إعادة توجيه العنوان الأصلي 'بلوكشين العامية الثالث: كشف النقاب عن الوجه الغامض للتعدين - ما هو التعدين؟ لماذا نحن بحاجة للتعدين؟ من هو الجاني الرئيسي لعدم قدرتنا على شراء بطاقات الرسومات؟'

من المحتمل أن يكون التعدين أحد أكثر المفاهيم المألوفة المتعلقة ب blockchain للجميع. قد يكون الكثير من الناس قد سمعوا عن التعدين عدة مرات ولكنهم ليسوا متأكدين تماما مما يستلزمه بالفعل. في هذا القسم ، سنقطع برامجنا العادية لتقديم "التعدين" أولا.

ملخص سريع لمحتوى " البلوكتشين الأساسي 1: مقدمة عن بيتكوين (رائد ثورة البلوكتشين والمنافس للعملات السيادية) "، حيث صمم ساتوشي ناكاموتو نظام العملات النقدية بيتكوين لربط مكافآت الحفاظ على السجلات مع إصدار العملات. تسمح هذه الطريقة بتفعيل إصدار العملات من خلال عملية الحفاظ على السجلات، مما يحل مشكلة إصدار العملات ويشجع حفاظ السجلات على المشاركة بنشاط.

1. ما هو التعدين؟

في العالم الحقيقي، ينطوي التعدين على استخدام المنقبين لأدوات مختلفة لحفر المعادن الثمينة المخبأة في الصخور من المناجم. يستخرج المنقبون القيمة من هذه المعادن النادرة المخبأة في الطبيعة من خلال العمل الجسدي.

لمشاريع البلوكتشين التي تقدم مكافآت للحفظ (عادةً مشاريع العملات الرقمية) ، تنفق العقد الشبكية الموارد الحسابية لحل المشاكل. بمجرد أن يجدوا الحل ، يقومون بتجميع الكتلة ويتلقون مكافأة على شكل عملة حديثة. يشبه هذا العملية استخراج المعادن الثمينة مثل الذهب من الخام ، ولذلك يشار إليه عادةً بـ "التعدين". هنا ، الحفظة هم المنقبون ، الذين يتنافسون لتجميع الكتل باستخدام الأجهزة والكهرباء ، مما يؤدي إلى إنشاء عملة جديدة.

2. لماذا يكون التعدين ضروريًا؟

يخدم التعدين هدفين رئيسيين: التحقق من المعاملات الأخيرة عن طريق تجميعها في كتل وربطها بسلسلة الكتل، واصدار عملة جديدة عن طريق مكافأة حفظة السجلات. فيما يلي وظائف التعدين المفصلة:

1. اختيار الحفظ: يجب وجود استراتيجية لاختيار الحفظ الفعلي من بين العديد من المرشحين. يتم استخدام نتيجة التعدين كأساس لهذا الاختيار، مما يضمن أن يتم التعرف على كل معاملة من قبل جميع المشاركين، محققين الاتفاق عبر الشبكة.
2. التحقق من المعاملة: كل معاملة بيتكوين تحتاج إلى أن تتم التحقق من قبل المنقبين في الشبكة. يؤكد هذا العملية صحة المعاملة، بما في ذلك:
   • ضمان مطابقة تنسيق وحجم المعاملة للمواصفات المحددة.
   • التحقق من صحة توقيع كل معاملة للتأكد من أنها تمت بواسطة المستخدم الذي يمتلك المفتاح الخاص المتعلق بها.
   • التحقق من أن مبلغ الإدخال يتجاوز مبلغ الإخراج (مع جزء من المبلغ المأخوذ كرسوم)، وضمان أن الرموز المستخدمة للدفع لم يتم إنفاقها مرتين.
   • تأكيد أن المعاملة لم تتم إدراجها مسبقاً في كتلة.
3. إصدار عملة جديدة: التعدين هو أيضًا الطريقة التي يدخل بها البيتكوينات الجديدة التداول. عندما يقوم المُعدن بنجاح بتعدين كتلة جديدة، يحصلون على كمية معينة من البيتكوين كمكافأة. تشجع هذه الآلية المكافأة الناس على المشاركة في عملية التعدين وتعمل أيضًا كطريقة لإصدار البيتكوين. تضمن هذه الطريقة لإصدار العملة زيادة مستدامة ومسيطرة في تداول العملة، مما يساعد في إدارة التضخم.
4. تشجيع المشاركة: آلية المكافأة تحفز المزيد من الأشخاص على المشاركة في الحفاظ على نظام العملة، وتعزز تطوره المستمر والمتين.
5. تعزيز أمان الشبكة واللامركزية: تؤدي مكافآت التعدين إلى عدد كبير من المنقبين، مما يؤدي إلى قدرة حسابية موزعة. تضمن هذه اللامركزية عدم قدرة كيان واحد على التحكم بنسبة 50٪ من القدرة الحسابية، مما يعزز من شفافية النظام وأمانه. التمسك بمبدأ السلسلة الأطول يحسن النظام بشكل إضافي.

3. لماذا يرغب المُنقبون في المشاركة في التعدين؟

يتم تحفيز المنقبون للمشاركة في عملية التعدين لأنهم يحصلون على مكافآت كبيرة عند نجاحهم في تعبئة كتلة على سلسلة الكتل. تأتي هذه المكافآت من مصدرين رئيسيين:

• مكافآت الكتل (العملة الجديدة المصدرة): يصدر نظام العملة الجديدة تلقائيًا، وتذهب كليًا إلى المُنقب. على سبيل المثال، في نظام بيتكوين، يتلقى المُنقبون حاليًا 3.125 بيتكوين لكل كتلة يقومون بتجميعها. وبما أن كل بيتكوين يُقدّر بحوالي 65،000 دولار، فإن تجميع كتلة واحدة يمكن أن يحقق أكثر من 200،000 دولار، أي ما يقرب من 1.47 مليون يوان صيني.
• رسوم المعاملات التي يدفعها المستخدمون: نظرًا للقدرة المحدودة للكتلة على استيعاب سجلات المعاملات، يدفع بعض المستخدمين رسوم المعاملات لتحفيز المنقبين على إعطاء أفضلية لمعاملاتهم لتأكيد أسرع. عند اختيار المعاملات من حوض المعاملات لتضمينها في الكتلة، يميل المنقبون إلى اختيار تلك التي تحتوي على رسوم أعلى. يمكن أن تحتوي الكتلة على آلاف المعاملات، وتذهب جميع الرسوم من هذه المعاملات إلى المنقب، ممثلة مصدرًا آخرا هامًا للدخل. مع زيادة عدد الأشخاص الذين يستخدمون بيتكوين للمعاملات، تشتد المنافسة للتضمين في الكتل، مما يؤدي إلى زيادة الرسوم التي يرغب المستخدمون في دفعها.

