ما هو تعدين العملات الرقمية وكيف يعمل؟

ملخص

تعدين العملات المشفرة يمكن من التحقق من معاملات blockchain، وهو عملية إنشاء وحدات جديدة من العملات المشفرة.

يحتاج المعدنون إلى موارد حسابية هائلة، مما يضمن أيضًا أمان شبكة blockchain.

ما هو تعدين العملات المشفرة؟

تعدين العملات المشفرة يعتمد على آلية إجماع إثبات العمل(PoW)، لضمان أمان وت decentralization لعملات مثل البيتكوين. التعدين هو عملية التحقق من معاملات المستخدمين وإضافتها إلى دفتر حسابات blockchain العام. لذلك، فإن التعدين هو عنصر رئيسي لعمل البيتكوين بشكل مستقل عن المؤسسات المركزية.

كما يتحمل التعدين مسؤولية إدخال عملات جديدة إلى المعروض المتداول حاليًا. ومع ذلك، يتبع تعدين العملات المشفرة مجموعة من القواعد المشفرة المرمزة، التي تدير عملية التعدين وتمنع أي شخص من إنشاء عملات جديدة بشكل عشوائي. هذه القواعد مدمجة في بروتوكول العملة المشفرة الأساسي، ويقوم بتنفيذها شبكة كاملة تتكون من آلاف العقد.

لإنشاء وحدة عملة مشفرة جديدة، يستخدم المعدنون قدراتهم الحاسوبية لحل مسائل رياضية معقدة. يكون للمعدن الذي يحل المشكلة أولاً الحق في إضافة كتلة معاملات جديدة إلى blockchain ونشرها على الشبكة.

كيف يعمل تعدين Ethereum؟

بعد إتمام معاملات blockchain الجديدة، تُرسل إلى ما يُعرف بـ"مخزن الذاكرة" أو “مخزن الكتلة”. مسؤولية المعدن هي التحقق من صحة هذه المعاملات المعلقة ودمجها في كتلة.

يمكن اعتبار الكتلة صفحة من دفتر حسابات blockchain، تحتوي على عدة معاملات وبيانات أخرى. بشكل محدد، يتولى عقد التعدين جمع المعاملات غير المؤكدة من مخزن الذاكرة ودمجها في كتلة مرشحة.

بعد ذلك، يحاول المعدن تحويل الكتلة المرشحة إلى كتلة مؤكدة صالحة. لتحقيق ذلك، يجب على المعدن حل مسألة رياضية معقدة، وتستهلك هذه العملية موارد حسابية هائلة. ومع كل كتلة يتم تعدينها بنجاح، يحصل المعدن على مكافأة تشمل عملة مشفرة جديدة ورسوم المعاملات. سنوضح أدناه كيفية عمل التعدين بشكل أكثر تفصيلًا.

الخطوة 1: حساب هاش للمعاملات

الخطوة الأولى في تعدين الكتلة هي تقديم المعاملات المعلقة من مخزن الذاكرة عبر وظيفة هاش. كل عملية تشغيل البيانات عبر وظيفة هاش تنتج مخرجات ثابتة الحجم، تسمى “قيمة الهاش”.

خلال عملية التعدين، يتم حساب قيمة الهاش لكل معاملة باستخدام سلسلة من الأرقام والحروف، وتستخدم كمحدد للمعاملة. تمثل قيمة الهاش جميع المعلومات الموجودة في المعاملة.

بالإضافة إلى هاش كل معاملة بشكل فردي، يضيف المعدن أيضًا معاملات مخصصة، لإرسال مكافأة إلى نفسه. تسمى هذه المعاملة “معاملة Coinbase”، وهي إنشاء عملة جديدة. عادةً، تُسجل هذه المعاملة كأول معاملة في الكتلة الجديدة، تليها جميع المعاملات المعلقة التي تنتظر التحقق.

الخطوة 2: إنشاء شجرة Merkle

بعد هاش كل معاملة، يتم دمج قيم الهاش هذه في “شجرة ميركل” (وتسمى أيضًا “شجرة الهاش”). يتم دمج قيمة الهاش لكل معاملة في أزواج، ثم يتم هاشها مرة أخرى، وتُنتج شجرة ميركل.

