سختی شبکه چیست؟ سختی استخراج بیت کوین چیست و چرا مهم است؟

سختی شبکه یا سختی استخراج پارامتر یا متغیری است که بلاک‌چین‌هایی چون بیت‌کوین برای حفظ تعادل موجود در فاصله بین خلق بلوک‌های متوالی استفاده می‌کنند. به عبارتی، شبکه به صورت مرتب میزان سختی پازل ریاضیاتی خود را ارتقاء می‌دهد تا با افزایش قدرت پردازش و فناوری‌های مرتبط با محاسبات پیچیده، امکان برداشت بلافاصله و کوتاه مدت بیت‌کوین‌ها وجود نداشته باشد.

هدف در سیاست اعمال سختی شبکه، حفظ ارزش رمزارزهای مخلوق بلاک‌چین است. برای مثال، حالتی را تصور کنید که هر کسی با لپتاپ خود می‌تواند به خلق تعداد بالایی از بلوک بپردازد؛ مطمئنا چنین بلاک‌چینی چندان جذاب نمی‌نماید و توکن‌های آن یکتایی و جذابیت لازم برای بازار معاملات را ندارند.

ازطرفی، سختی استخراج مفهومی کم‌وبیش یکسان با سختی شبکه دارد. توجه کنید که این دو اصطلاح برگرفته از Network Difficulty و Mining Difficulty هستند. اولی به دشواری در ایجاد بلوک‌های جدید اشاره دارد، دومی به پیچیدگی موجود در استخراج رمزارزهای جدید. با این حال، هر دوی آن‌ها به پردازشِ مرتبط با یک بلاک‌چین و پازل اختصاصی آن می‌پردازند و در طول این مقاله نیز به جای هم استفاده خواهند شد.

سختی شبکه چیست؟

در شبکه‌های بلاک‌چین که از الگوریتم اثبات کار یا PoW به عنوان مکانیسم اجماع انتخابی بهره می‌گیرند، ماینرها از قدرت محاسباتی خود برای حل پازل‌های ریاضیاتی استفاده می‌کنند تا سهمی در ایجاد بلوک‌ها، ثبت تراکنش‌ها و تعریف ارز دیجیتال مبنا داشته باشند. آن دسته از ماینرهایی که به موقع پازل مبنا را حل کرده‌ باشند، در مقابل تلاش محاسباتی و زمانی که گذاشته‌اند از شبکه توکن جایزه می‌گیرند.

وقتی پای ریاضیات به میان می‌آید، دشواری به فرایند اضافه می‌شود و این سطح از دشواری اگر متغیر باشد، آنوقت مفهوم سختی شبکه بروز می‌کند. حال شرایطی را فرض کنید که طراح بلاک‌چین (ساختار و کد آن) شبکه را طوری طراحی کرده باشد که میزان دشواری مسئله مبنا با گذر زمان تغییر کند تا سرعت ایجاد بلوک‌های جدید نسبتا ثابت بماند.

در چنین حالتی، فعالیت در شبکه سخت‌تر و سخت‌تر می‌شود و حتی وقتی فناوری ارتقاء می‌یابد، همچنان تعداد محدودی از ماینرها وجود دارند که شرایط بررسی مسئله و حل آن را دارند. در نتیجه، سختی شبکه یک پایداری در فرایندها ایجاد می‌کند و امنیت آن را حذف می‌کند (زیرا فرصتی برای بررسی هست و تعداد کمتری امکان تغییر بنیادی در آن را دارند).

علاوه بر اینکه سختی شبکه از سرعت پیشرفت در فناوری تأثیر می‌گیرد، از تعداد ماینرها نیز تأثیر می‌پذیرد. به عبارتی، هرچقدر که تعداد ماینرها بیشتر می‌شود، سختی شبکه بالاتر می‌رود تا ثبات موجود حفظ گردد و بلوک‌های جدید با یک نرخ موزون ایجاد شوند؛ مثلا در بیت‌کوین این نرخ اکنون هر 10 دقیقه یکبار است و سختی فزاینده آن اجازه برداشت بیت‌کوین بیشتر به ماینرها را نمی‌دهد. در نتیجه، همان هدف‌گذاری اولیه‌ای که برای 21 میلیون بیت‌کوین فرض شده، پایان سال 2140، محقق می‌گردد.

