استخراج ارز‌ دیجیتال چگونه صورت می‌گیرد؟

معروف‌ترین ارز دیجیتال بیت‌کوین است که از موضوعات جنجالی و داغ این روز‌های شبکه‌های مجازی و اینترنتی به شمار می‌رود. در استخراج ارزهای دیجیتال در بلاک‌چین، بیت کوین بیشترین کاربرد را دارد.

از آنجایی که ارزهای دیجیتال غیرمتمرکز بوده و توسط هیچ دولتی کنترل نمی‌شود، تولید واحدهای جدید آن نیز طی فرآیند استخراج انجام می‌شود. در شبکه ارزهای دیجیتال برای انجام تراکنش‌ها نیازی به واسطه‌ای مثل بانک نیست و خود افراد می‌توانند بصورت همتا به همتا تمامی تراکنش‌های خود را انجام دهند. به همین دلیل است که وظیفه استخراج ارز نیز بر عهده خود افراد است. با این حال، این سوال پیش می‌آید که اگر سازمانی برای نظارت بر تراکنش‌ها نیست، پس امنیت شبکه چطور تامین می‌شود؟ پاسخ این است: چون سازمانی برای تایید صحت تراکنش‌ها وجود ندارد، خود کامپیوترها این مسئولیت را بر عهده گرفته‌اند. به این عمل استخراج می‌گویند. به عبارتی دیگر، عمل استخراج برای تایید تراکنش‌ها به کار می‌رود و در نهایت نیز منجر به تولید ارز یا همان کوین جدید می‌شود. در واقع در فرآیند استخراج افراد قدرت پردازش کامپیوترهای خود را در اختیار شبکه قرار می‌دهند و به تامین امنیت شبکه و تایید صلاحیت تراکنش‌ها کمک می‌کنند؛ این افراد که ماینر (Miner) نامیده می‌شوند، ارز جدید و بخشی از کارمزد تراکنش‌ها را به عنوان پاداش دریافت می‌کنند. در واقع با این کار به ماینر‌ها انگیزه لازم برای مشارکت در پردازش تراکنش‌ها داده می‌شود. کلمه استخراج (به انگلیسی Mining) در دنیای رمز ارزها به معنی تولید و تأیید تراکنش ارز رمز نگاری شده از طریق حل مسائل کامپیوتری است. از آنجا که ارزهای رمزنگاری شده مانند بیت کوین ماهیت غیرمتمرکز دارند، برای کار کردن شبکه آنها نیاز است تا افرادی در سراسر دنیا برای پیشبرد این شبکه فعالیت داشته باشند و سرویس‌ها و خدماتی را در اختیار شبکه قرار دهند. برای افرادی که در این امر مشارکت می‌کنند پاداش‌هایی در نظر گرفته شده‌است که در قالب ارزهای دیجیتالی به آنها تعلق خواهد گرفت. این پاداش‌ها باعث تولید ارزهای دیجیتالی مانند بیت کوین و اتریوم و… می‌شود.

دلیل استفاده از این کلمه این است که استخراج در معادن کار سختی است و به تخصص نیاز دارد و فردی که این کار را انجام می‌دهد به پاس زحمتی که می‌کشد طلا یا سنگ قیمتی پیدا کند (یا اصطلاحاً آن را استخراج کند)، در دنیای ارزهای رمزنگاری شده نیز افرادی که سرویس یا خدمتی به شبکه ارائه می‌کنند، به پاس خدمتی که انجام می‌دهند پاداش دریافت می‌کنند. این پاداش در قالب ارزهای دیجیتالی است و می‌توان گفت ارزهای دیجیتالی از این طریق تولید می‌شوند. به دلیل شباهت این فعالیت با معنای کلمه استخراج، این نام برای این صنعت انتخاب شده اشت.

انواع استخراج

استخراج سخت‌افزاری این روش استخراج نیازمند دستگاه‌ها و الگوریتم مخصوص به خود است. برای مثال استخراج بیت کوین با سخت‌افزارهایی مانند اسیک (ASIC miner) انجام می‌شود که انحصارا برای استخراج بیت کوین طراحی و تولید شده‌اند. کارت‌های گرافیک کامپیوتری هم می‌توانند با قدرت کمتری و برای رمز ارزهای دیگری کاربرد داشته باشند.