يتم دمج قيمة الهاش الجديدة في أزواج، ثم يُعاد هاشها، وتكرر هذه العملية حتى يتم إنشاء هاش واحد موحد. يُطلق على هذا الهاش النهائي اسم “الهاش الجذري (أو ميركل جذر)”، والذي يمثل بشكل أساسي جميع الهاشات المستخدمة سابقًا لإنشاء الجذر.

شجرة ميركل تجمع قيم الهاش للمعاملات في أزواج، ثم تعيد هاشها.

الخطوة 3: العثور على رأس كتلة فعال (قيمة هاش الكتلة)

رأس الكتلة يُستخدم كمُعرف فريد لكل كتلة، ويمثل قيمة هاش فريدة لكل كتلة. عند إنشاء كتلة جديدة، يدمج المعدن هاش الكتلة السابقة مع الجذر الهاش للكتلة المرشحة، لإنشاء هاش كتلة جديد. بالإضافة إلى ذلك، يجب على المعدن إضافة رقم عشوائي يُسمى “nonce”.

لذلك، عند محاولة التحقق من الكتلة المرشحة، يحتاج المعدن إلى دمج الجذر الهاش، هاش الكتلة السابقة، والرقم العشوائي، ثم تشغيلها عبر وظيفة هاش. تكرار هذه العملية يهدف إلى إنشاء هاش فعال.

لا يمكن تعديل الجذر الهاش أو هاش الكتلة السابقة، لذلك يجب على المعدن تعديل الرقم العشوائي عدة مرات حتى يجد هاشًا فعالًا. يجب أن يكون ناتج الهاش (قيمة هاش الكتلة) أقل من هدف معين محدد بواسطة البروتوكول ليُعتبر صالحًا. في تعدين البيتكوين، يجب أن يبدأ هاش الكتلة بعدة أصفار، ويُطلق على ذلك “صعوبة التعدين”.

الخطوة 4: نشر الكتلة المُعدنة

كما رأينا، يجب على المعدن استخدام قيم عشوائية مختلفة لإعادة تشغيل رأس الكتلة عبر وظيفة هاش، حتى يجد قيمة هاش فعالة. يمكن للمعدن الذي يجد هذا الهاش نشر الكتلة على الشبكة. ستقوم جميع العقد الأخرى بفحص صحة الكتلة وقيمة هاشها. إذا كانت صحيحة، تُضاف الكتلة الجديدة إلى نسخة blockchain.

تصبح الكتلة المرشحة الآن كتلة مؤكدة، ويواصل جميع المعدنين العمل على تعدين الكتلة التالية. من لم يتمكن من العثور على هاش فعال في الوقت المحدد سيتخلى عن الكتلة المرشحة ويبدأ من جديد في المنافسة على التعدين.

ماذا لو تم تعدين كتلتين في نفس الوقت؟

أحيانًا، يُنشر كتلتان صالحان من قبل معدنين مختلفين في نفس الوقت، مما يؤدي إلى وجود نسختين متنافستين من blockchain. يبدأ المعدنون في تعدين الكتلة التالية بناءً على الكتلة التي وصلتهم أولاً، مما يؤدي إلى انقسام مؤقت في الشبكة إلى نسختين مختلفتين من blockchain.

تستمر المنافسة بين الكتلتين حتى يتم تعدين كتلة جديدة على أحدهما. الكتلة التي تُنشر أولاً تُعتبر الفائزة. الكتل التي تُترك تُسمى “كتل عازلة” أو “كتل منسية”، وسيقوم جميع المعدنين الذين اختاروا هذه الكتلة بالانتقال إلى السلسلة التي تحتوي على الكتلة الفائزة لمواصلة التعدين.

ما هو صعوبة التعدين؟

يتم تعديل صعوبة التعدين بشكل دوري بواسطة البروتوكول لضمان أن معدل إنشاء الكتل الجديدة يظل ثابتًا، وبالتالي يضمن إصدار العملات الجديدة وفقًا للجدول الزمني. يتم تعديل الصعوبة بشكل مباشر وفقًا لقوة الحوسبة (معدل الهاش) المخصصة للشبكة.