پیشنهاد مطالعه: ماینر چیست؟

سختی استخراج چیست؟

در بسیاری از مقالات و وبسایت‌های فعال در حوزه ارز دیجیتال و مفاهیم مرتبط با آن، از مفهومی مشابه به سختی شبکه و تحت عنوان سختی استخراج استفاده می‌شود؛ حتی بعضی‌ها آن را سختی رمزارز (Cryptocurrencies Difficulty) نیز می‌خوانند. با این حال، این سه اصطلاح به فرایند و مفهومی کم‌وبیش یکسان اشاره دارند، چراکه به نحوه مدیریت رشد شبکه می‌پردازند و هدف برای همه آن‌ها حفظ ثبات و امنیت شبکه، هم‌زمان با ارزشمند ماندن توکن، است.

بنابراین، سختی استخراج یا Mining Difficulty همان Nework Difficulty است با این تفاوت که در اینجا منظور دشواری مضاعف و متغیری است که باعث می‌شود دسترسی ماینرها به ارزهای جدید سخت‌تر و سخت‌تر شود. برای مثال، اگر یک ماینر 1 سال پیش و با دستگاه یا سخت‌افزار ماینینگ خود می‌توانست در بازه‌ای 2 ماهه یک بیت‌کوین استخراج کند، اکنون شاید به 6 ماه زمان نیاز دارد تا با همان دستگاه اینقدر بیت‌کوین داشته باشد. به همین دلیل، گاها سختی شبکه را سختی استخراج نیز می‌خوانند.

بیشتر بخوانید: استخراج ارز دیجیتال چیست

سختی شبکه بیت‌کوین

مشهورترین ارز دیجیتال با مکانیسم اثبات کار (PoW) بیت‌کوین است که در سال 2009 به دنیا معرفی شد و همچنان سلطان کریپتوهای فعال در دنیای رمزارز است. خالق بیت‌کوین ساتوشی ناکاموتو به طور زیرکانه‌ای توانست نیاز به عاملیت خارجی (Third Party) در ثبت تراکنش‌ها و تأیید آن‌ها را برطرف کند، فرایندی که ما آن را مکانیسم اجماع می‌خوانیم و هدفش حذف نهادهای کنترلی یا همان تمرکززدایی است.

اما ناکاموتو می‌دانست که جذاب‌ترین بخش بیت‌کوین، علاوه بر یکتایی و اولین بودن آن، نیاز این رمزارز به محاسبات پیچیده و زمان‌بر است. او هم‌چنین می‌دانست که با گذشت زمان قدرت پردازشگرها بالا می‌رود و افراد بیشتری وارد فعالیت ماینینگ می‌شوند، بنابراین پارامتر سختی استخراج را وارد کدهای شبکه کرد تا خلق هر بلوک جدید در هر بازه‌ای از فعالیت شبکه به زمانی نسبتا مشابه نیاز داشته باشد.

سختی شبکه بیت‌کوین به سختی مسئله ریاضی آن گره‌ خورده است؛ جایی که میزان دشواری مسئله هر 2016 بلوک یکبار (تقریبا 2 هفته) تغییر می‌کند تا اطمینان حاصل شود که اضافه کردن هر بلوک همیشه به همان 10 دقیقه تقریبی و مبنا نیاز دارد.

بخصوص، اگر ماینرهای بیشتری به شبکه بیت‌کوین اضافه شوند و هش ریت (Hash Rate) بالا رود، سختی شبکه بیت‌کوین نیز بالا می‌رود؛ برعکس، اگر تعداد ماینرها کم شود و هش ریت نزولی گردد، سختی شبکه بیت‌کوین نیز کاهش می‌یابد تا تعادل حفظ شود.