استخراج طبق الگوریتم‌های خاصی انجام می‌شود. در حال حاضر الگوریتم گواه اثبات کار (Proof of Work) برای رمز ارزهای بیت کوین و آتریوم و… استفاده می‌شود. دستگاه‌های استخراج با استفاده از این الگوریتم با رمزگشایی کردن تراکنش‌های ارسالی به شبکه و حل کردن آنها این توانایی را خواهند داشت که تراکنش‌ها را تأیید کنند و مبلغ از قبل تعیین شده‌ای را پاداش بگیرند.

استخراج نرم‌افزاری در این روش نیاز به دستگاه‌های بخصوصی نیست و با کامپیوترهای شخصی و ظرفیت پردازش و گرافیک آنها می‌توان استخراج کرد. الگوریتم رایج این نوع استخراج، گواه اثبات سهام (Proof of Stake[۶]) است. در این روش سخت‌افزار و قدرت آن ملاک قدرت استخراج گر در شبکه نیست، بلکه میزان دارایی یا سهام او است که توانایی و قدرت را در شبکه افزایش می‌دهد. در حال حاضر این روش کمتر از استخراج سخت‌افزاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استخراج بیت کوین یک صنعت جدید و نوپا است و به‌طور کلی صنایع جدید علاوه بر سودهای چشم‌گیری که دارند، پرریسک هم هستند. بنابراین اگرچه ماینینگ بیت کوین می‌تواند یک فعالیت بسیار پرسود باشد، اگر بدون تحقیقات کافی و بدون در نظر گرفتن شرایط انجام شود می‌تواند ضرر جبران‌ناپذیری را روی دست شما بگذارد. در پایان اگر بخواهم یک جمع‌بندی از محتوای این مقاله داشته باشم، می‌توانم به موارد زیر اشاره کنم:

استخراج به‌صرفه بیت کوین امروزه فقط با دستگاه‌های مخصوص ای‌سیک امکان‌پذیر است و با کامپیوترهای معمولی یا موبایل نمی‌توان به رقابت با فارم‌های غول‌پیکر رفت. دستگاه‌های استخراج بسیار پرمصرف هستند و به‌شدت داغ می‌کنند. بنابراین در کار استخراج بیت کوین علاوه بر دستگاه استخراج، باید برق، تجهیزات برقی و تجهیزات خنک‌کننده مناسب هم داشته باشید. بهترین دستگاه استخراج دستگاهی است که بازگشت سرمایه سریع‌تری دارد و در مقیاس صنعتی از آن استفاده می‌شود. با کمک یک ماشین حساب ماینینگ می‌توانید درآمد خود را از استخراج بیت کوین محاسبه کنید. ماشین حساب ماینینگ وب‌سایت ارزدیجیتال می‌توانید در این زمینه به شما کمک کند. در کلود ماینینگ یا همان استخراج ابری (اجاره هش ریت) به دستگاه استخراج نیاز ندارید. با این حال، فراموش نکنید بیشتر وب‌سایت‌هایی که با نام کلود ماینینگ فعالیت می‌کنند کلاهبرداری هستند و این کار ریسک‌های خاص خود را دارد؛ به‌خصوص در ایران که درگیر تحریم‌های سنگین است. استخراج قانونی بیت کوین در ایران نیاز به دریافت مجوز و پرداخت تعرفه برق صادراتی دارد. در صورت انجام استخراج بدون دریافت مجوزهای لازم ممکن است با جریمه‌های سنگین و شکایت‌های قضایی مواجه شوید.