بمرور الوقت ، ستنخفض مكافآت الكتلة (على سبيل المثال ، بسبب آلية النصف في Bitcoin ، حيث يتم تخفيض المكافأة إلى النصف كل أربع سنوات تقريبا). في النهاية ، بعد أن تم تعدين جميع عملات البيتكوين البالغ عددها 21 مليون ، والمتوقع حوالي عام 2141 ، ستتوقف مكافأة الكتلة التلقائية عن الوجود ، وستصبح رسوم المعاملات المصدر الرئيسي للدخل لعمال المناجم.

نصائح

يولد بيتكوين كتلة جديدة تقريبًا كل 10 دقائق. في البداية ، تنتج كل كتلة جديدة 50 بيتكوينًا. تخضع هذه الجائزة للتقليص إلى النصف كل أربع سنوات ، وحتى الآن ، كان هناك أربعة أحداث للتقليص. حاليًا ، تنتج كل كتلة 3.125 بيتكوينًا ، وحدث آخر تقليص في أبريل 2024. تتوقع التقليص التالي حوالي عام 2028. بحلول عام 2141 ، سيصل بيتكوين إلى حد الإصدار الخاص به.

تتأثر رسوم المعاملة ليس فقط بالعرض والطلب ولكن أيضًا بحجم المعاملة، حيث تكون الرسوم متناسبة مع المساحة التي تحتلها المعاملة في الكتلة.

4. كيفية المشاركة في التعدين

بالنسبة للمُعدين، المشاركة في عملية التعدين سهلة. حمل نسخة من محفظة العملات الرقمية، ثم انقر على زر التعدين داخل المحفظة لبدء عملية التعدين.

بالنسبة لمشاريع blockchain ذات مكافآت الكتلة ، تتم كتابة خوارزمية التعدين عادة في برنامج نصي مدمج في المحفظة. يحتاج عمال المناجم ببساطة إلى النقر فوق زر لبدء البرنامج النصي.

خوارزمية التعدين محددة، مما يعني أنه طالما قام المنقبون بتشغيل الخوارزمية بشكل مستمر، فإنهم سيحصلون في النهاية على نتيجة. ومع ذلك، نظرًا لاختلاف الموارد الحسابية، يمكن أن يختلف الوقت المطلوب لحساب هذه النتيجة بين المنقبين. بمجرد أن يقوم العقد بحساب القيمة المستهدفة، يصبح جهد منقبين آخرين خلال تلك الفترة عبثيًا، مما يؤدي إلى عوائد سلبية بسبب الموارد الفيزيائية المبذولة.

لتجنب إهدار الجهد ، غالبا ما يقوم عمال المناجم بتجميع مواردهم الحسابية من خلال الانضمام إلى عقدة تجمع التعدين. تعمل هذه العقدة مثل أي عقدة أخرى ولكنها تتمتع بقوة حسابية أكبر بكثير. عندما ينجح المجمع في تعدين كتلة ، يتم توزيع المكافآت بين عمال المناجم المشاركين بناء على مواردهم الحسابية المساهمة. من المهم ملاحظة أنه على blockchain ، فإن عامل المنجم المسجل على أنه يقوم بتعبئة الكتلة هو عقدة تجمع التعدين ، بينما يتلقى عمال المناجم الفرديون حصتهم من المكافآت التي يخصصها المجمع ، وليس مباشرة من نظام العملات.

شركة بيتماين، المصنعة لشرائح التعدين ذات الكفاءة العالية المتخصصة، قد رسخت دور حمامات التعدين، مساهمة في تمركز قوة المحاسبة المركزية.

5. تفاصيل لغز التعدين

قد تحتوي مشاريع سلاسل الكتل المختلفة على ألغاز التعدين المتنوعة ومستويات مختلفة من الصعوبة. هنا، نأخذ بيتكوين كمثال. الخوارزمية التي تستخدمها بيتكوين هي ما يسمى ببرهان العمل (PoW). جوهر هذا الخوارزمية هو أنه يجب أن يتم إنفاق كمية معينة من العمل لإثبات النتيجة.

اللغز التعدين ليس مشكلة رياضية تقليدية ولكنه يتضمن إيجاد رقم عشوائي، المعروف بالـ nonce. يجب أن ينتج هذا الـ nonce، عندما يتم دمجه مع البيانات في الكتلة ومعالجته من خلال وظيفة الهاش، قيمة هاش تلبي شرطًا محددًا. عادةً، يتطلب هذا الشرط أن تكون قيمة الهاش أقل من قيمة مستهدفة (أو بالمثل، أن تكون أول n بت في قيمة الهاش هي صفر). المعادلة كالتالي: هاش(الـ nonce + بيانات الكتلة) ≤ مستهدف

يستخدم بيتكوين وظيفة تجزئة sha-256 ، التي تحول أي طول من المدخلات إلى مخرجات ذات طول ثابت من 256 بتًا (ما يعادل 64 رقمًا عشريًا سداسيًا أو 32 بايتًا). الإخراج عشوائي تقريبًا ولكنه مضمون أن يكون هو نفسه لنفس المدخل. يشمل التعدين تغيير العدد المرجعي باستمرار وتجزئة بيانات رأس الكتلة باستخدام sha-256 حتى يتم العثور على قيمة تجزئة تفي بشرط الهدف.