بیشتر بخوانید: بیت کوین چیست

اهمیت سختی استخراج بیت‌کوین

در نگاه اول به نظر می‌رسد که سختی شبکه مانعی در مشارکت بیشتر افراد و ایجاد یک شبکه کاملتر در بازه زمانی کوتاه‌تر است. نکته اینجاست که رمزارزها شبیه پول فیات هستند و نیاز به انحصار دارند؛ حالتی را فرض کنید که مردم هر چقدر که بخواهند پول چاپ کنند (یا حتی خود دولت چاپ کند)؛ وقتی پشتوانه‌ای برای آن نباشد و عرضه و تقاضا متناسب با این حجم نباشد، چیزی جز شکست در آن اقتصاد نتیجه نخواهد شد. این دقیقا همان دلیلی است که سختی شبکه بیت‌کوین را توجیه می‌کند.

به‌ویژه، اهمیت سختی بیت‌کوین را می‌توان در قالب بندهای زیر خلاصه کرد:

• تنظیم زمان ایجاد بلوک جدید: بیت‌کوین چنان تنظیم شده که شبکه‌اش هر 10 دقیقه یکبار بلوک جدیدی را به خود ببیند؛ با این حال، فناوری و رشد قدرت پردازشی تقریبا نمایی است و اگر یک مانع جانبی سر راه نباشد، در بازه یک روزه می‌توان تمام بلوک‌ها را ایجاد کرد. سختی استخراج همان مانع مورد نیاز برای مقابله با چنین روند تصاعدی در سرعت پردازش کامپیوتری است.
• حفظ امنیت شبکه: با استفاده از متغیر سختی استخراج، شبکه مطمئن می‌شود که امکان حمله 51 درصد و کنترل کامل بلاک‌چین، فوق‌العاده پرهزینه و تقریبا غیرممکن می‌شود. بخصوص، با افزایش سختی استخراج، امکان چنین حمله‌ای کمتر و کمتر می‌شود.
• کنترل ذخیره بیت‌کوین: تعداد کل بیت‌کوین‌های موجود 21 میلیون کوین است. همراه با فرایند نصف کردن پاداش‌ها که هر 4 سال یکبار انجام می‌شود، سختی استخراج این اطمینان را حاصل می‌کند که انتشار بیت‌کوین جدید در طول زمان و در مقابله با افزایش سرعت پردازش، کاهشی باشد. این عمل بخصوص باعث کمیاب‌تر شدن بیت‌کوین و ارزشمند ماندن آن می‌شود.
• اطمینان از سودآوری فرایند ماینینگ: بیت‌کوین بیشتر از هر چیز دیگری به جامعه ماینرهای خود وابسته است؛ بنابراین، باید فعالیت استخراج بیت‌کوین همیشه سودآور باشد. اگر سختی شبکه بسیار بالا باشد، ماینرها دیگر سودی در استخراج نمی‌بینند، چون هزینه زیادی صرف سخت‌افزار می‌شود. اما سختی شبکه متغیر است و با کاهش تعداد ماینرها، این اندازه کم می‌شود و همین امر باعث ایجاد تعادل و سودمند ماندن فرایند استخراج بیت‌کوین می‌گردد.

نمودار سختی شبکه بیت‌کوین

منظور از نمودار سختی شبکه بیت‌کوین بالا و پایین شدن‌های این متغیر در طول زمان است. برای مثال، در جولای 2021 سختی استخراج کاهشی بوده و به همین دلیل نمودار سختی شبکه بیت‌کوین رو به پایین است. در ماه‌های اخیر اگرچه نوساناتی به سمت پایین هم بوده، اما اکثر مقادیر متغیر سختی استخراج صعوده بوده‌اند و نشان از پیوستن تعداد بیشتری از ماینرها به فرایند ماینینگ بیت‌کوین داشتند.