روش اثبات کار در استخراج ارز‌های دیجیتالی

در سال‌های اخیر مشکلاتی در این حوزه وجود داشت از جمله این مشکلات حملات اسپم به سیستم‌های کامپیوتری بود. در این حملات افرادی به منظور کند کردن روند پردازشی سیستم به آن پیام‌های بیهوده می‌فرستادند. این کار منجر به کاهش قدرت و سرعت پردازش کامپیوتری که این اسپم‌ها را دریافت می‌کرد می‌شد. در این میان فردی به نام آدام بک (Adam Back) اختراعی انجام داد. او در این اختراع برای جلوگیری از ارسال شدن اسپم‌ها این الزام را ایجاد کرد که کاربران برای ارسال آنها باید یک سری محاسبات با سیستم خود انجام دهند که این کار مستلزم انجام پردازش‌هایی در کامپیوتر فرستنده بود و در نتیجه استفاده بیشتر از قدرت پردازشی و همچنین مصرف زیاد برق می‌شد. این کار امروزه با عنوان نام علمی ماینینگ یعنی اثبات کار (Proof of Work) شناخته می‌شود. در واقع، فرایند استخراج از مکانیزمی به نام الگوریتم اثبات کار نشات می‌گیرد و آدام بک اولین فردی بود که از این سیستم ضد اسپم با عنوان هش‌کش (HashCash) استفاده کرد. البته روش‌های دیگری در ماینینگ وجود دارد که بعدا در مورد آن مفصل بحث خواهیم کرد.

اگر بخواهیم این روش کار را در یک جمله تعریف کنیم می‌توان گفت که اثبات کار به این معنی است که استخراج کنندگان معادلات ریاضی را حل می‌کنند و به وسیله آن می‌توان به بیت‌کوین یا هر ارز دیگری دست پیدا کنند. یعنی همان فرایند استخراج که تا‌کنون به آن پرداخته‌ایم. در واقع ماینر‌ها تراکنش‌های معتبر را در بلاک‌ها قرار می‌دهند و آنها را به زنجیره بلاکچین متصل و بابت این کار پاداش دریافت می‌کنند. اصول اساسی این کار وجود یک معمای ریاضی پیچیده است که می‌توان راه حلی را برای آن پیدا کرد. برای حل این معما نیاز به کامپیوتری با نیروی پردازشی بالا است و صرف این نیروی پردازشی باعث هدر رفتن برق و قدرت پردازش زیادی می‌شود.

این روش در بلاک‌چین بیت کوین و اتریوم بیشترین کاربرد را دارد. مهم‌ترین ویژگی این شیوه این است که احتمال هک شدن و حملات به بلاک‌چین را تقریبا به صفر می‌رساند. زیرا حمله به زنجیره در چنین شرایطی نیازمند صرف انرژی و هزینه بسیار زیادی خواهد بود. این روش دارای امنیتی فوق‌العاده‌ است. این الگوریتم سعی دارد با ارائه پاداش‌هایی امنیت و پایداری شبکه را تامین کند و براساس توان محاسباتی ماینر‌ها روشی را برای توزیع عادلانه دارایی‌ها ارائه می‌کند. این روش باعث ایجاد نوعی رقابت بین ماینر‌ها برای تکمیل تراکنش و گرفتن پاداش می‌شود. هر ماینری که بتواند زودتر تراکنشی را به درستی تکمیل کند پاداش از آن او خواهد بود. این کار نقش عمده‌ای در حفظ امنیت تراکنش‌ها دارد. اصول اصلی این عملیات بر حل معماهای پیچیده‌ی ریاضی و احتمال دستیابی به پاسخ معما استوار است. در واقع فرد باید همانند یک بازی یا پازل راه حل‌هایی را که احتمال می‌دهد درست از آب در بیاید را کنار هم بچیند. پیچیدگی‌های مسئله ریاضی در استخراج ارزهای دیجیتالی مسئله‌های ریاضی که فرد هنگام استخراج ارزهای دیجیتالی با آنها مواجه می‌شود پیچیدگی‌های خاص خود را دارند. یکی از معضلات استفاده از روش اثبات کار نیز همین است. این کار به توان محاسباتی بالا برای حل مسئله ریاضی نیاز دارد. توابع زیادی نیز در این زمینه وجود دارند، مثل تابع هش (Hash function)، فاکتورگیری عدد صحیح (Integer Factorization) و پروتکل معمای هدایت شده (Guided Tour Puzzle Protocol). هش به پاسخ مسئله اثبات کار و یا یک سوال ریاضی گفته می‌شود. زنجیره‌ای که روش اثبات کار در آن به کار گرفته می‌شود نیز مهم است. هر چه شبکه بزرگتر باشد سختی این روش نیز افزایش می‌یابد. زیرا برای حل مسئله به قدرت هش بالاتری نیاز خواهد بود. اما درست این است که مسئله ریاضی زیاد هم پیچیده نباشد زیرا تولید هر بلاک نیازمند زمان زیادی خواهد بود. در نتیجه، در این کمبود زمان، تراکنش‌های زیادی برای تایید شدن روی هم انباشته شده و در نهایت عملکرد سیستم با مشکل روبه‌رو می‌شود. زمانی که به حل مسئله و یا همان تشکیل بلاک جدید اختصاص داده شده 10 دقیقه است. یعنی ماینر باید بتواند در عرض 10 دقیقه مسئله ریاضی را حل کند. در غیر این صورت، دیگر زمان از دست رفته است. این روش در بلاکچین‌های دیگری از جمله اتریوم و لایت کوین نیز اجرا می‌شود.

