كيف يعمل تعدين العملات الرقمية

آخر تحديث: 17 February 2025

واحدة من أشهر وأبرز الأمثلة هي تعدين Bitcoin. من خلال دراسة مثال هذه العملة المشفرة، يمكننا فهم كيفية استخراج العملات، وكيف يتم تأمين الشبكة، ولماذا يُعد التعدين جزءًا لا يتجزأ من وظيفة نظام العملات المشفرة بالكامل.

لما يعتبر التعدين الرقمي ضروريًا بشكل عام؟

يلعب التعدين دورًا رئيسيًا في تحقيق الإجماع في سلسلة الكتل وضمان أمانها من خلال تأكيد المعاملات وحماية النظام من الهجمات. هذه عملية مهمة لتشغيل شبكة Bitcoin بأمان أو أي عملة مشفرة أخرى يتم استخراجها بهذه الطريقة. لفهم لماذا يعد التعدين ضروريًا، دعنا نلقي نظرة على كيفية عمل سلسلة الكتل نفسها.

شبكة Bitcoin هي سجل عام غير مركزي يحتوي على معلومات حول مئات الملايين من المعاملات بتوقيت زمني. على سبيل المثال، قد تحتوي سجل واحد في البلوكشين على معلومات حول أن Participant 1 أرسل إلى Participant 2 يوم الأربعاء في الساعة 9 مساءً 5 BTC. لا يتم تخزين هذا السجل في مكان واحد. بل يتم تحميله على أجهزة الكمبيوتر، التي تسمى النودات. يسمح هذا النهج لكل مشارك في الشبكة بالوصول إلى التاريخ الكامل لملكية BTC وحالتها الحالية، مما يوفر شفافية كاملة.

تعمل البلوكشين بطريقة لا يوجد فيها هيئة مركزية تقرر أي المعاملات يجب إضافتها إلى الكتل الجديدة. بدلاً من ذلك، تتخذ جميع العقد قرارًا جماعيًا بشأن المعلومات الصحيحة حول المعاملات، وفقًا للقواعد المعمول بها. جميع العقد تخزن تاريخ المعاملات، تتحقق من صحتها وتنقل التحديثات إلى المشاركين الآخرين في الشبكة. عندما تتلقى جميع العقد نفس المعلومات، ينشأ فهم مشترك حول كمية البيتكوين التي يمتلكها كل شخص.

علاوة على ذلك، هناك مجموعة من العقد تُسمى بالمعدنين، الذين يتنافسون على الحق في إنشاء كتلة جديدة من المعاملات. يحصلون على هذا الحق من خلال عملية تُسمى Proof of Work، حيث يقوم المعدنون بحل مسائل حسابية معقدة للفوز بحق إنشاء كتلة جديدة، متفوقين على «المنافسين» والحصول على مكافأة تتمثل في BTC جديدة.

ما هو «Proof of Work» ولماذا هو مطلوب؟

عملية التعدين باستخدام نظام حماية إثبات العمل (PoW) هي وسيلة لإثبات أن المشاركين في سلسلة الكتل يشاركون فعليًا في دعم عملها. للقيام بذلك، يجب عليهم إجراء حسابات معقدة تتطلب موارد كبيرة، بما في ذلك الطاقة.

لماذا تحتاج إلى هذا الإثبات؟ تتعلق المسألة بأن مثل هذه الحسابات تكلف المال، ولكي تشارك في التعدين، يجب إنفاق موارد حقيقية. وهذا يجعل الهجمات على الشبكة مكلفة للغاية وغير مجدية للمهاجمين، لأنها تتطلب قوة حسابية هائلة. بعبارة أخرى، يحمي PoW Bitcoin من محاولات اختراقه أو التلاعب به، حيث ستكون الهجمة مكلفة للغاية بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في تنفيذها.

مبدأ عمل تعدين العملات المشفرة

على الرغم من أن PoW هو عملية تقنية معقدة، إلا أنه سيكون من الأسهل فهمها من خلال النظر في تنفيذها خطوة بخطوة. سننظر في كيفية عمل تعدين Bitcoin، على الرغم من أن هذه المبدأ ينطبق أيضًا على سلاسل الكتل الأخرى التي تعتمد على خوارزمية Proof of Work.

مرحلة 1: ظهور معاملة جديدة

لكل عملية نقل في شبكة Bitcoin يتم أولاً منحها حالة غير مؤكدة. تظهر عملية النقل غير المؤكدة الجديدة في سلسلة الكتل في اللحظة التي يبرم فيها مستخدمان صفقة بينهما، على سبيل المثال، عندما يقوم أحدهم بإرسال العملات المشفرة إلى الآخر. تحتوي هذه العملية نفسها على تفاصيل دقيقة حول هذه الصفقة، بما في ذلك: عناوين المرسل والمستقبل، عدد العملات المرسلة، الوقت، وما إلى ذلك. نتيجة لذلك، يتم بث هذه العملية عبر شبكة سلسلة الكتل.