على سبيل المثال ، قيمة تجزئة SHA-256 مع أول 30 بت هي الأصفار: 000000000000000000000000000000111111010000011011000100100110111011000110100010011011000110100010110110101010011101011010100100011011010001111101001111110101001101111101011110011100011110011110000111000100110000001011011010001110011100110010111010010010010001101010110010110000000000000000000000000000000111111010000011011000100100110111011000110100010011011000110100010110110101010011101011010100100011011010001111101001111110101001101111101011110011100011110011110000111000100110000001011011010001110011100110010111010010010010001101010110010110000000000000000000000000000000111111010000011011000100100110111011000110100010011011000110100010110110101010011101011010100100011011010001111101001111110101001101111101011110011100011110011110000111000100110000001011011010001110011100110010111010010010010001101010110010110

تحويل هذا إلى السداسي عشري ينتج قيمة تبدأ بسبعة صفرات: 00000003f41b126ec689b1a2da9d5d46d13d0fd1bece47983d59c5d32eb4ac9000000003f41b126ec689b1a2da9d5d46d13d0fd1bece47983d59c5d32eb4ac9000000003f41b126ec689b1a2da9d5d46d13d0fd1bece47983d59c5d32eb4ac90

لتبسيط الأمر، فإن احتمالية العثور على تجزئة بتات الصفر الأولى n هي 12n\frac{1}{2^n}2n1. كلما زادت قيمة n، كلما قلت البتات التي تساوي الصفر، وكلما انخفضت الاحتمالية:

• n=10n = 10n=10: 1 in 1,024
• n = 20n = 20n = 20: 1 في 1،048،576
• n = 30n = 30n = 30: 1 في 1،073،741،824
• ن = 40 ن = 40 ن = 40: 1 في 1,099,511,627,776
• n=50n = 50n=50: 1 in 1,125,899,906,842,624

مع الـ n يصل إلى 256، العثور على قيمة تجزئة مع القوة الحسابية البشرية الحالية، باستثناء الحواسيب الكمومية، يكاد يكون مستحيلاً قبل أن تتوقف الأرض عن الوجود.

نظرًا لخصائص sha-256، الطريقة الوحيدة هي القوة الغاشمة، التي تتضمن محاولة مستمرة لمختلف nonces حتى تتم الشروط. هذه الضرورة لتجهيزات الحوسبة عالية الأداء هي السبب في أن التعدين يتطلب مثل هذه الأجهزة.

نظرًا لأنه لا يمكنك التنبؤ بقيمة التجزئة التي تم إنشاؤها بواسطة إضافة الرقم العشوائي إلى بيانات الكتلة وتمريرها من خلال sha-256، فإن العملية عشوائية تمامًا. على سبيل المثال، إذا كانت قيمة التجزئة المستهدفة هي 10,000، فليس لديك وسيلة لمعرفة أي رقم عشوائي مجتمع مع بيانات الكتلة سيؤدي إلى قيمة تجزئة أقل من 10,000. هذا الطابع العشوائي وغير المتوقع يعني أن على المنقبين الاستمرار في تعداد الاحتمالات حتى تتم الشروط. إذا تحققت الشروط من قيم متعددة، يتم اختيار أصغر قيمة تجزئة نظرًا لأن القيمة الأصغر تشير إلى صعوبة أكبر واحتمالية أقل للحدوث.

التحقق مما إذا كانت قيمة التجزئة المُولدة تفي بالمتطلبات سهل، حيث يتطلب عملية مقارنة واحدة فقط. ومع ذلك، يمكن تحقيق قيمة التجزئة التي تكون أصغر من أو تساوي القيمة المستهدفة فقط من خلال تعداد القوة الخام. يُعرف هذا الخاصية، حيث يكون التحقق من النتيجة سهلاً ولكن العثور على النتيجة صعبًا، بأنه اللامتماثل الحسابي.

6. محاكاة رمز خوارزمية التعدين

الكود التالي يحاكي عملية التعدين. يبدأ بسلسلة بيانات رأس الكتلة “geekbang” ويبحث تدريجياً من قيمة عدم معينة تبلغ 10,000 حتى يجد قيمة عدم معينة تفي بالشرط المحدد.

هنا سكريبت بيثون يوضح عملية التعدين:

استيراد hashlibdef الرئيسية():    base_string = "geekbang"    nonce = 10000    count = 0    بينما صحيح:        target_string = base_string + str(nonce)        pow_hash = hashlib.sha256(target_string.encode()).hexdigest()        count += 1        إذا كان pow_hash.startswith("0000"):  # الأرقام الست عشرية الأولى هي 0، ما يعادل البتات الستة عشر الأولى تكون 0            print("hash:", pow_hash)            print("nonce:", nonce, "مرات المسح:", count)            استراحة        nonce += 1if __name__ == '__main__':    main()

عندما يكون الشرط هو أن أول 4 أرقام سداسية عشرية من نتيجة التجزئة هي صفر (أي ما يعادل أول 16 بت تساوي صفرا) ، يكون عدد العمليات الحسابية حوالي 58,000. إذا تمت زيادة المتطلبات إلى أول 5 أرقام صفرية ، فإن عدد العمليات الحسابية يزيد إلى 1.23 مليون. عندما يكون الشرط هو أول 7 أرقام صفر ، يصل عدد العمليات الحسابية إلى 160 مليون. يوضح هذا أن كل صفر إضافي في بادئة التجزئة يزيد الحساب بمقدار 16 مرة تقريبا.

