يقوم تعدين العملات المشفرة بالتحقق من معاملات البلوكتشاين والتحقق منها. يشير التعدين أيضًا إلى عملية إنشاء وحدات جديدة من العملة المشفرة.

في حين أن العمل الذي يقوم به المعدنون يتطلب موارد حوسبة مكثفة ، إلا أنه يساعد في الحفاظ على امان شبكة البلوكتشاين.

ما هو تعدين العملات المشفرة؟

يعد تعدين العملات المشفرة عملية حاسمة تضمن الأمن واللامركزية للعملات المشفرة مثل البيتكوين ، والتي تعتمد على آلية إجماع إثبات العمل (PoW). وتتمثل مهمتها الأساسية في التحقق من معاملات المستخدم وإضافتها إلى دفتر عام في البلوكتشاين. من خلال القيام بذلك ، يمكّن تعدين البيتكوين من العمل دون الحاجة إلى سلطة مركزية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن التعدين مسؤول عن إضافة عملات جديدة إلى المخزون الحالي. ومع ذلك ، تتبع هذه العملية قواعد صارمة ومحددة مسبقًا مضمنة في بروتوكولات العملة المشفرة. يتم فرض هذه القواعد عالميًا من خلال شبكة واسعة من العقد ، مما يمنع الإنشاء التعسفي للعملات الجديدة.

تستخدم آلات التعدين قوتهم الحاسوبية لحل ألغاز التشفير المعقدة ، مما يسمح لهم بإنشاء وحدات جديدة للعملات المشفرة. يكتسب عامل التعدين الذي نجح في حل اللغز أولاً امتياز إضافة كتلة جديدة من المعاملات إلى البلوكتشاين ونشرها عبر الشبكة.

كيف يعمل تعدين العملات الرقمية؟

عند بدء معاملات البلوكتشاين الجديدة ، يتم اضافتها الي تجمع الذاكرة ، تلعب آلات التعدين دورًا مهمًا في التحقق من شرعية هذه المعاملات المعلقة وتنظيمها في كتل.

فكر في الكتلة كصفحة في دفتر البلوكتشاين ، تسجل العديد من المعاملات إلى جانب البيانات الإضافية. تقوم عقد التعدين ، التي تعمل كآلات تعدين ، بجمع المعاملات غير المؤكدة من تجمع الذاكرة وتجميعها في كتل مرشحة.

بعد ذلك ، يهدف المُعدِن إلى تحويل الكتلة المرشحة إلى كتلة صالحة ومؤكدة. هذا يتطلب حل مشكلة رياضية معقدة تتطلب موارد حاسوبية كبيرة. تكافئ الكتل المستخرجة بنجاح المُعدِّن بالعملات المشفرة التي تم إنشاؤها حديثًا ورسوم المعاملات. دعونا نتعمق في كيفية عمل كل شيء.

الخطوة الأولى: تجزئة المعاملات (Hashing)

تتضمن المرحلة الأولية من تعدين الكتلة أخذ المعاملات المعلقة من مجمع الذاكرة وإخضاعها ، واحدة تلو الأخرى ، لوظيفة تجزئة. تولد هذه العملية ناتجًا بحجم ثابت يُعرف باسم التجزئة (Hash) ، والذي يعمل كمعرف فريد لكل جزء من البيانات.

في سياق التعدين ، تتألف تجزئة المعاملة من مجموعة من الأرقام والحروف ، تغلف جميع المعلومات داخل المعاملة. تخضع كل معاملة لإجراء التجزئة والسرد هذا بشكل فردي.

علاوة على ذلك ، يُدرج المُعدِن معاملة مخصصة ، يُشار إليها عادةً باسم "معاملة coinbase" ، إلى جانب المعاملات الفردية. في معاملة coinbase ، يكافئ عامل التعدين نفسه بعملات تم سكها حديثًا ، مما يؤدي إلى تداول وحدات عملة مشفرة جديدة. عادةً ما تحتل معاملة coinbase هذه المركز الأول في الكتلة الجديدة ، متبوعة ببقية المعاملات المعلقة التي تنتظر التحقق من صحتها.

الخطوة الثانية: إنشاء شجرة ميركل (Merkle Tree)

بمجرد تجزئة كل معاملة ، يتم تنظيم التجزئات الناتجة في بنية تُعرف باسم شجرة ميركل ، والتي يشار إليها أيضًا باسم شجرة التجزئة. يتضمن إنشاء شجرة ميركل ترتيب تجزئات المعاملات في أزواج وتقسيمها معًا.

