كيف يعمل تعدين البيتكوين؟

في هذا القسم، سنلقي نظرة أقرب على جزأين (ومشاركين) مهمين جداً في شبكة البيتكوين تم تقديمهما لأول مرة في الوحدة الخامسة:

• عُقَد البيتكوين: حراس التحقق الذين يتمثل دورهم الرئيسي في الاحتفاظ بنسخة من سجل معاملات البيتكوين، والتأكد من أن جميع المعاملات صحيحة وأن الجميع يتبع نفس القواعد. من خلال توزيع هذه المهمة بين العديد من الأشخاص حول العالم، يبقى البيتكوين قوياً في مواجهة الاحتيال المحتمل دون الاعتماد على سلطة مركزية. تساعد العُقَد في الحفاظ على مصداقية النظام ووفائه لمبدأ اللامركزية، حيث لا يمتلك شخص أو مجموعة واحدة سلطة مفرطة على البقية.
• مُعدِّنو البيتكوين: مهندسو الأمان الذين يحلون الألغاز التشفيرية باستخدام حواسيب قوية وكهرباء. يقومون بفحص وتأكيد المعاملات، لضمان أن كل شيء آمن. ويساعد عملهم الحاسوبي في جعل السجل (أو سلسلة الكتل) مقاوماً لأي محاولة تلاعب، لأن تغيير سلسلة الكتل يصبح مكلفاً جداً من حيث الطاقة.

معاً، تعمل عُقَد البيتكوين والمعدّنون كفريق واحد للحفاظ على نظام لامركزي وآمن وقوي — نظام نقدي جديد كلياً يمكن للناس في جميع أنحاء العالم الاعتماد عليه. دعونا نستكشف هذه الأدوار بمزيد من التفصيل لفهم كيف تساهم في بروتوكول البيتكوين.

قد تبدو عُقد البيتكوين تقنية، لكنها ببساطة برامج تحتفظ بنسخة من سلسلة كتل البيتكوين على جهاز كمبيوتر. سلسلة الكتل هي سجل مشترك لجميع معاملات البيتكوين.

عندما تقوم بتشغيل عقدتك الخاصة، فإنك تتحقق من معاملات البيتكوين بنفسك بدلاً من الاعتماد على شخص آخر. هذا يمنحك مزيدًا من الاستقلالية ويساعد في الحفاظ على لامركزية شبكة البيتكوين.

يمكنك التفكير في عقدة البيتكوين كشرطي مرور رقمي له عدة مهام مهمة.

1. تحتفظ بنسخة من سلسلة الكتل، وهي تاريخ جميع معاملات البيتكوين.
2. تتصل العُقد مع عُقد أخرى حول العالم وتشارك المعلومات. أحد الأمثلة هو قائمة المعاملات الجديدة التي تنتظر التأكيد، والتي تُسمى الميمبول.
3. تتحقق العُقد من أن كل معاملة تتبع قواعد البيتكوين. إذا كانت المعاملة غير صالحة، ترفضها العقدة.

تساعد العُقد أيضًا العُقد الجديدة على الانضمام إلى الشبكة من خلال مشاركة سلسلة الكتل معها. ومع ذلك، كل عقدة جديدة تتحقق من جميع القواعد بشكل مستقل.

يمكن لأي شخص تشغيل عقدة عن طريق تثبيت برنامج مثل Bitcoin Core وتنزيل سلسلة الكتل. بمجرد إعدادها، تستمر العقدة في استقبال كتل جديدة تقريبًا كل 10 دقائق وتتحقق منها قبل إضافتها إلى نسختها من سلسلة الكتل.

تشغيل العقدة يساعد في جعل شبكة البيتكوين أكثر أمانًا ولامركزية، لأن المزيد من الأشخاص يتحققون من النظام بشكل مستقل.

ما هي عقدة البيتكوين؟

الغرض من التعدين ليس إنشاء بيتكوين جديدة؛ فهذا هو نظام الحوافز. التعدين هو الآلية التي يتم بها لامركزية أمان البيتكوين.
أندرياس إم. أنتونوبولوس

يقوم المعدنون بجمع المعاملات غير المؤكدة، وتشكيل كتلة، واستخدام الطاقة للعثور على مفتاح يضيف الكتلة ويؤمنها.

يتنافس المعدنون لإضافة الكتلة التالية من المعاملات إلى سلسلة الكتل. للقيام بذلك، يجب عليهم إيجاد رقم خاص ينشئ تجزئة كتلة صالحة. يمكنك تخيل ذلك كالبحث عن المفتاح الصحيح بين مليارات الاحتمالات. أول معدن يجد التجزئة الصحيحة يفوز بالسباق ويحصل على حق إضافة كتلته إلى سلسلة الكتل.