هنا نتائج لظروف مستهدفة مختلفة:

أول 4 أرقام هكس متساوية الصفر (16 بت):

import hashlib

def main():

base_string = "geekbang"nonce = 10000count = 0بينما صحيح: target_string = base_string + str (nonce) pow_hash = hashlib.sha256 (target_string) .hexdigest () count = count + 1 إذا كان pow_hash.startswith ("0000"): # 前4个16进制位是0,相当于前16个比特位是0 طباعة pow_hash طباعة "nonce: https://s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/gimg.gateimg.com/learn/51d786353cf4ac886dbb869fc7abf883dac67ceb.png" مرات المسح:  https://s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/gimg.gateimg.com/learn/4ebdb22f10c27f8797a1c2ae7bbbd78f40220ed4.png "" ٪ (لا شيء ، العد) كسر nonce = nonce + 1

إذا اسم == ‘الرئيسية‘:

main()

كما هو معروف، فإن زيادة عدد الأصفار الرائدة المطلوبة في الهاش تزيد بشكل كبير من عدد المحاولات اللازمة، وتتبع نمط نمو متسارع. وهذا يدل على الصعوبة الحسابية والموارد اللازمة للتعدين، مما يؤكد حاجة الأجهزة عالية الأداء في عملية التعدين.

7. تعديل صعوبة الأداء الديناميكي

لضمان إنشاء كتلة كل 10 دقائق تقريبا ، يقوم نظام Bitcoin بضبط صعوبة التعدين عن طريق تغيير عدد الأصفار البادئة المطلوبة في قيمة التجزئة. تعد آلية تعديل الصعوبة هذه جزءا مهما من نظام البيتكوين. يقوم بتقييم الوقت المستغرق لإنشاء كتل 2016 الأخيرة ، والتي يجب أن تكون حوالي أسبوعين بشكل مثالي. إذا تم استخراج هذه الكتل في أقل من أسبوعين ، تزداد الصعوبة بإضافة المزيد من الأصفار البادئة (خفض القيمة المستهدفة). على العكس من ذلك ، إذا استغرق الأمر أكثر من أسبوعين ، فإن الصعوبة تقل عن طريق تقليل عدد الأصفار البادئة (رفع القيمة المستهدفة). تضمن هذه الآلية أن يظل وقت إنشاء كتلة حوالي 10 دقائق ، حتى مع تقلب معدل التجزئة الإجمالي للشبكة.

هذا الآلية لضبط الصعوبة، التي صممها مبتكر بيتكوين ساتوشي ناكاموتو، كانت مخططة من البداية للتكيف تلقائيًا مع القوة الحسابية الإجمالية للشبكة. إنه يحافظ على وتيرة تعدين مستقرة ويمنع العملة من الإصدار بسرعة كبيرة، مما قد يؤدي إلى اضطراب الاقتصاد السوقي.

8. عملية تنفيذ خوارزمية التعدين

قد تحتوي مشاريع سلسلة الكتل المختلفة على خوارزميات تعدين متنوعة. هنا ، نصف الأكثر شهرة: خوارزمية تعدين بيتكوين.

عملية تنفيذ خوارزمية التعدين الأساسية لبيتكوين هي كما يلي:

1. اختيار المعاملات: اختيار عدة معاملات من حافظة الذاكرة (عادة ما يتم إعطاء الأولوية لتلك ذات الرسوم الأعلى). إنشاء تلقائي لمعاملة خاصة (تسمى في كثير من الأحيان معاملة كوينبيس) حيث يكون المستلم هو المنقب، وقيمة المعاملة هي مكافأة الكتلة بالإضافة إلى جميع رسوم المعاملات المحددة. وضع هذه المعاملة الخاصة في بداية المعاملات المحددة لتشكيل مجموعة المعاملات التي ستتم تجميعها في الكتلة.
2. بناء شجرة Merkle: إنشاء شجرة تجزئة Merkle من مجموعة المعاملات. شجرة Merkle هي شجرة ثنائية حيث تخزن كل عقدة ورقة تجزئة المعاملة ، وتحددها وتفهرسها بشكل فريد. تخزن كل عقدة علوية التجزئة المدمجة للعقد الفرعية ، وتبلغ ذروتها في عقدة الجذر. تحدد عقدة الجذر بشكل فريد شجرة Merkle ، وبالتالي جميع المعاملات.
3. بناء رأس الكتلة: تجميع رأس الكتلة من قيمة الجذر العميق، وجواب ليس، وإصدار الكتلة، وهاش الكتلة السابقة، والطابع الزمني، والهدف الصعب، وجواب. حجم رأس الكتلة هو 80 بايتا.
4. تجزئة رأس الكتلة: قم بتغيير قيمة nonce بشكل مستمر في رأس الكتلة وقم بإجراء تجزئة sha-256 مزدوجة على محتوى رأس الكتلة (أي sha256(sha256(block_header))). قارن التجزئة الناتجة مع قيمة الهدف الحالية للشبكة. إذا كانت النتيجة أقل من قيمة الهدف (مما يشير إلى أن أول n بتات هي صفر)، فإن اللغز قد حُل، وإن دل على أن دليل العمل قد اكتمل.
5. بث الكتلة: إرسال الكتلة المُعدنة حديثًا إلى العُقَد المجاورة، مُعلِمًا إياها بأن الكتلة قد تمت التعدين بنجاح.
6. التحقق والانتشار: عند استلام الكتلة الجديدة، تقوم العقد الأخرى بإجراء عملية التجزئة المزدوجة على رأس الكتلة للحصول على هاش الكتلة. يتحققون من أن أول n بت من هاش الكتلة هي صفر، ويعترفون بالكتلة، ويتوقفون عن الحسابات لهذه الكتلة، وينشرونها إلى العقد المجاورة لهم.

حجم كل حقل في رأس الكتلة كما يلي:

https://time.geekbang.org/column/article/5963

هيكل شجرة ميركل على النحو التالي:

大后端私房菜]. alt="">

9. الجدل في التعدين

الجدل الرئيسي المحيط بالتعدين يتعلق بخوارزميات إثبات العمل (POW) المستخدمة من قبل بيتكوين ومشتقاته. هذه الخوارزميات تتطلب من المنقبين تخصيص موارد حاسوبية كبيرة لحل المشاكل التي يتفق عليها الشبكة. العديد من الأشخاص يعملون على هذه الحسابات في وقت واحد، ولكن يحصل فقط أول من يحل المشكلة على الجائزة. موارد المشاركين الحاسوبية والكهربائية الأخرى تضيع بشكل فعّال، دون إضافة قيمة إضافية.