از طرف دیگر، در صورتی که مسئله ریاضی ساده باشد سیستم آسیب‌پذیر بوده و در نتیجه احتمال حملات اسپمی در آن افزایش خواهد یافت و هک کردن آن ساده‌تر خواهد بود. به طور کلی، با کنار هم گذاشتن تمامی این نکات و اصول می‌توان گفت که تعیین میزان پیچیدگی مسئله ریاضی به کار گرفته شده در اثبات کار مهم است. زیرا این پیچیدگی تعیین‌کننده زمان صرف شده و در نتیجه سرعت تایید تراکنش‌ها و از طرفی دیگر میزان برق مصرفی و در واقع هزینه‌ی انجام کار است.

مزایا روش اثبات کار در استخراج ارزهای دیجیتال روش اثبات کار در استخراج ارزهای دیجیتال مزایا زیادی دارد که در اینجا به برخی از آنها اشاره می‌کنیم. اصلی‌ترین حسن این روش ضد هک بودن و تامین امنیت فوق‌العاده برای شبکه در مقابل حملات متعدد است. این الگوریتم باعث محدودیت کنش‌های موجود در شبکه می‌شود و اجرای آن کار دشوار و پر زحمتی است. برای حمله به چنین شبکه‌ای نیاز به نیروی پردازشی خیلی بالا و همچنین صرف زمان زیادی می‌باشد. پس بالا بودن هزینه‌های این نوع حملات به احتمال زیاد هکر را منصرف می‌کند. چرا که این کار عملا صرفه اقتصادی برای او نخواهد داشت.

همچنین در این روش، سهام حداقل تاثیر ممکن بر امکان استخراج را دارد، به عبارت دیگر در این روش امکان استخراج ربطی به میزان دارایی شما ندارد. اگر کامپیوتری قوی برای حل مسائل ریاضی و ایجاد بلاک‌های جدید در زمان مناسب داشته باشید کار تمام است. بنابراین کسانی که ارز و سهام بیشتری دارند لزوما تصمیم‌گیرندگان اصلی برای شبکه نخواهند بود.

روش اثبات سهام در استخراج ارزهای دیجیتال

روش دیگری که در استخراج ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود روش اثبات سهام است. این روش بی‌شباهت با روش اثبات کار نیست. اما تفاوت‌های عمده‌ای دارد. در این بخش قصد داریم چگونگی اثبات سهام را با شما به اشتراک بگذاریم. در تکنولوژی بلاک‌چین و در تمامی ارزهای دیجیتال مفهومی با عنوان توافق جمعی استفاده می‌شود. به دلیل ماهیت غیرمتمرکز بلاک‌چین تمامی تراکنش‌ها توسط اعضای زنجیره صورت می‌گیرد. در واقع هرگونه تصمیم‌گیری در تایید تراکنش‌ها توسط گره‌های بلاکچین در سرتاسر جهان انجام می‌شود. معنی غیرمتمرکز بودن همین است. در بلاک‌چین برای تایید به هیچ سیستمی نیاز نیست. به همین دلیل لازم است تا اعضا و کاربران به یکدیگر اعتماد داشته باشند. هم روش اثبات کار و هم روش اثبات سهام بر پایه‌ی این سیستم‌های توافق جمعی کار می‌کنند. روش اثبات سهام برای استخراج یا همان فرایند ماینینگ استفاده می‌شود. قطعا این روش با اثبات کار تفاوت‌هایی دارد. اما برای ارائه یک تعریف کلی از روش اثبات سهام می‌توان گفت که الگوریتم‌های اثبات سهام براساس میزان دارایی یا سهام فرد، شانس انتخاب او برای تایید تراکنش‌ها و در نتیجه دریافت پاداش را تعیین می‌کنند. در واقع، این فرایند حالتی نیمه تصادفی داشته و در صورتی که دارایی شما در کیف پولتان بیشتر باشد با احتمال بیشتری می‌توانید دست به تایید تراکنش‌ها بزنید. هر تایید کننده باید موجودی ارز دیجیتال داشته باشد و هر چه میزان این ارزها بیشتر باشد با احتمال بیشتری می‌تواند در فرایند تایید تراکنش‌ها مشارکت کند.