وبسایت‌های زیادی هستند که سختی شبکه بیت‌کوین را به صورت روزانه گزارش می‌دهند و شما می‌توانید از این نمودارها نیز به عنوان پارامتری موثر در تحلیل‌های تکنیکال خود بهره بگیرید. برای مثال، وبسایت Minerstat سختی شبکه بیت‌کوین را از ابتدایی‌ترین روزهای فعالیت این شبکه تا به امروز در اختیار شما قرار می‌دهد.

نحوه محاسبه سختی شبکه بیت‌کوین

نحوه محاسبه سختی شبکه بیت‌کوین با متوسط دفعاتی که ماینرها باید تابع هش را محاسبه کنند (تا پازل حل شود و بلوک ایجاد گردد) ارتباط نزدیکی دارد. سختی استخراج هم‌چنین ارتباط مستقیمی با نرخ یا قدرت هش دارد: قدرت محاسباتی تمام شبکه بلاک‌چین، متناسب با محاسبات رمزنگاری که در هر ثانیه از فعالیت شبکه به وقوع می‌پیوندد.

فرمول‌های زیادی برای محاسبه سختی استخراج در بلاک‌چین‌ها استفاده می‌شوند، اما در اکثر آن‌ها هدف حفظ نرخ سختی کنونی به سختی آتی در نزدیکی عدد 1 است. فرمول‌های محاسبه سختی شبکه بیت‌کوین فاکتورهای مختلفی را در خود دارند که در ادامه به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• نرخ هش: قدرت محاسباتیِ کل شبکه بلاک‌چین که قرار است در هر 10 دقیقه 1 بلوک ایجاد کنند (و نه بیشتر). این عدد چیزی نیست جز جمع تعداد محاسبات هش بر ثانیه که توسط تمام ماینرها درون شبکه انجام می‌گیرد.
• توالی زمانی بلوک‌ها: میزان زمان استاندارد و پیش فرضی که قرار است بین هر دو بلوک از شبکه بیت‌کوین باشد. اگر به هر دلیلی این زمان تغییری رو به پایین داشته باشد، الگوریتم به روز می‌شود و سختی استخراج را بالا می‌برد تا نرخ تولید بلوک‌ها به همان 10 دقیقه باز گردد.
• تعداد ماینرهای فعال در شبکه: هرچقدر تعداد ماینرها بیشتر باشد امکان خلق بلوک‌ها در بازه زمانی کوتاه‌تر بیشتر است. بنابراین، متناسب با نحوه کم و زیاد شدن ماینرها، سختی شبکه تعیین می‌گردد تا سودآور بودن فعالیت استخراج همچنان مولفه‌ای جذاب برای ماینرها باشد.
• کارایی سخت‌افزار ماینینگ: در فرمول محاسبه سختی شبکه بیت‌کوین، سطح کارایی یک سخت‌افزار ماینینگ، مانند ASIC، نیز وارد می‌شود. بنابراین، وقتی کارایی بالا رود، پیچیدگی نیز ارتقاء می‌یابد.
• پاداش خلق بلوک جدید: در شبکه بلاک‌چین هر چهار سال یکبار میزان بیت‌کوین مدنظر برای پاداش خلق بلوک جدید نصف می‌شود. توجه کنید که ارزش بیت‌کوین نیز هر ساله بالا می‌رود، بنابراین، با نصف شدن میزان بیت‌کوین، ماینرها نه‌تنها ضرر نمی‌کنند، بلکه شاید بلوک جدیدتر برای آن‌ها سودآورتر هم باشد.