هناك طريقتين رئيسيتين لتحسين هذا الهدر من الموارد:

1. التحول إلى خوارزميات تستهلك موارد أقل: على سبيل المثال، قامت إيثريوم بالتحول من خوارزمية دليل العمل (PoW) إلى خوارزمية الدليل المساهم (PoS)، مما يقلل بشكل كبير من هدر الموارد.
2. استخدام الموارد الكهربائية الخاملة: يقوم عقد التعدين بتجربة استخدام مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح، لعمليات التعدين. وتطور هام آخر هو استخدام الغاز الطبيعي الذي يضيع بطرق أخرى. بالإضافة إلى ذلك، تقوم بعض المؤسسات باستكشاف طرق لإعادة تدوير الحرارة الزائدة التي تنتجها عمليات تعدين البيتكوين.

10. الأسئلة

ما هو قيمة التعدين؟ يبدو أنه إهدار للموارد ولا معنى له في المجتمع.

عند إعادة زيارة قسم “لماذا هو التعدين ضروري؟” من هذه المقالة، الأهمية المباشرة للتعدين هي أنه يدعم إصدار العملات الرقمية. تكافؤ مكافآت التعدين يشجع المزيد من الناس على المشاركة في الحفاظ على العملات الرقمية، مما يجعلها أكثر استقرارًا. بالإضافة إلى ذلك، خوارزميات التعدين تحافظ على تماسك العمليات ضمن أنظمة العملات الرقمية، مما يجعلها أكثر قوة وأقل عرضة للهجمات الداخلية والخارجية.

الأهمية غير المباشرة لعمليات التعدين مشتقة من العملات الرقمية نفسها. تخلق العملات الرقمية نظامًا نقديًا عالميًا غير معتمد على الثقة حيث يمكن أن تحدث المعاملات الآمنة دون الحاجة إلى مؤسسات مركزية، مما يتجنب عيوب التركيز. طبيعتها العالمية تسمح أيضًا بتنفيذ المعاملات العابرة للحدود بكفاءة وبتكلفة منخفضة.

هل ستقل عوائد التعدين إلى الحد الذي يجعلها تقع دون التكاليف، مما يؤدي إلى توقف المنقبين عن التعدين وتوقف المعاملات؟

من المشاكل الشائعة أن عوائد التعدين تعتمد فقط على مكافآت النظام التي تتناقص مع مرور الوقت. ومع ذلك، يولد التعدين أيضًا دخلاً كبيرًا من رسوم المعاملات. مع اكتساب العملات الرقمية قبولًا أوسع، ستتوسع سوق المعاملات بالعملات الرقمية. ستزيد هذه الزيادة في حجم المعاملات من التنافس على إدراج الكتلة، مما يؤدي إلى زيادة الرسوم التي يرغب المستخدمون في دفعها لتفضيل معاملاتهم. وبالتالي، يمكن للمنقبين أن يستمروا في كسب رسوم المعاملات الكبيرة، مما يضمن الاستدامة المستمرة لمعالجة المعاملات.

إذا تجاوزت تكاليف التعدين رسوم سلسلة الكتل، هل يمكن أن يستمر التعدين؟

هل ستعوض رسوم المعاملات تكاليف التعدين؟

نعم، يمكن أن تساعد رسوم المعاملات في تعويض تكاليف التعدين. مع تناقص مكافآت الكتل مع مرور الوقت، تصبح رسوم المعاملات مصدراً حاسماً لدخل المنقبين. وهذا يضمن أنه حتى إذا كانت تكاليف الكهرباء مرتفعة، يمكن للمنقبين أن يستمروا في عملياتهم من خلال الرسوم التي يدفعها المستخدمون لمعالجة المعاملات.

ماذا يحدث إذا حل عدة منقبين اللغز بشكل متزامن؟

هل يقسم عدة منقبين مكافآت التعدين إذا قاموا ببث كتلهم الجديدة بشكل متزامن؟

لا ، إذا قام عدة مُعدنين بحل اللغز وبث كتلهم الجديدة في نفس الوقت ، فإنه ينشئ تفرعًا مؤقتًا في سلسلة الكتل. إليك كيف يعمل:

1. الفروع المؤقتة: عندما يتلقى بعض العقدتين كتلتين صالحتين بنفس الارتفاع ، فإنهما يخزنان المؤقت لكلا الكتلتين ، مما يتسبب في فروع مؤقتة في سلسلة الكتل.
2. حل الشوكات: مع تعدين الكتل الجديدة ، ستستمر العقد في بناء سلسلة الأكثر طولًا. في النهاية ، يتوحد الشبكة على سلسلة واحدة ، وتتخلى عن السلاسل الأقصر.
3. اختيار السلسلة الرئيسية: يتبع العقد السلسلة الأطول (تلك التي تحتوي على أكبر كمية من العمل الدليلي المتراكم). يتلقى منقب الذي ينتهي مكتله على السلسلة الأطول المكافأة، بينما يصبح المكتل الآخر مكتلًا "يتيمًا".

مثال:

• يقوم المُنقِّب A والمُنقِّب B بالتعدين على نفس الارتفاع ويُعلِنان عنه.
• يتلقى بعض العقد الخاصة بالتعدين كتلة المعدن أولاً، في حين يتلقى البعض الآخر كتلة المعدن الخاصة بالمعدن ب.
• السلسلتان موجودتان مؤقتًا.
• عند تعدين الكتلة التالية، إذا تم إضافتها إلى سلسلة المنقب أ، تصبح تلك السلسلة هي الأطول، وسيعتمدها العقد كسلسلة رئيسية.
• يتلقى المُنقب أ المكافأة، ويتم تجاهل كتلة المُنقب ب.