عندما يجد المعدن تجزئة صالحة، يشارك كتلته مع الشبكة. يقوم المعدنون الآخرون بسرعة بالتحقق من صحة الحل. إذا كان صحيحًا، تتم إضافة الكتلة إلى سلسلة الكتل، مما يساعد في الحفاظ على أمان دفتر البيتكوين العام.

يكسب المعدنون البيتكوين بطريقتين:

• مكافآت الكتل: يتم إنشاء بيتكوين جديدة وتُمنح للمعدن الذي يضيف كتلة بنجاح إلى سلسلة الكتل.
• رسوم المعاملات: عندما يرسل الأشخاص بيتكوين، يضيفون رسومًا صغيرة. المعدن الذي يضيف الكتلة يحصل على الرسوم من المعاملات المضمنة في تلك الكتلة.

انقسامات البيتكوين (Halvings)

تنخفض مكافآت المعدنين لإكمال كتلة واحدة إلى النصف كل 210,000 كتلة، أي تقريبًا كل أربع سنوات.

لدى البيتكوين حد أقصى ثابت للإمداد يبلغ 21,000,000 بيتكوين، لكن لم يتم إنشاء جميعها عند بداية البيتكوين. بدلاً من ذلك، يتم إدخال بيتكوين جديدة تدريجيًا إلى التداول من خلال التعدين.

عندما يضيف المعدنون بنجاح كتلة جديدة من المعاملات إلى شبكة البيتكوين، يحصلون على مكافأة الكتلة بالبيتكوين. في الأيام الأولى للبيتكوين، كانت هذه المكافأة 50 بيتكوين لكل كتلة. شجعت هذه المكافأة الناس على استخدام قوة الحوسبة والكهرباء للمساعدة في تأمين الشبكة.

كل حوالي 210,000 كتلة (أي تقريبًا كل 4 سنوات)، يتم تقليص مكافأة الكتلة إلى النصف. يُسمى هذا الحدث الانقسام (Halving). يبطئ الانقسام من إنشاء بيتكوين جديدة ويساعد في ضمان ألا يتجاوز إجمالي الإمداد 21 مليون. مع مرور الوقت، يجعل هذا البيتكوين أكثر ندرة.

العرض المتداول يشير إلى إجمالي الكمية المتاحة من العملة. بالنسبة للبيتكوين، فإن إجمالي العرض المتداول هو عدد العملات التي تم تعدينها والمتداولة في أي وقت معين.

إن جدول إصدار البيتكوين هو الخطة المحددة والمعلنة لإصدار بيتكوين جديدة إلى التداول، والمصممة للحفاظ على ندرة البيتكوين مع مرور الوقت.

بعد كل حدث انقسام، يتم تقليص مكافأة البيتكوين التي يحصل عليها المعدنون مقابل إضافة كتلة إلى النصف. هذا يقلل من معدل إنشاء بيتكوين جديدة.

لا يزال المعدنون يحصلون على رسوم المعاملات من المعاملات المضمنة في الكتلة التي يقومون بتعدينها. ومع مرور الوقت، من المتوقع أن تصبح هذه الرسوم جزءًا أكبر من دخل المعدنين.

عمليات التنصيف مدمجة في بروتوكول البيتكوين وتحدث تلقائيًا تقريبًا كل أربع سنوات. وبفضل ذلك، فإن جدول إصدار البيتكوين يمكن التنبؤ به وشفاف.

يعرض الجدول عمليات التنصيف القادمة، بما في ذلك التاريخ التقريبي، ورقم الكتلة عند حدوثها، والمكافأة الجديدة للكتلة، ونسبة إجمالي المعروض من البيتكوين الذي تم تعدينه.

مع استمرار تعدين المزيد من البيتكوين، يزداد المعروض المتداول حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى البالغ 21,000,000 بيتكوين، والمتوقع أن يحدث ذلك حوالي عام 2140. وبما أن عدد البيتكوين الجديدة التي يتم إنشاؤها يقل مع الوقت، إذا زاد الطلب، يمكن أن يرتفع سعر البيتكوين. وهذا يشجع المعدنين أيضًا على الاستمرار في تأمين الشبكة من خلال المساهمة بقوة حوسبتهم.

ما هو تجزئة الكتلة الصالحة في البيتكوين؟

في البيتكوين، يتنافس المعدنون للعثور على رمز خاص يسمى تجزئة الكتلة. هذا الرمز يحدد كتلة من المعاملات ويسمح بإضافتها إلى سلسلة الكتل (البلوكشين).

تحتوي كل كتلة على معلومات حول المعاملات الأخيرة، كما تتضمن أيضًا تجزئة الكتلة السابقة. هذا يربط كل كتلة بالأخرى، مكونًا سلسلة تبدأ من أول كتلة (كتلة التكوين) حتى أحدث كتلة.

