تواند صحت شخص فرستنده و پیام را تایید کند و با استفاده از کلید خصوصی خود می‌تواند پیام را رمزگشایی کرده مطالعه کند.

کیف پول دیجیتال بیت کوین چگونه کار می کند ؟

با توجه به مطالب بخش قبل می‌توان گفت هر کاربر در شبکه بلاک چین بیت کوین با یک کلید عمومی شناخته می‌شود که کلید خصوصی آن تنها و تنها در دست خود کاربر است که می‌تواند با استفاده از آن به دریافت و ارسال ارزهای دیجیتال شبکه بپردازد. کیف پول ارز دیجیتال در واقع ابزاری است که به کاربر اجازه می‌دهد کلید خصوصی و کلید عمومی مرتبط با آن را برای اتصال به شبکه ایجاد کند و از آن‌ها برای فعالیت در شبکه استفاده کند.

وقتی کاربری در کیف پول تراکنش ایجاد می‌کند به این معنا است که او مقداری ارز را که در حساب خود دارد به آدرس (آدرس هر کاربر کلید عمومی کاربر نیست و با استفاده از چندین تابع از روی آن ایجاد می‌شود) کاربر مورد نظر خود ارسال می‌کند. ارسال تراکنش با امضای دیجیتال اطلاعات تراکنش توسط کلید خصوصی کاربر انجام می‌شود. در نهایت میزان ارز ارسالی، کلید عمومی کاربر فرستنده و کاربر گیرنده و امضای تراکنش به شبکه ارسال می‌شود.

کاربران دیگر می‌توانند با داشتن امضای دیجیتال تراکنش و کلید عمومی کاربر، تشخیص دهند که ارسال کننده پیام همان شخصی است که کلید عمومی را در اختیار دارد. همچنین با توجه به اینکه کاربران اطلاعات تراکنش‌های قبلی کاربر را در اختیار دارند می‌توانند مطمئن شوند که میزان کوین ذکر شده در تراکنش در حساب کاربر وجود دارد. تراکنش‌ها پس از تایید وارد «استخر حافظه» (MemPool) یا «ممپول» می‌شوند تا به بلاک اضافه شده و پس از فرآیند الگوریتم اجماع وارد بلاک چین شوند.

الگوریتم اجماع بیت کوین چگونه کار می کند ؟

تا به اینجای کار می‌دانیم که یک دفتر کل توزیع شده وجود دارد که اطلاعات حساب کاربری کاربران، به صورت بلاک‌های رمزنگاری شده در آن نگهداری می‌شود و هر کاربر نسخه‌ای از این دفتر کل را دراختیار دارد. حساب کاربری نیز با استفاده از رمزنگاری کلید نامتقارن ایجاد شده است و به کاربران امکان دسترسی به حساب خود، دریافت و ارسال ارزهای دیجیتال و راهکاری برای تشخیص صحت ارسال کننده تراکنش می‌دهد.

حال اگر روشی پیدا کنیم که کاربران ناشناس شبکه بتوانند توسط آن، صحت اطلاعات را تایید کنند و همگی با هم یک سری اطلاعات مشترک را بلاک چین اضافه کنند، شبکه غیرمتمرکز بیت کوین تکمیل می‌شود. برای ایجاد چنین شرایطی باید سوال الگوریتم اجماع چیست را بررسی کنیم. «الگوریتم اجماع» (Consensus Algorithm) راهکاری برای توافق بر روی اطلاعات مشترک از سمت کاربرانی است که همدیگر را نمی‌شناسند و به یکدیگر اعتماد ندارند.

الگوریتم اجماع با استفاده از رمزنگاری، تئوری بازی‌ها و سازوکار پاداش و جزا، از حملات سایبری مختلف به سیستم جلوگیری می‌کند و امکان فعالیت صحیح شبکه را در صورت درستکار بودن اکثریت فراهم می‌کند. الگوریتم اجماع مورد استفاده در بیت کوین با نام «اثبات کار» (Proof of Work | PoW) شناخته می‌شود که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت اما علاوه بر آن الگوریتم‌های اجماع مختلفی مثل «اثبات سهام» (Proof of Stake | PoS) وجود دارد که ویژگی‌های متفاوتی با این روش دارد اما هدف نهایی آن‌ها یکی است.