يتم تجميع مخرجات التجزئة التي تم إنشاؤها حديثًا في أزواج وتجزئة بشكل تكراري حتى تبقى تجزئة واحدة. يشار إلى هذه التجزئة النهائية عادةً باسم تجزئة الجذر أو جذر ميركل. إنه يمثل جميع التجزئات السابقة المستخدمة في بناء الشجرة ، مما يوفر طريقة مدمجة وآمنة للتحقق من سلامة المعاملات المتعددة داخل الكتلة.

الخطوة الثالثة: البحث عن رأس كتلة صالح (Block Hash)

يعمل رأس الكتلة (Block Hash) كمعرف فريد لكل كتلة فردية ، مما يضمن أن كل كتلة تمتلك تجزئة مميزة خاصة بها. لإنشاء كتلة جديدة ، يقوم المعدنون بدمج تجزئة الكتلة السابقة مع تجزئة الجذر للكتلة المرشحة ، وبالتالي إنشاء تجزئة كتلة جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تتضمن رقمًا تعسفيًا يُعرف باسم nonce.

في سعيهم للتحقق من صحة الكتلة المرشحة ، يجب على المعدنين إخضاع تجزئة الجذر بشكل متكرر ، وتجزئة الكتلة السابقة ، و nonce إلى دالة تجزئة. الهدف النهائي هو العثور على تجزئة صالحة من خلال هذه العملية التكرارية.

نظرًا لأن تجزئة الجذر وتجزئة الكتلة السابقة تظل ثابتة ، يتم ترك المعدنين مع مهمة تغيير قيمة nonce عدة مرات حتى يكتشفوا تجزئة صالحة. لكي يتم اعتبار التجزئة صالحة ، يجب أن تكون أقل من القيمة المستهدفة المحددة بواسطة البروتوكول. في تعدين البيتكوين ، يمثل تحقيق عدد معين من الأصفار الرائدة في تجزئة الكتلة صعوبة التعدين ، وهو جانب مهم من العملية.

الخطوة الرابعة: بث الكتلة المعدنة

بعد التدقيق في عملية التعدين ، وجدنا أن المعدنين ينخرطون في تجزئة متكررة لرأس الكتلة ، باستخدام قيم nonce مختلفة حتى يتم اكتشاف تجزئة كتلة صالحة. بمجرد العثور عليها ، يقوم المُعدِّن الذي نجح في الحصول على التجزئة الصالحة ببث الكتلة المعدنة إلى الشبكة بأكملها. بعد ذلك ، تتحقق جميع العقد الأخرى داخل الشبكة من صلاحية الكتلة والتجزئة الخاصة بها. إذا تم التأكيد على أنها صحيحة ، تتم إضافة الكتلة الجديدة إلى نسخها الخاصة من البلوكتشين.

مع هذه الإضافة الناجحة ، تتحول الكتلة المرشحة إلى كتلة مؤكدة ، ويشرع جميع المعدنين على الفور في تعدين الكتلة التالية في الخط. المعدنين الذين لم يتمكنوا من العثور على تجزئة صالحة في الوقت المناسب سيتخلون عن الكتلة المرشحة ، وستبدأ عملية التعدين من جديد ، مما يؤدي إلى بدء سباق تعدين جديد.

ماذا لو تم تعدين كتلتين في نفس الوقت؟

في حالات معينة ، قد تواجه الشبكة موقفًا يبث فيه اثنان من المعدنين في وقت واحد كتل صالحة ، مما يؤدي إلى وجود كتلتين متنافستين داخل الشبكة. وبالتالي ، يبدأ المعدنين في عملية تعدين الكتلة التالية بناءً على الكتلة التي تلقوها أولاً ، مما أدى إلى انقسام مؤقت في البلوكتشاين ، مما أدى إلى نسختين مختلفتين.

تستمر المنافسة بين هذه الكتل المتنافسة حتى يتم استخراج الكتلة اللاحقة فوق أحد المتنافسين. عند هذه النقطة ، تظهر الكتلة الفائزة ، وتعتبر الكتلة الأخرى مهجورة ، ويشار إليها على أنها كتلة يتيمة أو كتلة قديمة. بعد ذلك ، يقوم جميع المعدنين الذين اختاروا الكتلة اليتيمة في البداية بإعادة توجيه جهودهم نحو تعدين سلسلة الكتلة المنتصرة. تضمن هذه العملية توافق البلوكتشاين واستمراره مع إصدار موحد ومتفق عليه.

ما هي صعوبة التعدين؟

صعوبة التعدين هي عامل ديناميكي يتم تعديله بانتظام بواسطة البروتوكول لضمان معدل ثابت لإنشاء كتل جديدة ، وبالتالي إصدار يمكن التنبؤ به لعملات جديدة. يتم إجراء هذا التعديل في ارتباط مباشر مع القدرة الحسابية (معدل التجزئة-Hash Rate) المخصص للشبكة.