لماذا لا تغش العقد بقوة التجزئة التي تزيد عن 50%؟

ما هو هجوم 51٪ ولماذا لا تغش العقد الفائقة؟

يحدث هجوم 51% عندما يتحكم كيان أو مجموعة واحدة في أكثر من 50% من قوة الحساب الشبكي للشبكة. إليك لماذا العقد الفائقة عادة ما تغش:

1. الإمكانية العملية: امتلاك 51% من إجمالي قوة تجزئة الشبكة أمر غير محتمل للغاية بسبب حجمها الهائل ولامركزية العملات المشفرة الرئيسية مثل بيتكوين.
2. التحقق من الشبكة: حتى إذا حاولت العقدة الفائقة الغش ، فإن جميع العقد تحقق من كل كتلة بشكل مستقل. يتم رفض المعاملات غير الصالحة أو محاولات الإنفاق المزدوج من قبل الشبكة ، مما يجعل جهود العقدة الفائقة تبدو عبثاً.
3. سمعة وحوافز اقتصادية: يحصل المحطات الفائقة على مزيد من الفوائد من الحفاظ على سلامة سلسلة الكتل بدلاً من مهاجمتها. يمكن أن تؤدي الهجمات الناجحة إلى تخفيض قيمة العملة المشفرة، مما يؤذي استثمار المهاجم.
4. أنواع الهجمات:
   • الإنفاق المزدوج: محاولة إنفاق نفس العملات مرتين.
   • حظر الصفقات: منع بعض الصفقات من الإدراج في الكتل.
   • التعدين الأناني: محاولة الحصول على مزيد من مكافآت التعدين عن طريق الكشف الانتقائي عن الكتل.
   • تلاعب الطابع الزمني: تعديل الطوابع الزمنية للكتل للحصول على ميزة في التعدين.
   • هجوم الكتل الفارغة: التعدين على الكتل دون معاملات لتباطؤ الشبكة.

لماذا يفترض أن تكون التكنولوجيا اللامركزية للبلوكشين بدون محاسبين ثابتين لمنع المعاملات الاحتيالية

كيف يمنع البلوكشين التعديات المتعمدة والمعاملات الاحتيالية؟

1. التحقق من قبل العقد المجاورة: عندما يتم توزيع كتلة على العقد المجاورة ، ستقوم هذه العقد بالتحقق من المعاملات داخل الكتلة. إذا وجدوا أي معاملات غير صالحة ، فسوف يرفضون الحظر ولن propaGate.io عليه أكثر.
2. آلية الإجماع: تعتمد آلية إجماع البيتكوين على مبدأ أطول سلسلة. تحاول كافة عقد الشبكة تمديد أطول سلسلة صالحة. إذا حاول شخص ما تغيير السجلات التاريخية (على سبيل المثال ، حذف معاملة) ، فيجب عليه تعديل جميع الكتل اللاحقة المرتبطة بالكتلة التي تم العبث بها والتأكد من أن السلسلة المعدلة أطول من السلسلة الرئيسية الحالية. وهذا يتطلب موارد حسابية هائلة ، مما يجعله مستحيلا عمليا.

منع توزيع الكتل المتناقضة من قبل المُنقبين

1. الاتساق في توزيع الكتلة: لا يمكن للمُعدن أن يجد قيم مجموعة الرقم العشوائي الصحيحة متعددة في فترة زمنية قصيرة، مما يمنعهم من توزيع كتل مشروعة مختلفة إلى عقد مختلفة في نفس الوقت. سيتم التخلص من أي كتلة غير قانونية بواسطة العقد المجاورة.

ما هو حوض الصفقات (mempool)؟

التعريف والوظيفة: في شبكة البلوكشين، تُخزن جميع المعاملات المُذاعة التي لم تُضمّن بعد في كتلة مؤقتًا في حوض الذاكرة (ميمبول) لأجهزة الشبكة. يراقب المُنقبون ميمبولاتهم لاختيار المعاملات لبناء كتل جديدة.

استراتيجية اختيار المعاملات: يمكن لعمال المناجم اختيار المعاملات من mempool بناء على استراتيجيتهم. بشكل عام ، يعطون الأولوية للمعاملات ذات الرسوم الأعلى ، ولكن قد يأخذ البعض أيضا في الاعتبار عوامل أخرى ، مثل عمر المعاملة (الوقت الذي قضته في mempool).

مصادر الإيرادات في نظام البيتكوين

من يشارك وكيف يكسبون: بالإضافة إلى المستخدمين، يوجد ثلاثة مشاركين رئيسيين في نظام بيتكوين وهم المُنقبون، المطورون، ومشغلو العقد.

1. المُعدنون: اربح المكافآت ورسوم المعاملات من خلال التعدين.
2. المطورون ومشغلو العقد: بشكل عام لا يكسبون مباشرة من نظام البيتكوين. غالبا ما تكون مساهماتهم مثالية ، تهدف إلى الحفاظ على سلامة النظام. قد يحصلون على دخل من خلال وسائل أخرى ، مثل التبرعات والرعاية. تعتمد مشاركتهم في التعدين على التفضيلات الفردية.

لماذا ارتفعت أسعار وحدات المعالجة الرسومية؟ لماذا تعتبر وحدات المعالجة الرسومية للتعدين غير مرغوب فيها؟

زيادة في أسعار وحدات المعالجة الرسومية: الطلب الكبير على وحدات المعالجة الرسومية من قبل المنقبين لأغراض التعدين أدى إلى نقص في العرض، مما أدى إلى ارتفاع الأسعار.

تعدين وحدات معالجة الرسومات: تعدين وحدات معالجة الرسومات هي تلك المستخدمة سابقا لتعدين العملات المشفرة. تخضع وحدات معالجة الرسومات هذه لحساب مكثف ، مما يؤدي إلى تآكل كبير. نظرا لأدائها المتضائل ، يفضل معظم الناس عدم شراء وحدات معالجة الرسومات المستعملة للتعدين.