اثبات کار در بیت کوین چگونه کار می کند ؟

الگوریتم اجماع استفاده شده در بلاک چین بیت کوین اثبات کار است. بیت کوین از کاربران فعال خود که به عنوان نود یا ماینر نیز شناخته می‌شوند می‌خواهد تا با صرف انرژی و کار، به شبکه اثبات کنند که به دنبال درستکاری هستند و در صورت عدم درستکاری، انرژی صرف شده توسط آن‌ها هدر خواهد رفت. کار تعریف شده در شبکه بیت کوین، حل یک معادله ریاضی برای حل هر بلاک است. در هدر هر بلاک شبکه بیت کوین، اطلاعات زیادی وجود دارد که مهم‌ترین آنها هدف بلاک، هش بلاک قبلی، ریشه درخت مرکل تراکنش‌ها و عددی به نام نانس است.

هدف ماینرها این است که تراکنش‌های ذخیره شده در ممپول را جمع‌آوری کنند و با سایر اطلاعات مثل هش قبلی و شماره بلاک و غیره در بلاک قرار دهد. این اطلاعات به همراه یک عدد نانس تصادفی توسط کاربر در تابع هش تعریف شده که برای بیت کوین «SHA-256» است، قرار می‌گیرد. هش خروجی این تابع با هدف تعریف شده برای هر بلاک مقایسه می‌شود. اگر هش مطابق با هدف خروجی مورد انتظار بود، کاربر نانس را به سایر کاربران ارسال می‌کنند تا آن‌ها با جایگذاری اطلاعات، بلاک را تایید یا رد کنند.

اگر پاسخ کاربر توسط اکثریت کاربران تایید شد، بلاک به شبکه اضافه می‌شود، پاداش حل بلاک به حساب کاربر برنده واریز می‌شود و کار ساخت بلاک جدید آغاز می‌شود. در صورتی که اکثریت کاربران بلاک را تایید نکنند، کار جایگذاری نانس در تابع هش ادامه پیدا می‌کند. همانطور که مشاهده می‌کنید در این روش همه کاربران دفتر کل را با اطلاعات مشترک به‌روزرسانی می‌کنند و صحت اطلاعات نیز توسط همه سنجیده می‌شود. مصرف انرژی و انجام کار نیز از حملات سایبری مثل حمله جلوگیری از خدمات و حمله 51 درصد جلوگیری می‌کند.

معادله هر بلاک در شبکه بیت کوین ثابت است اما هدف تعیین شده برای هر بلاک، توسط شبکه و با توجه به میزان توان پردازشی ماینرهای فعال، تغییر می‌کند. این تغییر به گونه‌ای انجام می‌شود که به طور میانگین زمان مورد نیاز برای حل هر معادله 10 دقیقه باشد. در شبکه بیت کوین به این متغیر«سختی شبکه» (Network Difficulty) گفته می‌شود که باعث می‌شود تغییرات توان مورد استفاده در بیت کوین تعدیل شود. در بخش بعدی به بررسی سوال استخراج بیت کوین چگونه کار می کند می‌پردازیم.

استخراج بیت کوین چیست ؟

در بخش قبلی به طور کامل توضیح دادیم که بیت کوین چگونه کار می‌کند و بلاک چین چه ارتباطی با بیت کوین دارد. در این بخش می‌خواهیم به بحث استخراج بیت کوین بپردازیم. در شبکه بیت کوین تعداد کل ارزهای دیجیتال شبکه 21 میلیون تعریف شده است. این رمز ارزها به یکباره تولید نشده‌اند و الگوریتم بیت کوین تولید آن ها را به فرآیند الگوریتم اجماع بیت کوین پیوند زده است. فعالیت ماینرها در شبکه بیت کوین با صرف هزینه و زمان همراه است. به همین دلیل، کاربران در صورتی وارد این فرآیند می‌شوند که بتوانند از طریق آن به کسب سود بپردازند.

شبکه بیت کوین به هر کاربری که بتواند جواب معادله بلاک را به دست آورد از دو محل کارمزد تراکنش‌های موجود در بلاک و ارزهای جدید پاداش می‌دهد. ارزهای جدید ایجاد شده پس از تایید بلاک در شبکه و در آغاز بلاک جدید به عنوان تراکنش «کوین‌بیس» (Coinbase) به حساب کاربر برنده واریز می‌شود. در ابتدای فعالیت بیت کوین، مقدار پاداش هر بلاک 50 بیت کوین بود که هر چهارسال یک بار این عدد نصف می‌شود تا در نهایت در سال 2140 میلادی تمام 21 میلیون ارز مورد انتظار به اتمام برسد و پاداش شبكه تنها شامل کارمزدهای تراکنش‌ها باشد.