کدام ارزهای دیجیتال سختی استخراج دارند؟

نکته مهم این است که بیت‌کوین یکه‌تاز استخراج سخت‌گیرانه نیست و ارزهای دیگری نیز هستند که از مکانیسمی مشابه و سیاست سختی شبکه متناظر استفاده می‌کنند. برخی از ارزهای دیجیتال که از مکانیسم سختی استخراج بهره می‌گیرند عبارتند از:

• اتریوم (ETH): اتریوم دومین ارز دیجیتال از نظر قدرت و محبوبیت در بازار ارزهای دیجیتال است. این شبکه تا سال 2022 از مکانیسم اثبات کار استفاده می‌کرد اما در این سال به PoS تغییر رویه داد. با این حال، اتریوم نیز همچنان سختی استخراج مختص خود را دارد، هرچند به شیوه‌ای متفاوت از بیت‌کوین تعریف می‌شود.
• Monero: یک شبکه بلاک‌چین با تعداد نامحدودی از توکن‌ها که امکانات کمتری در مشاهده آدرس‌ها، میزان تراکنش‌ها و بالانس‌های دارایی به کاربران می‌دهد. این ارز دیجیتال نیز سختی شبکه مختص خود را دارد که نسبت به بیت‌کوین دارای نوسان بیشتری است.
• Revencoin: یک پروتکل غیرمتمرکز و منبع باز است که برای بهینه‌سازی انتقال دارایی‌های کریپتو از یک شبکه به شبکه‌ یا پارتی دیگر طراحی شده است. این شبکه در سال 2018 لانچ شد و کد آن برداشتی از کد اصلی بلاک‌چین بیت‌کوین است، بنابراین فرمول سختی نسبتا مشابهی دارد.
• Haven Protocol: این پروتکل نیز بر روی بلاک‌چین Monero تعریف شده است و تنها شبکه خصوصی از دارایی‌های پایدار یا Stable Assets است که مکمل استیبل‌های خصوصی مونترو نیز هستند.
• Dogecoin: یکی از پرحاشیه‌ترین ارزهای دیجیتال که سختی استخراج نیز دارد، دوج کوین است. نمودار سختی دوج بسیار پر نوسان است و تنها در 24 ساعت قبل (13 نوامبر) 21 درصد سختی آن نزول کرده است.

از دیگر ارزهای دیجیتال با سختی استخراج می‌توان به فورک‌های بیت‌کوین و یا انواعی چون Lumi اشاره کرد. به زبانی ساده‌تر، تقریبا تمام بلاک‌چین‌هایی که از مکانیسم اثبات کار یا PoW به عنوان مکانیسم اجماع خود بهره می‌گیرند، سختی استخراج دارند؛ بعضی‌ها فرمول سختی را از بلاک‌چین به ارث برده‌اند و برخی دیگر سختی استخراج اختصاصی برای خود تعریف کرده‌اند. نکته مهم این است که هدف در همه آن‌ها، حفظ ثبات در زمان تولید بلوک‌ها، امنیت و ارزش توکن پایه است.

علاوه بر این، کریپتوهایی چون Ripple، Stellar، Cardano و NEO ازجمله انواع ارزهای دیجیتالی هستند که نیازی به فرایند ماینینگ ندارند و سختی استخراج به شکل معمول برای آن‌ها مفهومی ندارد. به ویژه، بلاک‌چین‌هایی که از مکانیسم‌های اجماع مبتنی بر سرمایه، استک‌کردن دارایی و اعتبار، استفاده می‌کنند، سختی استخراج ندارند.

جمع‌بندی

یکی از مهم‌ترین مولفه شبکه‌های بلاک‌چین، رقابت‌پذیر بودن آن‌ها و مشارکت شفاف در فرایند استخراج است. سختی شبکه یکی از پارامترهایی است که حس رقابت در بین اعضاء شبکه را بالا می‌برد و آن‌ها را به استفاده از تجهیزات کاراتر و دقیق‌تر ترغیب می‌کند. بنابراین، شبکه به صورت هوشمندی فناوری‌های جدید را به خود جذب می‌کند بدون اینکه سرمایه‌گذاری برای آن انجام شود یا اینکه سازمان خاصی بخواهد فناوری را به شبکه موجود منتقل سازد.