مزایای اثبات سهام در استخراج ارزهای دیجیتال روش اثبات سهام در استخراج ارزهای دیجیتال روشی کارآمد و مفید است. استفاده از این روش می‌تواند به ماینرها در فرایند استخراج کمک زیادی کند. اولین و برترین مزیت آن، به ویژه در مقایسه با روش اثبات کار، این است که این روش نیازمند هزینه و انرژی بالایی نمی‌باشد. یعنی ماینرها برای تایید تراکنش‌های مختلف نیازمند صرف انرژی فوق‌العاده‌ای نیستند. این مورد، اثبات سهام را از اثبات کار متمایز کرده و باعث شده به دلیل دسترسی آسان آن، افراد گرایش بیشتری به این روش داشته باشند. در واقع در این سیستم اعتبار سنج‌ها جای ماینرها را می‌گیرند. عملکرد آن نیز به این گونه است که دیگر نیازی به حل معادلات پیچیده جهت تایید یک بلاک نیست. بلکه افراد با تبدیل کوین‌های خود در شبکه سرمایه‌ گذاری کرده و وارد دایره اعتبار سنج‌ها می‌شوند. از دیگر مزایای آن امنیت بالای شبکه با اجرای این روش بوده و شبکه در برابر حملات 51 درصد ایمن می‌شود. همچنین با وجود استخرهای بزرگ ماینینگ تمرکز زدایی با خطر جدی روبرو می‌شود که در روش اثبات کار تشدید می‌یابد. اما در روش اثبات سهام این خطر تعدیل می‌یابد. زیرا در این حالت قدرت دست فرد نیست و اعتبار سنج‌ها مانع چنین رویدادی خواهند شد.

استخرهای ماینینگ در استخراج ارزهای دیجیتال چه تاثیری دارند؟

در سال‌های قبل، هر فرد به تنهایی می‌توانست به استخراج ارزهای دیجیتال بپردازد. اما با دشوار شدن این فرایند به ویژه در بلاک چین بیت کوین عملا افراد نتوانستند از عهده معادله‌های پیچیده و سخت آن برآیند. زیرا اکثر افراد دستگاه‌های با توان پردازشی و محاسباتی بالا نداشتند و نمی‌توانستند برای ارتقا سیستم‌های خود نیز هزینه کنند. به عنوان راه حلی برای این موضوع، استخرهای ماینینگ به وجود آمدند. استخر ماینینگ (mining pool) یا استخر استخراج در واقع به فضایی گفته می‌شود که ماینرها می‌توانند در آن توان محاسباتی خود را برای استخراج ارزهای دیجیتال به اشتراک بگذارند. در نتیجه می‌توانند در کنار هم بلاک‌ها را تولید کرده و پاداش آن را دریافت کنند. هر کس نیز به اندازه سهمش از پاداش بهره می‌برد. یعنی هر مقدار که ماینر توان محاسباتی به اشتراک بگذارد به همان مقدار سهم خواهد برد.

نقش هاوینگ (Halving) در استخراج‌ ارزهای دیجیتال

در مبحث استخراج ارزهای دیجیتال با اصطلاح دیگری با نام هاوینگ مواجه می‌شویم. این کلمه‌ای انگلیسی بوده و به معنای نصف شدن می‌باشد. در اینجا منظور نصف شدن پاداش ماینرهای بلاک چین است. میزان پاداش در شبکه بلاک چین بیت کوین هر چهار سال یکبار یعنی در هر 210000 بلاک نصف می‌شود. یعنی اگر پاداش استخراج شده در بلاک چین 50 بیت کوین ارزش داشته باشد، چهار سال بعد ارزش آن به 25 بیت کوین کاهش خواهد یافت.