از آنجایی که ارزهای جدید ایجاد شده در بیت کوین به عنوان پاداش به کاربرانی اهدا می‌شود که با صرف هزینه، انرژی و زمان به دنبال فعالیت در شبکه هستند، این فعالیت مشابه با استخراج طلا به عنوان ابزاری برای ذخیره ارزش در نظر گرفته می‌شود. به همین دلیل، به فعالیت کاربران در شبکه بیت کوین که منجر به ایجاد ارزهای دیجیتال جدید می‌شود، «استخراج بیت کوین» (Bitcoin mining) گفته می‌شود. استخراج بیت کوین نیازمند حل معادلات بلاک‌ها به صورت رقابتی است و ملزوماتی دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

دستگاه ماینر بیت کوین چگونه کار می کند ؟

از مطالب بخش قبل فهمیدیم که استخراج بیت کوین چگونه کار می کند و هدف از آن چیست. در این بخش می‌خواهیم در مورد ماینرها و نحوه فعالیت آن‌ها بحث کنیم. ماینرها در طی فرآیند استخراج بیت کوین، معادلات ریاضی تصادفی را حل می‌کنند. این کار نیازمند سیستم‌های محاسباتی کامپیوتری است. هرچه توان پردازشی سیستم قوی باشد، کاربر می‌تواند تعداد معادلات بیشتری در واحد زمان حل کند و بنابراین، شانس بیشتری برای برنده شدن در رقابت خواهد داشت.

در آغاز کار بیت کوین، به دلیل وجود تعداد محدودی ماینر در شبکه، استخراج بیت کوین با استفاده از سخت‌افزارهای با توان کم مثل کامپیوتر خانگی، CPU و گوشی موبایل نیز قابل انجام بود. با گذر زمان و ارزشمند شدن بیت کوین کاربران به دستگاه‌های قوی‌تری رو آوردند تا بتوانند مقدار بیشتری بیت کوین استخراج کنند.

نتیجه این اتفاق استفاده از کارت گرافیک برای استخراج بیت کوین بود. توان پردازشی کارت گرافیک نسبت به CPU بسیار بالا است. استفاده گسترده ماینرهای جدید از کارت گرافیک باعث شد که استخراج بیت کوین با استفاده از CPU سخت شود و پس از مدتی عملا سودآوری نداشته باشد. افزایش قیمت بیت کوین بسیاری از شرکت‌های تولید سخت‌افزار را بر آن داشت تا دستگاه‌های مخصوص استخراج تولید کنند که توان پردازشی بالایی داشته و مصرف انرژی کمتری دارند.

نتیجه این کار ایجاد «FPGA» و «ASIC» بود. سخت‌افزارهای FPGA به دلیل سختی کار با مجموعه ای از آن‌ها، آنچنان مورد استفاده قرار نگرفت اما امروزه ای‌سیک اصلی‌ترین دستگاه ماینر بیت کوین است. افزایش استفاده از ای‌سیک‌ها با توان پردازشی بالا و مصرف انرژی پایین باعث افزایش سختی شبکه بیت کوین شده است. این اتفاق به نوبه خود سبب حذف کارت گرافیک از فرآیند استخراج این رمز ارز شده است.

استخر استخراج بیت کوین چگونه کار می کند ؟

همانطور که گفته شد، استخراج ارز دیجیتال به توان پردازشی ماینرها وابسته است. در صورتی که توان پردازشی یک ماینر در مقایسه با سایر ماینرها کم باشد، احتمال برنده شدن کاربر در رقابت استخراج کم می‌شود و کاربر برای به دست آوردن سود باید مدت زمان نامشخصی صبر کند. این مساله باعث می‌شود که بسیاری از ماینرهای خرد از فرآیند استخراج بیت کوین حذف شوند که این مساله باعث متمرکز شدن شبکه بیت کوین و کاهش امنیت آن می‌شود. «استخر استخراج» (Mining Pool) بیت کوین برای حل این مشکل ایجاد شده است.

وظیفه استخر استخراج این است که توان پردازشی افراد را تجمیع کرده و به عنوان یک کل وارد فرآیند استخراج بیت کوین کند. در این حالت، امکان برنده شدن کاربران در رقابت افزایش می‌یابد. پاداش به دست آمده نیز به نسبت توان پردازشی، بین کاربران تقسیم می‌شود که البته بخشی از آن (معمولا 2 درصد) به عنوان کارمزد به استخر استخراج پرداخت می‌شود. بدون استخرهای استخراج ماینرهای خرد شانسی برای کسب پاداش ندارند. «Antpool» و «F2pool» از معروف‌ترین استخرهای استخراج بیت کوین هستند.