عندما ينضم المعدنين الجدد إلى الشبكة ، يؤدي ذلك إلى زيادة المنافسة ، تزداد صعوبة التجزئة ، مما يمنع حدوث انخفاض في متوسط وقت الكتلة. على العكس من ذلك ، إذا غادر عدد كبير من المعدنين الشبكة ، تقل صعوبة التجزئة ، مما يسهل تعدين كتلة جديدة. تحافظ هذه التعديلات المستمرة على وقت كتلة ثابت ، بغض النظر عن التقلبات في إجمالي طاقة التجزئة للشبكة.

أنواع تعدين العملات المشفرة

يوفر تعدين العملات المشفرة طرقًا متنوعة تتطور باستمرار مع إدخال أجهزة جديدة وخوارزميات الإجماع. لمعالجة معادلات التشفير المعقدة ، غالبًا ما يعتمد المعدنين على وحدات الحوسبة المتخصصة. أدناه ، سوف نستكشف بعض أساليب التعدين الأكثر شيوعًا واستخداماً اليوم.

تعدين باستخدام وحدة المعالجة المركزية (CPU):

في الأيام الأولى لتعدين العملات المشفرة ، كان تعدين وحدة المعالجة المركزية طريقة شائعة. تضمنت استخدام وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر لتنفيذ وظائف التجزئة المطلوبة لنموذج إثبات العمل (PoW). في البداية ، كان هذا النهج متاحًا لأي شخص لديه وحدة معالجة مركزية عادية ، مما مكنهم من تجربة يدهم في تعدين البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى. ومع ذلك ، مع اكتساب التعدين لشعبية وزيادة معدل تجزئة الشبكة ، أصبح تعدين وحدة المعالجة المركزية أكثر صعوبة وأقل ربحية بشكل تدريجي. تفوقت أجهزة التعدين المتخصصة ، مثل ASICs (الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات) ، على تعدين وحدة المعالجة المركزية في الكفاءة ، مما يجعلها شبه عفا عليها الزمن.

تعدين باستخدام وحدة معالجة الرسومات (GPU):

وحدات معالجة الرسومات (GPUs) ، التي تُستخدم عادةً لعرض الرسومات والألعاب ، يمكن أن تعمل أيضًا كأدوات تعدين. أصبح تعدين بها شائعًا بسبب قدرتها النسبية على تحمل التكاليف والمرونة مقارنة بأجهزة ASIC. على الرغم من أن وحدات معالجة الرسومات يمكنها استخراج بعض العملات الرقمية البديلة ، إلا أن كفاءتها تعتمد بشكل كبير على صعوبة التعدين وخوارزمية العملة المشفرة المعينة.

تعدين ASIC:

يستلزم تعدين ASIC استخدام أجهزة متخصصة مصممة لأغراض التعدين. تشتهر هذه الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق بكفاءتها العالية ولكنها تأتي بتكلفة كبيرة. الاستثمار المقدم في آلة التعدين ASIC أعلى بكثير من الاستثمار في وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات. علاوة على ذلك ، فإن التقدم السريع في تقنية ASIC يجعل النماذج القديمة أقل ربحية بمرور الوقت ، مما يستلزم عمليات استبدال منتظمة. هذا يجعل تعدين ASIC أحد أغلى الطرق لتعدين العملات المشفرة.

احواض التعدين:

ظهرت احواض التعدين كحل للاحتمالية المنخفضة لاكتشاف المعدنين الفرديين لمكافآت الكتلة بسبب المنافسة الهائلة. هذه المجمعات عبارة عن مجموعات من المعدنين الذين يجمعون قوة التجزئة الخاصة بهم ، مما يزيد من فرصهم في تعدين الكتلة بنجاح. عندما يعثر المجمع على كتلة ، فإن المعدنين في الحوض يشاركون المكافأة بشكل متناسب بناءً على عملهم المساهم. يمكن أن تساعد احواض التعدين المعدنين الفرديين على تعويض تكاليف الأجهزة والكهرباء ، ولكن ظهرت مخاوف بشأن تركيز طاقة التعدين ، مما قد يؤدي إلى هجوم بنسبة ٥١% على شبكات معينة.

ما هو تعدين البيتكوين وكيف يعمل؟

تعتبر البيتكوين المثال الأكثر شهرة وراسخًا لعملة رقمية قابلة للتعدين ، وذلك باستخدام خوارزمية إجماع إثبات العمل (PoW).

