چگونه ماینینگ کریپتو کار می‌کند

آخرین به‌روزرسانی: 17 فوریه 2025

یکی از محبوب‌ترین و شناخته‌شده‌ترین مثال‌ها، ماینینگ Bitcoin است. با بررسی مثال این ارز دیجیتال، می‌توان بهتر درک کرد که استخراج سکه‌ها چگونه انجام می‌شود، چگونه امنیت شبکه تامین می‌شود و چرا ماینینگ بخش جدایی‌ناپذیر از عملکرد کل سیستم ارز دیجیتال است.

برای چه چیزی اساساً به ماینینگ کریپتو نیاز است؟

معدن‌کاری نقش کلیدی در دستیابی به اجماع در بلاک‌چین و تأمین امنیت آن از طریق تأیید تراکنش‌ها و محافظت از سیستم در برابر حملات ایفا می‌کند. این یک فرآیند مهم برای عملکرد ایمن شبکه Bitcoin یا دیگر ارزهای دیجیتال است که به این شکل استخراج می‌شوند. برای درک دلیل نیاز شدید به معدن‌کاری، بیایید ببینیم بلاک‌چین چگونه کار می‌کند.

شبکه Bitcoin یک دفتر کل عمومی و غیرمتمرکز است که شامل اطلاعاتی درباره صدها میلیون تراکنش با مهرهای زمانی است. به عنوان مثال، یک رکورد در بلاکچین می‌تواند شامل اطلاعاتی باشد که Participant 1 در روز چهارشنبه ساعت 9 شب 5 BTC به Participant 2 ارسال کرده است. این دفتر کل در یک مکان خاص ذخیره نشده است. بلکه بر روی کامپیوترهایی که آنها را نود می‌نامند بارگذاری شده است. این روش به هر شرکت‌کننده در شبکه امکان دسترسی به تاریخچه کامل مالکیت BTC و وضعیت فعلی آن را می‌دهد که شفافیت کامل را تضمین می‌کند.

بلاکچین به گونه‌ای طراحی شده است که هیچ نهاد متمرکزی وجود ندارد که تصمیم بگیرد کدام تراکنش‌ها باید به بلوک‌های جدید اضافه شوند. به جای آن، تمام نودها به‌طور جمعی تصمیم می‌گیرند که کدام اطلاعات درباره تراکنش‌ها صحیح است، با پیروی از قواعد تعیین‌شده. تمام نودها تاریخ تراکنش‌ها را ذخیره می‌کنند، صحت آن‌ها را تأیید می‌کنند و به‌روزرسانی‌ها را به سایر اعضای شبکه منتقل می‌کنند. زمانی که تمام نودها اطلاعات یکسانی دریافت می‌کنند، درک مشترکی از اینکه هر کسی چه مقدار بیت‌کوین دارد، ایجاد می‌شود.

علاوه بر این، گروهی از نودها وجود دارند که به آنها ماینرها گفته می‌شود، که برای حق ایجاد یک بلوک جدید از تراکنش‌ها رقابت می‌کنند. این حق را آنها از طریق فرایندی به نام Proof of Work به دست می‌آورند، که در آن ماینرها وظایف محاسباتی پیچیده‌ای را حل می‌کنند تا حق ایجاد بلوک جدید را قبل از «رقبای» خود به دست آورده و برای این کار پاداشی به صورت BTC جدید دریافت کنند.

«Proof of Work» چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

استخراج با استفاده از سیستم حفاظتی Proof of Work (PoW) — این یک روش اثبات است که نشان می‌دهد شرکت‌کنندگان در بلاک‌چین واقعاً در حفظ عملکرد آن فعال هستند. برای این کار، آن‌ها باید محاسبات پیچیده‌ای انجام دهند که به منابع قابل توجهی، از جمله انرژی، نیاز دارد.

چرا به این اثبات نیاز است؟ موضوع این است که چنین محاسباتی هزینه بر است و برای شرکت در ماینینگ، باید منابع واقعی را صرف کنید. این موضوع حملات به شبکه را بسیار گران و برای مهاجمان غیر مقرون به صرفه می‌سازد، زیرا به قدرت محاسباتی عظیمی نیاز دارند. به عبارت دیگر، PoW از Bitcoin در برابر تلاش‌های هک یا دستکاری محافظت می‌کند، زیرا حمله برای کسانی که بخواهند آن را انجام دهند، بسیار پرهزینه خواهد بود.