تعمل التجزئة مثل بصمة رقمية لبيانات الكتلة. إذا تم تغيير أي معلومة في الكتلة، ستتغير البصمة أيضًا. هذا يجعل من السهل على أي شخص التحقق من أن سجل معاملات البلوكشين لم يتم تغييره ويساعد في الحفاظ على أمان الشبكة.

ساتوشي ناكاموتو، مبتكر البيتكوين، قام بتعدين كتلة التكوين، والتي أطلقت ما مجموعه 50 بيتكوين.

سباق تعدين الكتلة

يتنافس المعدنون للعثور على تجزئة كتلة صالحة. أول معدن يجد واحدة يحصل على إضافة الكتلة الجديدة إلى البلوكشين ويحصل على مكافأة بيتكوين.

لكي تكون صالحة، يجب أن تكون تجزئة الكتلة أقل من رقم تحدده الشبكة يسمى هدف الصعوبة. وبما أن التجزئات عشوائية، يجب على المعدنين الاستمرار في تجربة مدخلات مختلفة حتى يجدوا واحدة تعمل.

إذا كان هناك عدد كبير جدًا من المعدنين يتنافسون، سيتم العثور على الكتل بسرعة كبيرة. وإذا كان عدد المعدنين قليلًا، سيستغرق العثور على الكتل وقتًا طويلًا. للحفاظ على سير النظام بسلاسة، يقوم البيتكوين تلقائيًا بضبط مستوى الصعوبة كل 2,016 كتلة (أي كل حوالي أسبوعين).

يضمن هذا التعديل أنه، في المتوسط​​، تتم إضافة كتلة جديدة إلى البلوكشين كل 10 دقائق تقريبًا.

إن مستوى الصعوبة في تعدين البيتكوين يقيس مدى صعوبة العثور على تجزئة كتلة صالحة. تقوم الشبكة بضبط هذه الصعوبة كل 2,016 كتلة (أي كل حوالي أسبوعين) بحيث تتم إضافة كتل جديدة إلى البلوكشين كل 10 دقائق تقريبًا. كلما زادت الصعوبة، أصبح من الأصعب على المعدنين العثور على كتلة صالحة.

من خلال العثور على تجزئة كتلة صالحة، يثبت المعدن أنه قام بالعمل المطلوب لإضافة كتلة جديدة إلى البلوكشين. تُسمى هذه العملية إثبات العمل (PoW). وهو آلية الأمان التي تسمح للبيتكوين بتأكيد المعاملات وإضافة كتل جديدة إلى البلوكشين. المعدن الذي يجد التجزئة الصالحة أولاً يحصل على مكافأة بالبيتكوين، والتي تشمل مكافأة الكتلة ورسوم المعاملات المدرجة في تلك الكتلة.

يساعد إثبات العمل (PoW) في الحفاظ على أمان البيتكوين بجعل محاولة الغش أو السيطرة على الشبكة مكلفة للغاية. وبدلاً من ذلك، يكون اتباع القواعد أكثر ربحية بكثير.

يلعب المعدنون أربعة أدوار رئيسية:

1. جمع المعاملات: يختار المعدنون المعاملات التي تم إرسالها إلى الشبكة ويضعونها في كتلة مرشحة.
2. تنفيذ إثبات العمل: يتنافس المعدنون لحل لغز رياضي صعب من خلال إيجاد تجزئة كتلة صالحة.
3. بث الكتلة: أول عامل تعدين يجد حلاً صالحًا يشارك الكتلة الجديدة مع الشبكة.
4. كسب المكافآت: إذا كانت الكتلة صالحة، تتم إضافتها إلى سلسلة الكتل ويحصل عامل التعدين على بيتكوين جديدة تم إنشاؤها بالإضافة إلى رسوم المعاملات.

يحاول العديد من عمال التعدين حول العالم إنشاء الكتلة التالية في نفس الوقت. عندما يجد أحدهم حلاً صالحًا، تقوم الشبكة بفحص الكتلة. إذا كان كل شيء صحيحًا، تتم إضافتها إلى سلسلة الكتل. وتُهمل الكتل المتنافسة الأخرى. هذه العملية تحافظ على توافق الشبكة وتمنع الإنفاق المزدوج.