لذلك، عندما ينضم معدنون جدد إلى الشبكة، تزداد المنافسة، وتزداد صعوبة حساب الهاش، مما يمنع تقصير زمن إنتاج الكتلة. وعلى العكس، إذا غادر معظم المعدنين الشبكة، تنخفض الصعوبة، ويصبح تعدين الكتل الجديدة أسهل. بعد تعديل الصعوبة، يظل زمن إنتاج الكتلة ثابتًا، ولا يتأثر بإجمالي قوة الهاش للشبكة.

أنواع تعدين العملات المشفرة

طرق تعدين العملات المشفرة متنوعة. تظهر أجهزة جديدة وخوارزميات إجماع باستمرار، ويتم تحسين الأجهزة والعمليات. عادةً، يستخدم المعدنون أجهزة حسابية مخصصة لحل المعادلات الرياضية المعقدة. إليك بعض الطرق الأكثر شيوعًا للتعدين.

المعالج المركزي(CPU) التعدين

المعالج المركزي(CPU) هو استخدام وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر لتنفيذ وظيفة هاش إثبات العمل. في المراحل المبكرة من البيتكوين، كانت تكاليف التعدين ومتطلبات الدخول منخفضة، وكان المعالج العادي قادرًا على التعامل مع مستوى الصعوبة، لذلك كان بإمكان أي شخص محاولة تعدين البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى.

ومع تزايد عدد المعدنين، زادت قوة الهاش للشبكة، وأصبح الربح من التعدين أكثر صعوبة. بالإضافة إلى ذلك، ظهرت أجهزة تعدين احترافية ذات قدرة معالجة أعلى، وأصبح تعدين CPU شبه من الماضي. اليوم، يستخدم جميع المعدنين أجهزة مخصصة، ولم يعد تعدين CPU ممكنًا.

وحدة معالجة الرسوميات(GPU) التعدين

وحدة معالجة الرسوميات(GPU) مصممة لمعالجة تطبيقات متعددة في وقت واحد، وغالبًا ما تُستخدم للألعاب أو التصيير الرسومي، ولكن يمكن أيضًا استخدامها في التعدين.

مقارنةً مع الدوائر المتكاملة الخاصة بالتعدين(ASIC)، فإن GPU أرخص وأكثر مرونة. على الرغم من أن المستخدمين لا يزالون قادرين على تعدين بعض العملات المنافسة باستخدام GPU، إلا أن كفاءة التعدين تعتمد على صعوبة الخوارزمية.

تعدين ASIC

الدوائر المتكاملة الخاصة بالتعدين(ASIC) مصممة خصيصًا لهدف معين. في مجال العملات المشفرة، تشير إلى أجهزة مخصصة للتعدين. من المعروف أن تعدين ASIC فعال جدًا، لكنه مكلف. تستخدم أجهزة ASIC تقنيات تعدين متقدمة، وتكلفتها أعلى بكثير من CPU أو GPU.

بالإضافة إلى ذلك، تتطور تقنية ASIC بسرعة، وتصبح الطرازات القديمة غير مربحة، لذلك يحتاج المعدنون إلى استبدال أجهزتهم بانتظام. حتى بدون احتساب تكاليف الكهرباء، يُعتبر تعدين ASIC من أغلى طرق التعدين.

مجمعات التعدين

جوائز الكتلة تُمنح للمعدن الذي ينجح أولاً، لذلك احتمالية العثور على الهاش الصحيح منخفضة جدًا. إذا كانت قدرة المعدن ضعيفة، فمن الصعب عليه العثور على الكتلة التالية بمفرده. هنا يأتي دور مجمعات التعدين.

تتكون مجمعات التعدين من مجموعة من المعدنين يجمعون مواردهم (قوة الهاش) لزيادة فرصهم في الفوز بجائزة الكتلة. بعد نجاح المجمع في العثور على الكتلة، يشارك المعدنون المكافأة حسب مساهماتهم.

المعدنون الأفراد يشاركون في المجمعات ويستفيدون من مزايا الأجهزة والطاقة، لكن مع سيطرة المجمعات على التعدين، يُخشى أن يؤدي ذلك إلى هجوم بنسبة 51% على الشبكة.

ما هو تعدين البيتكوين وكيف يعمل؟

البيتكوين هو أكثر العملات المشفرة شهرة وتطورًا، ويعتمد على خوارزمية إجماع إثبات العمل.