اصول کارکرد استخراج رمز ارز

با اینکه PoW یک فرایند فنی پیچیده است، درک آن ساده‌تر خواهد بود اگر به مراحل آن به صورت مرحله به مرحله نگاهی بیندازیم. ما بررسی خواهیم کرد که ماینینگ Bitcoin چگونه کار می‌کند، اگرچه این اصل برای سایر بلاک‌چین‌ها که بر اساس الگوریتم Proof of Work ساخته شده‌اند نیز قابل اعمال است.

مرحله 1: ظهور یک معامله جدید

هر تراکنش در شبکه Bitcoin در ابتدا وضعیت تأیید نشده‌ای به خود می‌گیرد. یک تراکنش تأیید نشده جدید در بلاکچین در زمانی که دو کاربر با یکدیگر معامله‌ای انجام می‌دهند، به وجود می‌آید، به عنوان مثال، یکی ارز دیجیتال را به دیگری ارسال می‌کند. خود این تراکنش شامل اطلاعات دقیقی درباره این معامله است، یعنی: آدرس‌های فرستنده و گیرنده، مقدار سکه‌های ارسال‌شده، زمان و غیره. در نتیجه این تراکنش در سرتاسر شبکه بلاکچین منتشر می‌شود.

مرحله 2: اضافه کردن تراکنش جدید به «منطقه انتظار»

هر ماینری که در نگهداری شبکه شرکت می‌کند، به طور مداوم به دنبال فعالیت‌های جدید درون آن است. روی کامپیوتری که روند ماینینگ را مدیریت می‌کند، یک ناحیه زمانی خاص وجود دارد — mempool. پس از ظهور در شبکه، تراکنش‌های تأیید نشده به اینجا افزوده می‌شوند. هر ماینر mempool خاص خود را دارد، بنابراین این یک «انبار» یگانه برای همه نیست. با وجود اینکه اندازه پایه mempool نمی‌تواند بیشتر از 300 مگابایت باشد، اما برای ماینرهای مختلف متفاوت خواهد بود. همه اینها به این دلیل است که گره‌ها به طور متفاوتی ساخته شده‌اند و تراکنش‌های تأیید نشده به آنها به طور همزمان افزوده نمی‌شوند، بلکه در زمان‌های مختلف.

مرحله 3: انتقال تراکنش‌های تایید نشده به بلوک کاندیدا

ماینر تراکنش‌های تاییدنشده را از mempool می‌گیرد و آن‌ها را به بلوک-کاندیدا اضافه می‌کند — بلوک جدیدی که هنوز توسط شبکه تایید نشده است و ادعای آن را دارد که به عنوان آن بلوک در زنجیره بلاکچین که بابت آن پاداش تعلق می‌گیرد، تبدیل شود. اندازه بلوک-کاندیدا در شبکه Bitcoin حدود 2 مگابایت است: این حجم حافظه شامل تقریباً 2000 تراکنش است.

اقدام ۴: حل مسائل رمزنگاری

از اینجا عملاً فرایند استخراج آغاز می‌شود که بر اساس PoW است. با استفاده از تجهیزات خاص، ماینر یک عدد تصادفی خاص (nonce) به بلوک کاندید اضافه می‌کند. سپس تمام اطلاعات (از جمله داده‌های بلوک و nonce) از طریق الگوریتم SHA-256 عبور می‌کند که یک هش (کد منحصر به فرد-ترکیبی که به عنوان نتیجه محاسبات به‌دست می‌آید) تولید می‌کند.

هدف ماینر این است که هش‌ای را بیابد که با شرایط خاصی (به عنوان مثال، با تعداد مشخصی صفر شروع شود) مطابقت داشته باشد. این یک وظیفه دشوار است که به توان محاسباتی بالایی نیاز دارد، زیرا اگر هش با شرایط شبکه مطابقت نداشته باشد، ماینر عدد را تغییر می‌دهد و دوباره تلاش می‌کند، این فرایند را میلیون‌ها بار تکرار می‌کند.

