كيف تعمل عملية استخراج الأصول الرقمية: تحليل كامل للعملية

الجوانب الرئيسية للعملية

تعدين العملات المشفرة هو عملية حاسمة في تشغيل الشبكات الموزعة. هذه العملية تحل في الوقت نفسه مهمتين: تدعم سلامة وأمان المعاملات من خلال التحقق وتنظيم العمليات في سلسلة الكتل، وكذلك تنظم إدخال وحدات جديدة من الأصول في التداول. يستهلك المشاركون في هذا النشاط موارد حسابية كبيرة، ومع ذلك تظل هذه التكاليف عنصرًا ضروريًا في بنية توافق الشبكات. تكافأ الانتهاء الناجح للعمل بمكافأة العملات المشفرة ورسوم المعاملات.

جوهر عملية تعدين العملات المشفرة

تخيل نظام سجلات رقمية عالمي يتم فيه تسجيل كل دفعة بالعملة المشفرة. تلعب تقنية البلوكشين هذه الدور بالضبط. تضمن عملية التعدين أن يظل هذا النظام سليمًا ومحمياً من التلاعب.

يستخدم المشاركون في الشبكة معدات حوسبة متخصصة لتجاوز التحديات التشفيرية - في جوهرها، للبحث عن مجموعات معينة من الأرقام. من يجد الحل الصحيح أولاً يحصل على حق إدراج مجموعته من البيانات في السجل والحصول على أصل رقمي كمكافأة.

تضمن هذه الآلية سلامة أنظمة مثل بيتكوين. خلال هذا النشاط، يتم التحقق من مدفوعات المستخدمين ودمجها في السجل المفتوح لسلسلة الكتل. التعدين يعد أحد الأدوات الرئيسية لامركزية شبكة بيتكوين، مما يسمح لها بالعمل بدون هيئة إدارية. علاوة على ذلك، يتحكم هذه العملية في إصدار الأصول الجديدة. على الرغم من أن هذا قد يبدو للوهلة الأولى مثل طباعة النقود، إلا أن إنشاء العملات المشفرة يخضع لمجموعة صارمة من القواعد الخوارزمية المدمجة في البروتوكول الأساسي. هذه القيود تنطبق على الهيكل الموزع بأكمله وتمنع الإنتاج الزائد للوحدات.

لإنتاج أصول جديدة، يقوم المشاركون في الشبكة بإجراء عمليات حسابية رياضية معقدة. الشخص الذي يجد الحل الصحيح أولاً يضيف كتلته إلى السلسلة ويحصل على المكافأة المناسبة.

آلية عمل تعدين العملات الرقمية

نظرة عامة على العملية

الخطوة 1: تجميع المدفوعات في وحدات البيانات

عندما يرسل المستخدم أو يتلقى أصلًا رقميًا، يتم دمج دفعةه مع عمليات أخرى معلقة في هيكل يسمى كتلة. تتطلب هذه الكتلة تأكيدًا من المشاركين في الشبكة.

الخطوة 2: حل المهمة التشفيرية

يستخدم المنقبون منشآت حسابية لتحديد الرقم الخاص (nonce). بالاقتران مع محتوى الكتلة، يجب أن يؤدي هذا الرقم إلى نتيجة أقل من الهدف المستهدف. يشبه هذا اليانصيب الرقمي مع لغز مدمج.

الخطوة 3: الدمج في سلسلة الكتل

أول مشارك يحل المشكلة يحصل على فرصة لإضافة كتلته إلى السلسلة. تتحقق العقد الأخرى من صحة الكتلة. إذا تم اجتياز التحقق بنجاح، تصبح الكتلة جزءًا من السجل.

الخطوة 4: تشجيع المشاركين الناجحين

الفائز يحصل على جائزة على شكل وحدات جديدة من الأصل والعمولات المجمعة من الكتلة المضمنة.

تحليل تفصيلي للآلية

تذهب جميع المدفوعات الواردة أولاً إلى منطقة الذاكرة (ميمبول). تقوم العقد المراقبة بتحليل شرعية كل مدفوعات. يتعين على المعدن استخراج العمليات المعلقة وتنظيمها في كتل.

يمكن تصور الكتلة كصفحة في سجل سلسلة الكتل، حيث يتم إدخال عدة مدفوعات وبيانات أخرى. تجمع عقدة المنجم المدفوعات غير المؤكدة من الذاكرة وتشكل مرشحًا للكتلة. بعد ذلك، يقوم المنجم بتحويل هذا المرشح إلى كتلة معترف بها رسميًا عن طريق حل معادلة رياضية معقدة تتطلب تكاليف حسابية كبيرة. مقابل كل كتلة يتم إنشاؤها بنجاح، يحصل المنجم على مكافأة تتكون من وحدات جديدة من الأصول ورسوم المعاملات.