• عمال التعدين هم أجهزة كمبيوتر تساعد في صيانة وتحديث سجل My First Bitcoin.
• يجمعون المعاملات ويجمعونها في كتلة. ثم يقومون بتمرير بيانات الكتلة عبر خوارزمية تجزئة لإنشاء رمز فريد يسمى التجزئة.
• يكرر عمال التعدين هذه العملية مرات عديدة، بحثًا عن تجزئة تتوافق مع قواعد My First Bitcoin. أول عامل تعدين يجد تجزئة صالحة يحصل على بيتكوين جديدة كمكافأة، وتُضاف كتلته إلى سلسلة الكتل.
• تربط تجزئة كل كتلة أيضًا بالكتلة السابقة. إذا حاول أحدهم تغيير معاملة سابقة، فلن تتطابق التجزئات بعد ذلك، وسترفض الشبكة السلسلة المعدلة. هذا ما يجعل سجل My First Bitcoin آمنًا.

الـالميمبول، اختصار لـ "ذاكرة التجميع"، يشبه غرفة الانتظار لمعاملات البيتكوين. عندما ترسل بيتكوين، يتم أولاً بث معاملتك إلى الشبكة وتوضع في الميمبول.

يمكنك التفكير فيها كأنك تنتظر في طابور بمطعم. يتم تسجيل اسمك في قائمة، وتنتظر حتى تتوفر طاولة. بنفس الطريقة، تنتظر معاملتك في الميمبول حتى يقوم أحد المعدنين بإدراجها في كتلة.

تتحقق عُقد البيتكوين من كل معاملة جديدة للتأكد من صحتها وأن البيتكوين الذي يتم إنفاقه لم يُستخدم من قبل. إذا كانت المعاملة صحيحة، تبقى في الميمبول حتى يتم تأكيدها.

يختار المعدنون المعاملات من الميمبول ويضمونها في كتل جديدة. عادةً، يتم اختيار المعاملات ذات الرسوم الأعلى أولاً.

بمجرد أن يتم تضمين المعاملة في كتلة، تصبح مؤكدة ويتم تسجيلها بشكل دائم على سلسلة كتل البيتكوين.

نشاط: استكشاف الميمبول

يعرّف هذا النشاط الطلاب على أداة مجانية ومفتوحة المصدر لا تتطلب مهارات تقنية لاستخدامها. وهي مفيدة لجميع مستخدمي البيتكوين، من المبتدئين إلى ذوي الخبرة.

نقاط رئيسية

1. الميمبول تشير إلى قائمة المعاملات غير المؤكدة التي تحتفظ بها كل عقدة بيتكوين، وليست خدمة أو منصة محددة.
2. لا يوجد ميمبول واحد أو عالمي. موقع Mempool.space هو واحد من عدة مواقع.
3. Mempool.space مفتوح المصدر ومعروف بسهولة استخدامه كمستكشف بصري للكتل. يوفر بيانات لحظية عن المعاملات غير المؤكدة، ومعدلات الرسوم، ونشاط الشبكة الآخر.

نصيحة للطالب

يقدم Mempool.space أكثر من مجرد عرض الكتل بصرياً. استكشف أجزاء أخرى من نظام البيتكوين: مثل شبكة Lightning، والتعدين، ومعدل الهاش، والتجمعات، و"نظارات" مساحة الكتل.

الآن بعد أن فهمت المفاتيح العامة والخاصة، بالإضافة إلى أدوار العقد والمعدنين، إليك كيف تعمل معاملة بيتكوين من البداية إلى النهاية.

1. آدم يريد إرسال بيتكوين إلى سامي. ينشئ معاملة بعنوان سامي، والمبلغ المراد إرساله، ورسوم.
2. يوقّع آدم المعاملة بمفتاحه الخاص لإثبات الملكية.
3. يرسل المعاملة إلى شبكة بيتكوين.
4. تستقبل العقد المعاملة وتتحقق من التزامها بالقواعد، بما في ذلك التحقق من التوقيع وأن لدى آدم ما يكفي من البيتكوين.
5. إذا كانت صحيحة، يتم مشاركة المعاملة عبر الشبكة وتضاف إلى الميمبول، حيث تنتظر المعاملات المعلقة.
6. يختار المعدنون المعاملات من الميمبول ويضمونها في كتلة يحاولون تعدينها.
7. عندما ينجح أحد المعدنين في تعدين كتلة، يتم مشاركتها مع الشبكة وتتحقق منها العقد الأخرى.
8. إذا كانت صحيحة، تضاف الكتلة إلى سلسلة الكتل (البلوكشين). يتلقى سامي البيتكوين.
9. كلما أضيفت كتل جديدة، تحصل المعاملة على تأكيدات أكثر، مما يجعلها أكثر أماناً.

بمجرد تضمين المعاملة في كتلة، تعتبر مؤكدة. لا يمكن لآدم إنفاق هذا البيتكوين مرة أخرى، ويمكن لسامي إنفاق ما استلمه في معاملة جديدة.

المصادر

How To Setup Bitcoin Core

شاهد هذا الفيديو عن عقد بيتكوين