مزرعه استخراج بیت کوین چگونه کار می کند ؟

همانطور که در بخش بلاک چین در بیت کوین چگونه کار می کند گفته شد، استخراج بیت کوین یک فرآیند رقابتی است و در این رقابت هر چقدر توان پردازشی بیشتر باشد، شانس برنده شدن بیشتر می‌شود. سرمایه‌گذاران بخش استخراج معمولا به جای استفاده از یک دستگاه ماینر، تعداد زیادی از آن‌ها را به کار می‌گیرند تا از این طریق سودآوری فعالیت‌های آن زیاد باشد. مزرعه استخراج بیت کوین (Bitcoin mining farm) در اصطلاح به سوله‌های صنعتی گفته می‌شود که برای استخراج بیت کوین استفاده می‌شود.

در بسیاری از کشورهای دنیا فعالیت استخراج تنها به صورت صنعتی و در مزرعه‌های استخراج قانونی است. در ایران نیز فعالیت استخراج به صورت خانگی غیرقانونی است و ماینرها برای فعالیت باید از مزارع استخراج که حداقل توان دستگاه‌های آن‌ها 100 کیلووات است استفاده کنند. اگر به صورت میانگین توان هر ماینر 3 تا 3.5 کیووارت در نظر گرفته شود، برای راه‌اندازی مزرعه استخراج بیت کوین حداقل به 30 ماینر بیت کوین نیاز است.

مزایای بیت کوین چیست ؟

در بخش های قبلی به طور کامل به سوال بیت کوین چگونه کار می کند پاسخ دادیم اما در مورد مزایا و معایب این سیستم بحث نکردیم. بیت کوین یک سیستم غیر متمرکز برای ثبت اطلاعات تراکنش‌ها است. غیرمتمرکز شدن سیستم ثبت اطلاعات و تراکنش‌ها مزایای زیادی دارد که مهم‌ترین آن‌ها به شکل زیر هستند.

• امنیت بالا: در شبکه بیت کوین یک نسخه از اطلاعات شبکه در دست تمامی کاربران است. این مساله باعث می‌شود که دستکاری اطلاعات تنها در صورتی امکان‌پذیر باشد که اکثریت شبکه این کار را انجام بدهند. از طرفی، وجود اطلاعات در دست تعداد زیادی از کاربران باعث می‌شود که در صورت حمله به سیستم یکی از کاربران، شبکه همچنان در دسترس باشد و مشکلی برای اطلاعات به وجود نیاید.
• شفافیت اطلاعات: اطلاعات تمامی تراکنش‌های ثبت شده کاربران در شبکه بلاک چین به صورت عمومی در دسترس عموم افراد است. این شفافیت باعث می‌شود که اطلاعات به طور مستقیم در اختیار تمام کاربران باشد و رانت اطلاعاتی وجود نداشته باشد.
• بدون نیاز به اجازه: فعالیت در دفتر کل توزیع شده نیاز به اجازه گرفتن از کسی ندارد و تمامی کاربران می‌توانند با دانلود نرم‌افزار مورد نیاز و تامین سخت‌افزارهای آن به شبکه متصل شوند و در آن فعالیت کنند. هیچ کاربری نمی‌تواند جلوی فعالیت سایر کاربران را در شبکه بگیرد و کاربران تا زمانی که طبق قوانین پروتکل عمل کنند، هیچ مشکلی نخواهند داشت.
• سانسور اطلاعات: در بیت کوین هیچ شخصی قادر به دستکاری اطلاعات و سانسور آن‌ها نیست و تنها اطلاعاتی که از نظر حسابداری اشتباه باشند از طرف کاربران سانسور می‌شوند تا دفتر کل با اطلاعات صحیح به روزرسانی شود.
• سرعت زیاد، هزینه پایین: بیت کوین یک سیستم مالی جهانی است که در آن کاربران می‌توانند از سراسر دنیا به انتقال پول با هزینه کم و سرعت بالا بپردازند. در سیستم‌های سنتی سرعت انتقال پول در مقیاس جهانی به دلیل نیاز به همکاری چندین نهاد واسطه زمان‌بر و هزینه‌بر است.
• جلوگیری از دخالت‌های نهاد واسطه: نهاد واسطه در سیستم سنتی نقش‌های تولید کننده پول، تایید کننده تراکنش‌ها و ثبت کننده اطلاعات را به صورت همزمان بر عهده دارد. این تجمیع قدرت در دست نهاد واسطه به او امکان دستکاری اطلاعات، ایجاد پول بدون پشتوانه و سانسور کاربران و اطلاعات را می‌دهد. در بیت کوین هیچ شخص، سازمان و نهادی این قدرت را ندارد و به همین دلیل سیستم پایدارتر است.