المرحلة الأولى: احترافي تحويل المدفوعات

تشمل الخطوة الأولية استلام المدفوعات من الذاكرة ونقلها المتسلسل عبر دالة التجزئة. عند التجزئة لأي معلومات، يظهر نتيجة بطول ثابت، يسمى الهاش. في سياق التعدين، يعد هاش كل دفعة عبارة عن سلسلة من الأحرف تعمل كمعرف فريد. يتضمن هذا الهاش جميع البيانات المتعلقة بالدفعة.

بالإضافة إلى تجزئة المدفوعات الفردية، يقوم المعدن بإنشاء معاملة خاصة به (coinbase)، حيث يقوم بتحويل مكافأة الكتلة لنفسه. هذه العملية تولد أصول جديدة. تقليديًا، تأتي عملية coinbase في المرتبة الأولى في الكتلة، تليها المدفوعات المعلقة.

المرحلة الثانية: بناء شجرة التجزئة

بعد تجزئة جميع المدفوعات، يتم تنظيم تجزئاتها في هيكل هرمي (شجرة ميركل). يتم التشكيل من خلال تجميع التجزئات في أزواج، والتي يتم تجزئتها مرة أخرى. يتم دمج التجزئات الجديدة مرة أخرى وخضوعها للتجزئة. تتكرر العملية حتى يتبقى تجزئة علوية واحدة (التجزئة الجذرية)، التي تحتوي على معلومات جميع التجزئات السابقة.

المرحلة الثالثة: اكتشاف معرف الكتلة المقبول

معرّف (هش الكتلة) يُستخدم كمؤشر فريد لكل كتلة. عند توليد كتلة جديدة، يقوم المُعدّن بربط هاش الكتلة السابقة بهاش الكتلة المرشحة الخاصة به. كما يتم إدخال قيمة عشوائية (nonce). يجمع المُعدّن بين هاش الكتلة المرشحة، هاش الكتلة السابقة، وقيمة nonce، ثم يقوم بتجزئة هذه المجموعة. تتكرر العملية حتى يتم الحصول على هاش مقبول.

الهاش الأعلى وهاش السلف لا يمكن تغييره، لذا يقوم المعدن بتعديل nonce فقط حتى يجد النتيجة. يجب ألا تتجاوز هذه النتيجة المعامل الهدف الذي يحدده البروتوكول. عند التعدين في شبكة البيتكوين، يجب أن يبدأ هاش الكتلة بعدد محدد من الأصفار (، وتسمى هذه المعلمة صعوبة التعدين ).

المرحلة الرابعة: توزيع الكتلة على الشبكة

المنقب يقوم بعمليات تجزئة متعددة للرأس بقيم nonce مختلفة حتى يجد نتيجة صالحة. بعد الحصول على تجزئة صالحة، يرسل المنقب الكتلة إلى الشبكة بأكملها. تتحقق العقد الأخرى من شرعية هذه الكتلة. في حالة النجاح في التحقق، تضيف جميع العقد الكتلة إلى نسختها الخاصة من السلسلة. في هذه المرحلة، تصبح الكتلة المتنافسة معتمدة، ويبدأ جميع المنقبين في الدورة التالية. المنقبون الذين لم يتمكنوا من اكتشاف نتيجة صالحة يستبعدون كتلتهم المتنافسة ويبدؤون من جديد.

سيناريو استخراج كتلتين في وقت واحد

في بعض الأحيان، يجد اثنان من المُعدّنين كتلة صالحة في نفس الوقت، مما يؤدي إلى ظهور نسخ متنافسة من السلسلة في الشبكة. في هذه الحالة، ينتقل المشاركون إلى معالجة الكتلة التي وصلت إليهم أولاً. وهذا يتسبب في انقسام مؤقت للشبكة إلى قناتين منفصلتين. يتم حل المنافسة عند تعدين الكتلة التالية، التي تُضاف إلى أحد الفروع. تصبح هذه السلسلة الجديدة ذات أولوية. ويتم تسمية النسخة المهجورة بالكتلة المنفصلة. جميع المُعدّنين الذين كانوا يعملون على هذه الكتلة ينتقلون إلى النسخة الفائزة ويستمرون بناءً عليها.

دور الصعوبة في سياق التعدين

تخضع الصعوبة لتعديلات مستمرة من قبل البروتوكول بهدف الحفاظ على معدل ثابت لتوليد كتل جديدة. وهذا يضمن إصداراً متوقعاً للأصول الجديدة في التداول. يتغير المعامل اعتماداً على الأداء الإجمالي للشبكة (هاش ريت).