إثبات العمل هو آلية إجماع blockchain التي أنشأها ساتوشي ناكاموتو لأول مرة، وشرحها في ورقة البيتكوين البيضاء عام 2018. ببساطة، يحدد إثبات العمل كيف تتوصل شبكة blockchain إلى إجماع بين جميع المشاركين الموزعين، بدون طرف ثالث وسيط. تتطلب هذه الآلية قوة حسابية هائلة لتحقيق الإجماع، لمنع السلوك الخبيث.

كما نرى، في شبكة إثبات العمل، يتم التحقق من المعاملات بواسطة المعدنين. يتنافسون على حل مسائل رياضية معقدة باستخدام أجهزة تعدين مخصصة. عند العثور على حل فعال، يمكن للمعدن نشر كتلة المعاملات على blockchain وكسب مكافأة الكتلة.

يختلف عدد العملات المشفرة التي تُمنح كمكافأة على الكتل بين شبكات blockchain المختلفة. على سبيل المثال، حتى مارس 2023، يمكن لمعدني البيتكوين كسب مكافأة قدرها 6.25 بيتكوين لكل كتلة. وفقًا لآلية تقليل مكافأة البيتكوين، كل 21 ألف كتلة (حوالي كل أربع سنوات)، تنخفض مكافأة الكتلة إلى النصف.

هل لا يزال تعدين العملات المشفرة مربحًا في 2026؟

لا تزال فرصة الربح من تعدين العملات المشفرة قائمة، لكن يتطلب الأمر دراسة متأنية، وإدارة مخاطر، وتقييم دقيق. يتضمن التعدين استثمارات ومخاطر، مثل تكاليف الأجهزة، وتقلبات أسعار العملات المشفرة، وتغييرات بروتوكول العملة. لتقليل هذه المخاطر، يتبع المعدنون عادة استراتيجيات إدارة المخاطر ويقيمون التكاليف والعوائد المحتملة قبل بدء التعدين.

يعتمد ربحية العملات المشفرة على عدة عوامل، أحدها هو تغير سعر العملة. عندما يرتفع سعر العملة، تزداد قيمة مكافأة التعدين بالعملة القانونية. وعلى العكس، عندما ينخفض السعر، تنخفض الأرباح.

كفاءة أجهزة التعدين أيضًا عامل رئيسي في تحديد ربحية التعدين. قد تكون أجهزة التعدين مكلفة، لذلك يجب على المعدن الموازنة بين تكلفة الأجهزة والمكافآت المحتملة. عامل آخر هو تكلفة الكهرباء، فإذا كانت عالية جدًا، تتجاوز الأرباح، يصبح التعدين غير مربح.

بالإضافة إلى ذلك، قد تصبح أجهزة التعدين قديمة بسرعة، مما يتطلب ترقية متكررة. الطرازات الجديدة غالبًا ما تكون أكثر أداءً من القديمة، وإذا لم يتمكن المعدن من تحمل تكاليف الترقية، فسيواجه صعوبة في الحفاظ على تنافسيته.

أخيرًا، قد تتغير البروتوكولات أيضًا. على سبيل المثال، ستؤدي عملية تقليل مكافأة البيتكوين إلى خفض مكافأة الكتلة إلى النصف، مما يؤثر على ربحية التعدين. بالإضافة إلى ذلك، تحولت إيثيريوم في سبتمبر 2022 من إثبات العمل إلى آلية إثبات الحصة(PoS)، مما جعل التعدين غير ضروري.

الخاتمة

تعدين العملات المشفرة هو عنصر رئيسي في شبكة البيتكوين وغيرها من شبكات blockchain التي تعتمد على إثبات العمل، ويساعد على الحفاظ على أمان الشبكة وإصدار العملات الجديدة بشكل مستقر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يوفر التعدين دخلًا سلبيًا للمعدنين. لمزيد من التفاصيل حول الخطوات، يرجى قراءة مقالنا “دليل تعدين العملات المشفرة”.

التعدين يحمل فوائد ومخاطر، وأهم ميزة هي إمكانية تحقيق أرباح من مكافآت الكتلة. ومع ذلك، يتأثر ذلك بعدة عوامل، مثل تكاليف الكهرباء وأسعار السوق. قبل دخول عالم تعدين العملات المشفرة، يُنصح دائمًا بالبحث الشخصي(DYOR)، وتقييم المخاطر بشكل شامل. $ICP $CPOOL