هل يحتاج المُنقبون إلى تخزين بيانات الدفتر الرئيسي بالكامل؟

متطلبات التخزين الزائدة الكاملة: نعم ، يحتاج عمال المناجم إلى تخزين دفتر الأستاذ blockchain بالكامل للتحقق مما إذا كان قد تم إنفاق رمز مميز مسبقا ولضمان أمان وسلامة دفتر الأستاذ. ومع ذلك ، بالنسبة للكتل المبكرة جدا ، يحتاج عمال المناجم فقط إلى تخزين رؤوس الكتلة ، وليس محتويات الكتلة الكاملة. هذا يساعد في الحفاظ على كفاءة blockchain مع الحفاظ على أمنها.

ماذا يحدث عندما يتم الوصول إلى حد العرض الخاص ببيتكوين؟

لا توجد مكافآت تلقائية تتجاوز 21 مليون بيتكوين: بمجرد أن يصل إجمالي المعروض من البيتكوين إلى الحد الأقصى البالغ 21 مليون ، لن يصدر النظام عملات بيتكوين جديدة كمكافآت لعمال المناجم. إذا كان المستخدمون غير راغبين أيضا في دفع رسوم المعاملات ، من الناحية النظرية ، فقد يواجه نظام المعاملات تحديات تشغيلية. ومع ذلك ، فمن المحتمل أن يكون المستخدمون على استعداد لدفع رسوم المعاملات لمعالجة معاملاتهم ، مما يضمن استمرار النظام.

سوف يستمر ارتفاع الكتلة: حتى بعد الوصول إلى الإمداد الأقصى لبيتكوين البالغ 21 مليون بيتكوين ، سيستمر ارتفاع الكتلة (إجمالي عدد الكتل) طالما أن المُنقبين على استعداد للتعدين وتغليف المعاملات في كتل جديدة. لا يتم تحديد حد لارتفاع الكتلة بسبب الحد الأقصى لإمدادات بيتكوين.

الإمكانية في تغييرات الإجماع: يمكن للمجتمع اقتراح تغييرات على قواعد الإجماع، مثل زيادة إجمالي إمدادات بيتكوين، للسماح بتوليد عملات جديدة إذا لزم الأمر.

كيف يتم مكافأة المُنقبين؟

معاملة Coinbase: في Bitcoin Blockchain ، يتم توزيع مكافآت Miner من خلال معاملة خاصة تعرف باسم "معاملة Coinbase" أو "Block Reward". هذه المعاملة لها خصائص فريدة:

1. لا حاجة للبث: صفقة كوينبيس هي أول صفقة في كل كتلة، تم إنشاؤها تلقائيًا بواسطة خوارزمية التعدين ولا حاجة لبثها إلى العقد الأخرى.
2. لا يوجد مدخلات: على عكس المعاملات العادية في بيتكوين، لا يحتوي معاملة الكوينبيس على مدخل (لا يوجد مرسل). إنها تولد بتكوينات جديدة تمنح للمنقب.
3. المخرجات: تخرج عملة كوينبيز المكافأة إلى عنوان محفظة المنقب، والتي تشمل البتكوين المصرف حديثًا وجميع رسوم المعاملات من المعاملات المدرجة في الكتلة.

كيف يتم احتساب إيرادات التعدين؟

حساب الإيرادات لكل كتلة: يتم حساب إيرادات عامل المنجم في كل مرة يتم فيها تعدين كتلة بنجاح وتأكيدها من خلال آلية إجماع الشبكة. يتلقى عامل المنجم (أو مجمع التعدين) الذي يقوم بتعدين الكتلة مكافأة الكتلة ورسوم المعاملات التراكمية من جميع المعاملات المدرجة في الكتلة.

عملية الحصول على المكافآت: بمجرد أن يقوم عامل التعدين أو مجموعة التعدين بتعدين كتلة بنجاح وتأكيدها من قبل الشبكة، يتلقون مكافأة الكتلة ورسوم المعاملات. يتم تنفيذ ذلك من خلال المعاملة النقدية، التي تحول الرسوم والمكافآت إلى مخرجات المعاملات غير المنفقة (UTXOs) المُعتمَدة لحساب عامل التعدين.

هل تتم إنشاء الكتل بترتيب متسلسل أم بشكل متوازي؟

إنشاء متتالي: يتم إنشاء الكتل بشكل متتالي في سلسلة الكتل. لا يمكن إنشاء كتلة جديدة إلا بعد تعدين الكتلة السابقة بنجاح وإضافتها إلى السلسلة.

تغليف المعاملات

العديد من المعاملات في كل كتلة: تحتوي الكتل عادةً على عدة معاملات. يضمن المنقبون تضمين أكبر عدد ممكن من المعاملات لزيادة أرباح رسوم المعاملات الخاصة بهم، بدلاً من تغليف المعاملات بشكل فردي.

استغلال مساحة الكتلة

الكتل المملوءة جزئيا: معظم الكتل غير مستخدمة بالكامل. يبدأ عمال المناجم العمل على الكتلة التالية بمجرد العثور على تجزئة صالحة تلبي متطلبات الصعوبة ، بغض النظر عما إذا كانت الكتلة ممتلئة تماما أم لا.

التعدين بدون معاملات

الكتل الفارغة: يمكن تعدين الكتل حتى لو لم تكن هناك أي معاملات لتضمينها. هذه الكتل ، المعروفة باسم الكتل الفارغة ، توفر مكافأة نظام للمنقب.

معالجة فروع بلوكشين

قاعدة السلسلة الأطول: عند حدوث شق، يتبع الشبكة السلسلة التي تحتوي على أكبر دليل للعمل المتراكم، والتي عادة ما تكون السلسلة الأطول. يقوم العُقد بالتحول إلى السلسلة الأطول بمجرد أن يصبح من الواضح أيهما قد قُدمت فيه مجهودات أكثر.