عندما تتصل مستخرجات إضافية بالشبكة وتزداد المنافسة، يرتفع معيار الصعوبة، محذراً من تسريع إنشاء الكتل. العملية العكسية: إذا غادر المستخرجون الشبكة، تنخفض الصعوبة، مما يسهل إنشاء وحدات جديدة من السلسلة. تعمل هذه الآليات ذاتية التنظيم على الحفاظ على الوقت المنتظم لإنتاج الكتل بغض النظر عن السعة الحسابية الإجمالية للمشاركين.

approaches وطرق استخراج الأصول الرقمية

توجد طرق متنوعة لاستخراج العملات المشفرة. يتم تحسين الأجهزة والأسس الخوارزمية باستمرار. تنص الممارسة القياسية على استخدام مجمعات حوسبة متخصصة لتجاوز المعادلات التشفيرية.

استخراج بواسطة وحدة المعالجة المركزية

استخدام المعالج (CPU) يعني استخدام نواة كمبيوتر نموذجية للتجزئة في أنظمة إثبات العمل. في المراحل الأولى من وجود البيتكوين، كانت التكاليف والمتطلبات على المشاركين لا تزال في أدنى مستوياتها؛ كان بإمكان الكمبيوتر العادي التعامل مع الصعوبة الحالية. كان بإمكان أي مستخدم مهتم محاولة تعدين الأصول.

مع تزايد عدد المنقبين، كانت إنتاجية الشبكة تزداد، وكانت معلمة الصعوبة ترتفع، بينما كانت الأرباح تتناقص. جعل ظهور معدات متخصصة ذات أداء متفوق التعدين باستخدام المعالجات غير مربح. في الظروف الحالية، يعتبر هذا النهج غير مجدي، حيث أن الغالبية العظمى من المشاركين يستخدمون تجهيزات احترافية.

استخراج باستخدام بطاقة الرسوميات

وحدات معالجة الرسوميات (GPU) مصممة لمعالجة العديد من العمليات في وقت واحد. على الرغم من أنها شائعة في سياق ألعاب الفيديو وعرض الرسوم البيانية، إلا أنها تستخدم أيضًا في التعدين. تتمتع بطاقات الرسوميات بتكلفة معقولة، وعلى عكس المعدات المتخصصة، فهي تقوم بمهام متنوعة. تعتبر وحدات معالجة الرسوميات مناسبة لتعدين أصول بديلة معينة، ولكن الكفاءة تعتمد على الخوارزمية المستخدمة والمعلمات الحالية.

استخراج باستخدام شرائح متخصصة

رقاقة متكاملة متخصصة (ASIC) مصممة لأداء وظيفة واحدة محددة. في مجال العملات المشفرة، يُشير هذا المصطلح إلى معدات احترافية للتعدين. يُظهر تعدين ASIC كفاءة عالية، لكنه يتطلب استثمارات كبيرة. نظرًا لأن ASIC يمثل الطليعة في التكنولوجيا، فإن تكلفته تفوق بكثير معالجات المركزية ومعالجات الرسوميات. بالإضافة إلى ذلك، فإن التقادم السريع للأجيال السابقة يتطلب تحديثًا مستمرًا. وهذا يجعل تعدين ASIC أحد أكثر النهج تكلفة، ولكنه في نفس الوقت الأكثر كفاءة وربحًا محتملًا عند التوسع.

دمج قوة الحوسبة في التجمعات

نظرًا لأن الجائزة تُمنح فقط لأحد الكتل التي تم العثور عليها أولاً، فإن احتمال النجاح لعمال المناجم الفرديين ضئيل للغاية. المشاركون الذين لديهم موارد حسابية محدودة تقريبًا ليس لديهم آفاق لاكتشاف الكتلة التالية بمفردهم. تم إنشاء تجمعات التعدين (pools) لحل هذه المشكلة.

تعتبر المجمعات تعاونيات للعمال المناجم، تجمع القدرة الحاسوبية (هاشريت) لزيادة فرصة اكتشاف الكتلة والحصول على تعويض. عند العثور بنجاح على كتلة من قبل المجمع، يوزع أعضاؤه المكافأة بشكل متناسب مع المساهمة الحاسوبية المقدمة. تعتبر هذه الجمعيات جذابة للعمال المستقلين بفضل تقليل التكاليف على المعدات والكهرباء. ومع ذلك، فإن هيمنة المجمعات الكبيرة تزيد من خطر مركزية الشبكة والهجمات المحتملة.

نموذج التعدين السحابي

البديل لشراء المعدات هو استئجار القدرة الحاسوبية من مزود سحابي. هذا يسهل الدخول إلى مجال التعدين، ولكنه يرتبط بمخاطر الاحتيال وانخفاض الربحية. اختر مزودين ذوي سمعة جيدة لتقليل المخاطر.