الخطوة 2: إضافة معاملة جديدة إلى «منطقة الانتظار»

كل مُنقّب يشارك في دعم عمل الشبكة يتابع باستمرار ظهور أنشطة جديدة داخلها. على الكمبيوتر الذي يتحكم في عملية التعدين، هناك منطقة زمنية معينة — mempool. هنا، بعد ظهورها في الشبكة، تُضاف المعاملة غير المؤكدة. لكل مُنقّب mempool خاص به، لذلك ليست هناك «خزنة» واحدة للجميع. على الرغم من أن الحجم الأساسي لـ mempool لا يمكن أن يتجاوز 300 ميغابايت، فإن الأحجام ستختلف بين المُنقّبين. كل ذلك بسبب أن العقد مبنية بشكل مختلف عن بعضها البعض، وتضاف المعاملات غير المؤكدة إليها في أوقات مختلفة.

Этап 3: تحويل المعاملات غير المؤكدة إلى كتلة مرشحة

يأخذ المُعدّن المعاملات غير المؤكّدة من mempool ويضيفها إلى كتلة المرشّح - كتلة جديدة ولكنها لا تزال غير مؤكّدة من قبل الشبكة، والتي تطمح لتصبح تلك الكتلة في سلسلة البلوكشين التي يستحقّ عنها مكافأة. حجم كتلة المرشّح في شبكة Bitcoin هو حوالي 2 ميغابايت: يتضمّن هذا الحجم حوالي 2000 معاملة.

الخطوة 4: حل مشاكل التشفير

من هنا يبدأ فعليًا عملية التعدين المستندة إلى PoW. بمساعدة معدات خاصة، يقوم المنجم بإضافة رقم عشوائي خاص (nonce) إلى كتلة المرشح. بعد ذلك، تمر جميع المعلومات (بما في ذلك بيانات الكتلة وnonce) عبر خوارزمية SHA-256، التي تولد هاش (رمز فريد-تركيب، يتم الحصول عليه نتيجة الحسابات).

هدف المنجم هو العثور على تجزئة تتوافق مع شروط معينة (على سبيل المثال، أن تبدأ بعدد معين من الأصفار). هذه مهمة صعبة تتطلب قوة حسابية عالية، حيث إذا لم تتوافق التجزئة مع شروط الشبكة، يقوم المنجم بتغيير الرقم ويعيد المحاولة، مكررًا العملية ملايين المرات.

الشخص الذي يجد أول هاش مناسب يضيف كتلة إلى سلسلة الكتل. في هذه الحالة، تعتبر الكتلة المرشحة "محلولة" وتحصل على حالة موثوق بها بالكامل من الشبكة. فقط بعد ذلك تُضاف الكتلة إلى سلسلة الكتل وتصبح حلقة كاملة في السلسلة، تحتوي على السجل التالي في السجل. يحصل المُنقِّب الذي سبق باقي المشاركين في الشبكة وحل الكتلة الجديدة على مكافأة بمبلغ ثابت من العملة المشفرة. حالياً، تبلغ 3.125 BTC.

استنادًا إلى ذلك، يمكننا أن نستنتج أنه كلما زادت قوة الحوسبة للمعدات (هشرايت - عدد الهاشات المحسوبة في ثانية واحدة)، زادت احتمالية أن تكون الأول في السباق لإضافة كتلة جديدة. في سلسلة الكتل Bitcoin، تتكرر هذه العملية تقريبًا كل 10 دقائق. بعد ظهور الكتلة الفائزة، يتوقف المنقّبون عن محاولة حل الكتلة المرشحة الحالية، ويزيلون معلومات المعاملات من mempool ويبدأون في تشكيل كتلة مرشحة جديدة - كل شيء يتكرر من جديد وهكذا بلا انقطاع.

تصحيح الصعوبة في التعدين

بعد إضافة كل 2016 كتلة، والتي تستغرق في المتوسط حوالي أسبوعين، يحدث تعديل تلقائي لمستوى صعوبة خوارزمية PoW. هذا ضروري للحفاظ على سرعة ثابتة يتم من خلالها استخراج كتل جديدة - 10 دقائق.

أثناء تعديل الصعوبة، يتم أخذ جميع أحجام القدرة الحاسوبية في الاعتبار التي تُستخدم حاليًا في خوارزمية التجزئة - ما يُعرف بقوة التجزئة. عندما تزداد القوة، يصبح عملية التعدين أكثر صعوبة لجميع المشاركين. إذا انخفضت القوة - يصبح من الأسهل استخراج العملات المشفرة، حيث تنخفض الصعوبة.

بخلاف تعدين الذهب، حيث يؤدي زيادة عدد القائمين بالتعدين إلى زيادة كمية الذهب المستخرج، تعمل عملية تعدين Bitcoin على مبدأ مختلف. في حالة المناجم الذهبية، عندما يشارك عدد أكبر من الأشخاص في التعدين، تزداد كمية الذهب المعروض في السوق. مع زيادة العرض، ينخفض سعر المعدن الثمين.

بالنسبة لـ Bitcoin، الوضع مختلف تمامًا: بروتوكول الشبكة يحدد العدد الدقيق من BTC الذي يمكن إصداره - 21 مليون. وهذا العدد لا يتغير بناءً على عدد الأشخاص الذين يقومون بالتعدين أو مدى قوة أجهزتهم. للحفاظ على استقرار التعدين، يتم ضبط صعوبته تلقائيًا. يعني ذلك أنه بغض النظر عن عدد المعدنين الذين يتصلون بسلسلة الكتل، فإن الحجم الإجمالي من BTC الجديدة الذي يظهر في السوق يبقى ثابتًا. وهذا يجعل عمل الشبكة مستقراً ويساعد على تجنب «التضخم» في الأصل الرقمي، كما يحدث مع الموارد الفيزيائية.