منع الإنفاق المزدوج

قرار حل مشكلة النقد المزدوج:

• إذا احتوى الكتلة على معاملات متضاربة (إنفاق مزدوج)، فإنه يُعتبر فقط أول معاملة صالحة لتُضمن في الكتلة صالحة. وتُهمل المعاملة المتضاربة الأخرى.
• إذا تم تضمين صفقتين متضاربتين في كتل مختلفة، يُعتبر الصفقة في الكتلة التي تحصل على تأكيد أولى صحيحة.

معالجة مفصلة للإنفاق المزدوج

عملية التحقق:

• بين الكتل: إذا تم تضمين صفقتين تحاولان إنفاق نفس العملة في كتل منفصلة ، فإن الصفقة في الكتلة التي يتم تأكيدها أولاً ستعتبر صالحة. سيتم رفض الكتلة التي تحتوي على الصفقة المتعارضة.
• داخل كتلة واحدة: إذا تم تضمين معاملتين متعارضتين في نفس الكتلة ، فسيتضمن المعدن معاملة واحدة فقط. يختار المعدن عادة بناء على رسوم المعاملة (الرسوم الأعلى تحصل على الأفضلية) أو عمر المعاملة (تحصل المعاملة السابقة على الأفضلية).

كيف يتحكم المستخدمون في مبلغ رسوم المعاملات التي يدفعونها؟

حساب رسوم المعاملات: يمكن للمستخدمين التحكم في رسوم المعاملات لتسريع تأكيد معاملاتهم. يتم تحديد الرسوم باستخدام الصيغة التالية:

رسوم المعاملة = إجمالي المدخلات - إجمالي المخرجات - التغيير

يقوم المستخدمون بتعيين رسوم المعاملة عن طريق ضبط مبلغ الإدخال ومبلغ الإخراج ومبلغ التغيير.

عملية تعدين العملة الرقمية

1. إعداد معدات التعدين: إعداد أجهزة التعدين أو أجهزة الحوسبة عالية الأداء.
2. ضمان الوصول إلى الإنترنت: قم بتوصيل معدات التعدين بالإنترنت.
3. تحميل المحفظة الرقمية: الحصول على محفظة رقمية وإنشاء المفاتيح الخاصة والعامة الخاصة بك.
4. بدء التعدين: انقر على زر التعدين في المحفظة لبدء التعدين.

التعدين في بركة

توزيع الأرباح: عند التعدين في تجمع ، تتلقى عقدة التجمع مكافأة الكتلة. ثم يوزع المجمع الأرباح على أعضائه بناء على قوتهم الحسابية المساهمة. يتم تنفيذ هذا التوزيع من خلال التحويلات إلى محافظ عمال المناجم.

ما هو التعدين الأناني؟

التعدين الأناني: التعدين الأناني هو استراتيجية يجد فيها عامل منجم (أو تجمع تعدين) كتلة جديدة ولكنه لا يبثها على الفور. بدلا من ذلك ، يواصلون التعدين بشكل خاص على سلسلتهم (السلسلة المخفية). بمجرد العثور على كتل إضافية ، يقومون ببثها جميعا مرة واحدة. هذا يمكن أن يبطل عمل عمال المناجم الآخرين ويميل القوة الحسابية والمكافآت نحو عامل المنجم الأناني. يمكن للبيتكوين mitiGate.io تأثير التعدين الأناني من خلال تحسين بروتوكول البث.

التحقق من صحة العقدة عند استلام المعاملات والكتل

التحقق من الصفقة: عندما يتم بث صفقة إلى عقدة، تخضع لعدة فحوصات لتحديد ما إذا كان يجب إضافتها إلى ذاكرة التخزين المؤقت:

1. تنسيق المعاملة: التحقق من صحة هيكل بيانات المعاملة.
2. توقيع المعاملة: التحقق من صحة توقيع المعاملة.
3. الإنفاق المزدوج: التأكد من عدم إنفاق المدخلات مسبقًا في ذاكرة التخزين المؤقت أو سلسلة الكتل.
4. المدخلات والمخرجات: تأكد من أن إجمالي كمية الإدخال أكبر من أو يساوي إجمالي كمية المخرجات.
5. البرامج النصية للمعاملات: تنفيذ البرامج النصية والتحقق منها (بشكل أساسي في العقود الذكية).
6. locktime: تحقق مما إذا كانت شرط locktime (ارتفاع الكتلة أو الوقت) مُرْضٍ.
7. حجم ورسوم المعاملات: تأكد من أن حجم المعاملة والرسوم كافية.

التحقق من الكتلة: عندما يتلقى عقد التعدين كتلة جديدة ، يقوم بإجراء فحوصات مكثفة على الكتلة ومعاملاتها:

1. صلاحية المعاملة: التحقق من صحة كل معاملة داخل الكتلة (نفس عمليات التحقق من صحة المعاملة).
2. الشيكات الخاصة بالكتلة:
   • حجم الكتلة: تأكد من أن حجم الكتلة داخل الحدود المسموح بها.
   • مكافأة الكتلة: التحقق من صحة مكافأة الكتلة (بيتكوينات مطبوعة حديثًا ورسوم المعاملات).
   • Merkle Root: حساب جذر Merkle للكتلة والتحقق من صحته.
   • الطابع الزمني: تأكد من أن الطابع الزمني للكتلة ضمن نطاق معقول.
   • هدف الصعوبة: تحقق من أن الكتلة تفي بالهدف الصعوبة الحالي.

11. المراجع

[1] محاضرة 12 | تقنية blockchain المتعمقة (4): شرح متعمق لإجماع أسرى الحرب لوقت المهوس ب blockchain:اخلاء المسؤوليه:

1. تمت إعادة طبع هذه المقالة من [Gate.io تعلمالفريق، وسوف يتعاملون معها على الفور.
2. تنصل المسؤولية: الآراء والآراء المعبر عنها في هذه المقالة هي فقط تلك التي تعود للكاتب ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. تتم ترجمة المقالات إلى لغات أخرى من قبل فريق تعلم Gate.io. ما لم يذكر ذلك ، فإن نسخ أو توزيع أو الاحتيال على المقالات المترجمة ممنوع.