تعدين البيتكوين: الخصائص والمبادئ

بيتكوين هو أشهر وأقدم أصل رقمي. تعمل عملية تعدينه على أساس آلية الإجماع Proof of Work (PoW). PoW هو خوارزمية اقترحها ساتوشي ناكاموتو في عام 2008 في الوثائق الأصلية لبيتكوين. تحدد الآلية منهجية تحقيق التوافق بين المشاركين الموزعين دون الحاجة إلى وسطاء.

تُعقّد الإجراءات العدائية بسبب الحاجة إلى استثمارات كبيرة في الطاقة الكهربائية والقدرة الحاسوبية. كما ذُكر، تُهيكل المدفوعات المعلقة في نظام PoW من قبل المُعدنين في كتل، تتنافس في حل الألغاز من خلال المعدات المتخصصة. يحصل أول مشارك يحل المشكلة على ميزة إضافة كتلته إلى السلسلة. عند الموافقة من قبل العقد المُراجعة، يحصل المُعدن على تعويض عن الكتلة.

حجم المكافأة النشطة يعتمد على خصوصية البلوكشين. على سبيل المثال، في بلوكشين البيتكوين ( وفقًا للبيانات اعتبارًا من ديسمبر 2024، كان المُعدِّن يحصل على 3.125 BTC عن كل كتلة تم تعدينها. يتضمن نظام البيتكوين آلية النصف، التي تقلل من حجم المكافأة إلى النصف كل 210,000 كتلة ) تقريبًا كل أربع سنوات (.

الجدوى الاقتصادية لاستخراج الأصول الرقمية

تعتبر الأرباح من التعدين ممكنة، لكنها تتطلب نهجًا منهجيًا، وتحليل المخاطر، ودراسة دقيقة. هناك حاجة إلى استراتيجية استثمار معقولة تأخذ في الاعتبار تكاليف المعدات، وتقلبات الأسعار، والتغيرات المحتملة في البروتوكولات. يستخدم المشاركون أساليب لتقليل المخاطر ويقومون بحسابات للتكاليف والأرباح المتوقعة.

تحدد ربحية العديد من المعلمات. العامل الرئيسي هو ديناميكية قيمة الأصول. مع ارتفاع الأسعار، تزداد القيمة النقدية لمكافأة المُعدّن. مع انخفاض الأسعار، تنخفض الربحية بشكل متناسب.

تؤثر الكفاءة التكنولوجية للمعدات بشكل كبير على اقتصاديات الاستخراج. قد تتطلب المعدات استثمارات كبيرة؛ ويجب على المنتجين موازنة تكلفة التركيبات مع الإيرادات الواقعية. تعتبر تكاليف الطاقة الكهربائية عاملاً حاسماً. يمكن أن تتجاوز النفقات الزائدة على الكهرباء الأرباح، مما يجعل الاستخراج غير مربح.

تتطلب المعدات تحديثًا منتظمًا نظرًا للتقادم السريع. تتمتع الأجيال الجديدة بأداء محسّن؛ يفقد المنقبون الذين ليس لديهم القدرة المالية على تحديث المنشآت قدرتهم التنافسية. يجب أيضًا أخذ احتمال حدوث تغييرات بروتوكولية حرجة في الاعتبار. يمكن أن يقلل نصف مكافأة البتكوين بشكل كبير من جاذبية التعدين. بالإضافة إلى ذلك، قد تنتقل سلاسل الكتل الفردية إلى آليات تحقق بديلة. في عام 2022، انتقل الإثيريوم من آلية إثبات العمل إلى آلية إثبات الحصة، مستبعدًا تمامًا التعدين التقليدي.

النتائج

تعدين العملات المشفرة هو مكون حيوي من بنية البيتكوين وغيرها من سلاسل الكتل التي تستخدم توافق PoW. إنه يوفر الحماية لهذه الأنظمة وينظم توليد الأصول الجديدة. للعملية جوانب إيجابية وسلبية. الميزة الرئيسية هي العوائد المحتملة من المكافآت. ومع ذلك، تتأثر الربحية بمجموعة واسعة من العوامل: تكاليف الطاقة وديناميكيات السوق. إذا كنت تفكر في المشاركة في التعدين، قم بإجراء تحليل للسوق مسبقًا وقيم المخاطر المرتبطة بشكل شامل.

مواد إضافية

• هندسة البلوكشين وآليات عمله
• تقنيات واستراتيجيات تعدين العملات الرقمية
• الستاكينغ كطريقة بديلة لكسب المال في البلوكشين