گفتیم که پاداش‌ها در واقع بیت کوین‌های جدید هستند که توسط ماینرها استخراج می‌شوند. از آنجایی که تعداد این بیت کوین‌ها 21 میلیون بوده و پس از استخراج این مقدار دیگر بیت کوینی نخواهد بود در نتیجه با رویداد هاوینگ در طی زمان تعداد بیت کوین‌های قابل استخراج کمتر خواهد شد و در نتیجه قیمت بیت کوین بالا باقی خواهد ماند. پاداش بلوک پس از 64 بار تکرار صفر خواهد شد. این عمل باعث حفظ ارزش بیت کوین و همچنین طولانی‌تر شدن فرایند استخراج قبل از اتمام آن خواهد شد. هنوز زمان زیادی تا آخرین هاوینگ بیت کوین باقی مانده است. البته زمان آن به طور قطعی قابل پیش بینی نیست، اما برخی معتقدند که آخرین هاوینگ در سال 2140 رخ خواهد داد. از آن پس ماینرها دیگر پاداشی دریافت نمی‌کنند، اما درآمد آنها از طریق کارمزدهای تراکنش‌های بلاک باقی خواهد ماند.

استخراج ارز دیجیتال به صورت انفرادی یا استخر

به طور کلی ماینر ها به دو صورت می توانند اقدام به استخراج ارز دیجیتال کنند ، این روش ها به ترتیب عبارتند از استخراج به صورت انفرادی و یا استخراج به صورت اشتراکی که در ادامه به توضیح این روش ها ، مزایا و معایب آنها پرداخته خواهد شد .

استخراج به صورت انفرادی : این روش خود به دو صورت انجام می گیرد به این شکل که یا فرد با استفاده از یک سیستم شخصی اقدام به تولید ارز دیجیتال می کند و یا با استفاده از چندین کامپیوتر و سیستم شخصی این کار را انجام می دهد که اصطلاحا به آن استخراج از طریق مزرعه دیجیتالی گفته می شود . از معایب استفاده از یک سیستم شخصی برای تولید ارز دیجیتال زمان بر بودن فرایند استخراج در این روش می باشد ، در واقع مدت زمانی که یک سیستم شخصی نیاز دارد تا معامله دیجیتالی را رمز گشایی و آن را در یک بلاک ثبت کند به مراتب بیشتر از ثبت همان تراکنش با استفاده همزمان از چندیدن سیستم یا به اصطلاح ماینر می باشد . از این رو استخراج ارز دیجیتال با استفاده از یک مزرعه دیجیتالی در مقابل استفاده از یک سیستم کامپیوتر بسیار به صرفه تر می باشد .

استخراج به صورت اشتراکی یا روش استخر استخراج : این روش به این صورت است که دو یا چند ماینر که هرکدام دارای یک مزرعه دیجیتالی هستند اقدام به اشتراک گذاشتن مزرعه های خود و انجام فرایند ماینینگ می کنند ، در نهایت نیز سود بدست آمده بین آنها تقسیم می شود . از مزایای این نوع ماین کردن این است که سرعت کشف رمز های معاملات و ثبت آنها در بلاک ها بسیار بالاتر می رود که در نتیجه آن مقدار درآمد بالاتر با ریسک کمتری کسب خواهد شد .

توجه شود که در هر کدام از این روش ها ، ماینر ها برای انجام فرایند ماینینگ نیاز دارند تا به یک استخر ارز دیجیتال وصل شوند . یک استخر ارز دیجیتال فضایی در بستر بلاک چین می باشد که تمام معاملاتی که در انتظار دریافت تاییدیه از سوی ماینر ها و ثبت در بلاک ها می باشد در آن نگهداری می شوند . ماینر ها برای ماین کردن نیاز دارند تا به این استخر ها وصل شده ، یکی از تراکنش ها را انتخاب کرده و اقدام به کشف رمز آن و در نهایت ثبت آن در بلاک های موجود در شبکه بلاک چین کنند .