همچنین، بیت‌کوین آغازگر مسیر دیجیتالی سازی مفهوم پول بوده است و اقتصادی که حول آن شکل گرفته از آینده‌دارترین فرایندهای موجود در زندگی انسان مدرن است. سختی شبکه همان دیوار حائل و امنی است که از سقوط بیت‌کوین و بی‌ارزش شدنش جلوگیری می‌کند و آن را در برابر حملات کنترل و تسلط بر شبکه ایمن می‌سازد.

در نگاه خالق یا خالقان بیت‌کوین، اگر قرار است این ارز و ارزهای مشابه با آن ارزشمند باقی بمانند، باید پارامتر کمیاب بودن و جذابیت رقابتی آن‌ها حفظ شود. ارزهای دیجیتال زیادی هستند که این سیاست را از بیت‌کوین آموخته‌اند و در عملیات رمزارز خود به کار می‌گیرند؛ هرچند ارزهای دیگری نیز هستند که مکانیسمی متفاوت از PoW دارند و برای ارزش آفرینی به سازوکارهای متفاوتی روی آورده‌اند.

سوالات متداول

سخت‌ترین ارز دیجیتال برای ماینینگ کدام است؟

تا قبل از اینکه اتریوم تغییر رویه بدهد، اتر جزء سخت‌ترین ارزهای دیجیتال برای ماینینگ بود. اما اکنون که این بلاکچین به PoS مهاجرت کرده، بیت‌کوین همچنان سخت‌ترین ارز دیجیتال برای ماینینگ است. همچنین، ارزهایی که از بلاک‌چین بیت‌کوین منشعب شده‌اند یا انواعی که خصوصی هستند، سخت‌ترین شیوه‌های استخراج را به خود اختصاص می‌دهند.

تفاوت سختی شبکه و سختی استخراج چیست؟

این دو مفهوم کم‌وبیش به یک فرایند اشاره دارند؛ فرایندی که در آن ماینر زمان و هزینه محاسباتی را صرف ایجاد بلوک جدید و دریافت پاداش می‌کند. حال اگر این دشواری در حل مسئله پایه را به شبکه ربط دهید می‌شود سختی شبکه و اگر به برداشت یا توکن نهایی می‌شود سختی استخراج.

آیا کریپتو بدون فعالیت ماینینگ می‌تواند به بقای خود ادامه دهد؟

برای ارزهایی چون بیت‌کوین که ساختار خود را به مشارکت اعضاء و ایجاد بلوک توسط آن‌ها گره زده‌اند، مشارکت صفر یعنی پایان آن ارز دیجیتال، اما ارزهای زیادی هستند که به فعالیت ماینینگ نیاز ندارند، بلکه به سرمایه‌گذاری و نقدینگی برای بقا نیاز دارند. توکن‌هایی نیز وجود دارند که برای پلتفرم‌های خدماتی تعریف شده‌اند و کلیت شبکه به خدمات دهندگان و مشتریان آن‌ها وابسته‌ است نه به فعالیت ماینینگ خاصی.

چقدر طول می‌کشد تا یک بیت‌کوین استخراج کرد؟

به طور استاندارد استخراج هر بیت کوین در حدود 10 دقیق طول می‌کشد. با این حال، این زمان برای سخت‌افزار ایده‌آلی است که در الگوریتم سختی شبکه بیت‌کوین پیش فرض قرار می‌گیرد. به ویژه، سخت‌افزارهای معمولی مانند یک لپ‌تاپ ساده چنین قدرتی را هرگز ندارند و ماه‌ها و سال‌ها طول می‌کشد تا بتوانند یک بیت‌کوین (حتی از نظر تئوری) برداشت کنند. به همین دلیل است که غالبا فعالیت مشارکتی است و به صورت فردی انجام نمی‌گیرد.