معایب بیت کوین چیست ؟

در برابر ویژگی‌های مثبت ذکر شده در بخش قبل، بیت کوین ویژگی‌های منفی نیز دارد که باعث شده است بسیاری از اقتصاددان‌ها و افراد عادی در تایید سیستم بیت کوین تردید داشته باشند. از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های منفی این شبکه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• عدم اجماع در ارزشمندی بیت کوین: بسیاری از کاربران و اقتصاددان‌ها معتقد هستند که بیت کوین هیچ ارزش ذاتی و هیچ کاربردی در زندگی بشر ندارد. در مقابل این دسته از افراد، کاربرانی قرار دارند که هزینه استفاده شده برای تولید بیت کوین، استفاده از آن برای انتقال دارایی به صورت بین‌المللی و حفظ ارزش توسط آن را دلایل ارزشمندی بیت کوین می‌دانند.
• مصرف انرژی بالا و مشکلات محیط زیستی: کاربران برای این‌که بتوانند به صورت غیرمتمرکز اطلاعات صحیح را به صورت امن در شبکه بلاک چین بیت کوین ثبت کنند باید از الگوریتم‌های خودکاری برای توافق و اجماع استفاده کنند. الگوریتم اجماع اثبات کار بیت کوین مصرف انرژی بالایی دارد و با اضافه شدن کاربران به شبکه، مصرف انرژی آن افزایش می‌یابد. این میزان مصرف انرژی اثرات مخرب محیط زیستی دارد  که بسیاری از فعالان محیط زیستی را نسبت به بیت کوین بدبین کرده است.
• مقیاس‌پذیری پایین در کاربردهای روزمره: اگرچه بیت کوین در پرداخت‌های بین المللی بهتر از سیستم‌های پرداخت سنتی عمل می‌کند اما برای پرداخت‌های خرد این سیستم مقیاس‌پذیری مناسب ندارد. هر بلاک بیت کوین در حدود 10 دقیقه زمان نیاز دارد تا در شبکه بلاک چین ثبت شود. برای اینکه ثبت این بلاک در شبکه قطعی باشد نیاز است که حداقل 6 بلاک متوالی به بلاک چین اضافه شود. بنابراین، نهایی شدن یک تراکنش در بلاک چین بیت کوین به یک ساعت زمان نیاز دارد. امروزه با استفاده از روش‌های لایه دوم مثل شبکه لایتنینگ مشکل مقیاس‌پذیری تا حدودی حل شده است.
• عدم تطابق ویژگی‌های بیت کوین با اقتصاد مدرن دنیا: اقتصاد مدرن دنیا مبتنی بر پول بدون پشتوانه و خلق اعتبار است. خلق اعتبار با چاپ پول توسط دولت‌ها به صورت کنترل شده انجام می‌شود و هدف آن فراهم آوردن امکان رشد و توسعه اقتصادی است. اگر خلق پول به صورت منطقی انجام نشود به جای رشد اقتصادی منجر به تورم و کاهش ارزش پول فیات می‌شود. بیت کوین به دلیل تعداد محدود و مشخص خود نمی‌تواند نقش پول فیات را در اقتصاد ایفا کند و ساختار آن بیشتر همانند طلا برای حفظ ارزش دارایی مناسب است.

جمع‌بندی

در این مقاله سوال بیت کوین چگونه کار می کند را با بررسی شبکه بلاک چین بیت کوین و ویژگی‌های آن پاسخ دادیم. علاوه بر این سوالاتی مانند الگوریتم اجماع بیت کوین چگونه کار می کند و کیف پول ارز دیجیتال بیت کوین چگونه کار می کند را مورد بررسی قراردادیم. در کنار این مفاهیم، فرآیند استخراج بیت کوین و سوالاتی مانند ماینر بیت کوین چگونه کار می کند و استخر استخراج بیت کوین چگونه کار می کند نیز در این مقاله پاسخ داده شده‌ است.

بیت کوین، خوب یا بد به عنوان یک رویکرد جدید در دنیای مالی مطرح شده است که تکنولوژی پایه آن قادر به تغییر سایر حوزه‌های زندگی انسان‌ها است و به راحتی قابل حذف نیست. در این مقاله سوال بیت کوین چگونه کار می کند با بررسی تکنولوژی بلاک چین و مفاهیم سازنده آن مثل رمزنگاری و الگوریتم اجماع پاسخ داده شد. در مقاله بعدی به طور مفصل‌تر در مورد مفاهیم «هشینگ» و «دابل اسپندینگ» که برای یک پروژه ارز دیجیتال بسیار مهم هستند، صحبت می‌کنیم. پس از آن انواع الگوریتم‌های اجماع و ویژگی‌های آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.