تم تقديم PoW في عام ٢٠٠٨ من خلال ورقة البيتكوين البيضاء بواسطة Satoshi Nakamoto ، وهي بمثابة آلية إجماع البلوكتشاين الأصلية. وتتمثل مهمتها الأساسية في تسهيل الإجماع بين جميع المشاركين داخل الشبكة الموزعة ، مما يلغي الحاجة إلى أطراف ثالثة وسيطة. تحقق PoW هذا من خلال فرض متطلبات قوة حوسبة كبيرة ، مما يعيق الجهات الفاعلة الخبيثة.

في شبكة إثبات العمل ، تخضع المعاملات للتحقق من قبل المعدنين الذين يشاركون في عملية تنافسية لحل ألغاز التشفير المعقدة باستخدام أجهزة تعدين متخصصة. يُسمح للمُعدِّن الأول الذي اكتشف بنجاح حلاً صالحًا ببث كتلة معاملاته إلى البلوكتشاين ، وبالتالي الحصول على مكافأة الكتلة المرغوبة.

تختلف كمية العملات المشفرة الممنوحة في كتلة المكافأة باختلاف سلاسل الكتل. على سبيل المثال ، اعتبارًا من مارس ٢٠٢٣ ، يتلقى معدنين البيتكوين ٦.٢٥ بيتكوين كمكافأة جماعية. والجدير بالذكر أن البيتكوين يشتمل على آلية النصف والتي تقلل من مكافأة الكتلة بمقدار النصف كل ٢١٠،٠٠٠ كتلة ، والتي تحدث كل أربع سنوات تقريبًا. تضمن هذه الميزة إصدارًا محكومًا ويمكن التنبؤ به لوحدات البيتكوين الجديدة ، مما يساهم في ندرة الأصول وقيمتها.

هل يعد تعدين العملات الرقمية مربحًا في عام ٢٠٢٣؟

تتوقف ربحية تعدين العملات المشفرة في عام ٢٠٢٣ على عوامل مختلفة تتطلب دراسة متأنية وإدارة المخاطر والبحث الشامل. يتطلب الانخراط في التعدين استثمارات مسبقة وينطوي على مخاطر مثل تكاليف الأجهزة وتقلب أسعار العملات المشفرة والتغييرات المحتملة في بروتوكولات العملة المشفرة. للتغلب على هذه التحديات ، غالبًا ما يستخدم المعدنين استراتيجيات إدارة المخاطر وإجراء تقييمات شاملة للتكاليف والفوائد المرتبطة بالتعدين قبل بدء العمليات.

أحد المحددات الحاسمة لربحية التعدين هو التقلبات في أسعار العملات المشفرة. عندما ترتفع أسعار العملات المشفرة ، تزداد أيضًا القيمة الإلزامية لمكافآت التعدين ، مما قد يؤدي إلى زيادة الربحية. على العكس من ذلك ، يمكن أن يؤدي انخفاض الأسعار إلى انخفاض ربحية التعدين.

تعد كفاءة معدات التعدين المستخدمة حاسمة بنفس القدر في تحديد ربحية التعدين. نظرًا لأن أجهزة التعدين يمكن أن تكون باهظة الثمن ، يجب على المعدنين أن يوازنوا بعناية بين النفقات والمكافآت المحتملة التي يمكن أن تحققها. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب تكلفة الكهرباء دورًا مهمًا ؛ إذا كانت تكاليف الكهرباء مرتفعة للغاية ، فقد تفوق أرباح التعدين ، مما يجعل المشروع غير مربح.

علاوة على ذلك ، قد تتطلب أجهزة التعدين ترقيات متكررة نسبيًا ، لأن التطورات التكنولوجية تجعل النماذج القديمة أقل قدرة على المنافسة. قد يكافح المعدنين الذين يفتقرون إلى الميزانية لتحديث أجهزتهم للحفاظ على قدرتهم التنافسية في مجال التعدين.

أخيرًا ، يمكن للتغييرات على مستوى البروتوكول أن تؤثر بشكل كبير على ربحية التعدين. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤثر حدث خفض قيمة البيتكوين إلى النصف ، والذي يخفض مكافأة الكتلة إلى النصف ، على ربحية التعدين. علاوة على ذلك ، فإن انتقال الايثريوم الكامل من (PoW) إلى (PoS) في سبتمبر ٢٠٢٢ جعل التعدين التقليدي غير ضروري للشبكة.

بالنظر إلى هذه العوامل ، يتطلب تعدين العملة المشفرة في عام ٢٠٢٣ تحليلًا شاملاً لديناميات السوق ، وكفاءة أجهزة التعدين ، وتكاليف الكهرباء ، والتغييرات المحتملة في البروتوكول لقياس ربحيتها بشكل فعال.