کسی که ابتدا هش مناسب را پیدا کند، بلوک را به بلاکچین اضافه می‌کند. در این حالت، بلوک نامزد به عنوان «حل شده» در نظر گرفته می‌شود و وضعیت کاملاً تأیید شده در شبکه را دریافت می‌کند. فقط پس از این، بلوک به بلاکچین اضافه می‌شود و به یک حلقه کامل زنجیره تبدیل می‌شود که شامل رکورد بعدی در ثبت است. ماینری که سایر شرکت‌کنندگان شبکه را پشت سر گذاشته و یک بلوک جدید را حل کرده است، پاداشی به صورت مقدار ثابتی از کریپتوکارنسی دریافت می‌کند. در حال حاضر، این مقدار ۳.۱۲۵ BTC است.

با توجه به این موضوع می‌توان نتیجه‌گیری کرد که هرچه قدرت محاسباتی تجهیزات بیشتر باشد (هش‌ریت — تعداد هش‌ها که در یک ثانیه محاسبه می‌شوند)، احتمال اینکه اولین نفر در مسابقه برای اضافه کردن بلوک جدید باشد، بیشتر است. در بلاکچین Bitcoin این فرآیند تقریباً هر 10 دقیقه تکرار می‌شود. پس از ظهور بلوک برنده، ماینرها تلاش‌های خود را برای حل بلوک کاندیدای فعلی متوقف کرده و اطلاعات تراکنش‌ها را از mempool حذف می‌کنند و به تشکیل یک بلوک کاندیدای جدید می‌پردازند — همه چیز دوباره تکرار می‌شود و این روند به طور مداوم ادامه دارد.

تنظیم سختی در استخراج криптовалют

پس از افزودن هر 2016 بلوک، که به طور میانگین حدود 2 هفته طول می‌کشد، تنظیم خودکار سطح سختی الگوریتم PoW انجام می‌شود. این برای حفظ سرعت ثابتی است که در آن بلوک‌های جدید استخراج می‌شوند — 10 دقیقه.

در حین تنظیم سختی، کل حجم قدرت‌های محاسباتی که در حال حاضر به الگوریتم هش اختصاص داده شده است — به اصطلاح قدرت هش — در نظر گرفته می‌شود. هنگامی که قدرت افزایش می‌یابد، فرآیند ماینینگ برای همه شرکت‌کنندگان دشوارتر می‌شود. اگر قدرت کاهش یابد — آنگاه استخراج ارزهای دیجیتال آسان‌تر می‌شود، زیرا سختی کاهش می‌یابد.

برخلاف استخراج طلا، جایی که افزایش تعداد استخراج‌کنندگان منجر به حجم بیشتری از طلا می‌شود، فرآیند ماینینگ Bitcoin بر اساس یک اصل دیگر عمل می‌کند. در مورد معادن طلا، وقتی افراد بیشتری در استخراج شرکت می‌کنند، حجم عرضه طلا در بازار افزایش می‌یابد. با افزایش عرضه، قیمت فلز گرانبها کاهش می‌یابد.

با Bitcoin وضعیت کاملاً متفاوت است: پروتکل شبکه تعداد دقیقی از BTC را تعیین می‌کند که می‌تواند منتشر شود — 21 میلیون. و این عدد در وابستگی به تعداد افرادی که ماینینگ می‌کنند یا قدرت دستگاه‌های آن‌ها تغییر نمی‌کند. برای حفظ ثبات ماینینگ، سختی آن به‌طور خودکار تنظیم می‌شود. این بدان معنی است که صرف‌نظر از تعداد ماینرهایی که به بلاک‌چین متصل می‌شوند، حجم کل BTC جدیدی که در بازار ظاهر می‌شود ثابت باقی می‌ماند. این کار شبکه را پایدار می‌کند و به جلوگیری از «تورم» دارایی دیجیتال کمک می‌کند، همانطور که با منابع فیزیکی اتفاق می‌افتد.