استخراج ارز دیجیتال فرآیندی است که در آن تراکنش‌ها توسط کاربران تأیید و به دفتر عمومی بلاک چین اضافه می‌شوند. فرآیند استخراج عامل اضافه شدن کوین‌های جدید به عرضه در گردش است و یکی از عناصر اصلی است که به ارزهای دیجیتال اجازه می‌دهد به عنوان یک شبکه همتا به همتا، بدون نیاز به مرجع مرکزی کار کنند. در این مقاله به بررسی فرایند استخراج می‌پردازیم.
بیت کوین محبوب‌ترین و ثابت‌ترین نمونه ارز دیجیتال قابل استخراج است. اما شایان ذکر است که همه ارزهای دیجیتال قابل استخراج نیستند. استخراج بیت کوین بر اساس الگوریتم اجماع اثبات کار است.
فرآیند استخراج ارز دیجیتال
علت نام‌گذاری بلاکچین این است که زنجیره‌ای متشکل از بلوک‌ها است؛ بلاک‌ها حاوی تراکنش‌های پردازش شده در یک بازه زمانی مشخص هستند. هنگامی که یک بلاک از تراکنش‌ها انجام شود، ماینرها آن را وارد یک فرآیند می‌کنند. آنها فرمول ریاضی پیچیده‌ای را با توجه به اطلاعات داخل بلاک اعمال می‌کنند. سپس آن را به دنباله‌ای به مراتب کوتاه‌تر و ظاهراً تصادفی از حروف و کلمات تبدیل می‌کنند که «هش» نام دارد.
Hash صرفاً شامل اطلاعات مربوط به بلاک تراکنش‌ها نیست، بلکه برخی از داده‌های دیگر نیز در آن استفاده می‌شود. از همه مهم‌تر اینکه هش مربوط به بلاک قبلی که در بلاک چین ذخیره شده است را نیز شامل می‌شود.
با اینکه ساخت هش از مجموعه‌ای از داده‌ها مثل یک بلاک از معاملات کار نسبتاً راحتی است، اما اینکه با مشاهدۀ یک دنبالۀ هش بتوانید دریابید چه اطلاعاتی در آن به کار رفته است، عملاً غیرممکن است. به علاوه اینکه هر هش منحصربه‌فرد است و تغییر دادن تنها یک رقم از یک بلاک بیت کوین، دنبالۀ هش را به کلی تغییر می‌دهد.
ماینر یک گره (Node) در شبکه است که تراکنش‌ها را جمع‌آوری کرده و آنها را به صورت بلوکی سازماندهی میکند. هر زمان که یک تراکنش انجام می‌شود، همه گره‌های شبکه آن را دریافت و اعتبار آن را تأیید می‌کنند. سپس، گره‌های ماینر این تراکنش را از حافظه (Mempool) جمع‌آوری کرده و به یک بلوک اضافه می‌کنند.
هش
اولین مرحله در استخراج ارز دیجیتال ، هش کردن هر تراکنش از ممپول است که به صورت جداگانه انجام می‌شود. اما قبل از شروع فرآیند، ماینر یک تراکنش را به شبکه اضافه میکند. که در آن پاداش استخراج (پاداش بلوک) را برای خود ارسال میکند. به این تراکنش کوین بیس (Coinbase) گفته می‌شود که تراکنشی است که در آن کوین‌ها به صورت ناگهانی ناگهانی ایجاد می‌شوند. و در بیشتر موارد، اولین تراکنش است که در یک بلوک جدید ثبت می‌شود.
پس از هش شدن هر تراکنش، هش‌ها به شکل درختی به نام مرکل (یا یک درخت هش) سازمان می‌یابند. پس از آن خروجی‌ها به صورت جفتی سازمان یافته و یکبار دیگر هش می‌شوند. و این فرآیند تا رسیدن به «انتهای درخت» تکرار می‌شود. انتهای درخت را هش روت (یا ریشه مرکل) نیز می‌نامند. و در واقع یک هش واحد است که نمایانگر همه هش‌های قبلی است که برای تولید آن استفاده شده است.
هش روت (Hash Root) همراه با هش بلوک قبلی و یک عدد تصادفی به نام نانس (nonce) در هدر بلوک قرار می‌گیرند. سپس یک خروجی بر اساس این عناصر (هش روت، هش بلوک قبلی و نانس) بعلاوه چند پارامتر دیگر هش می‌شود. خروجی حاصل از هش بلوک است و به عنوان شناسه بلوک ساخته شده جدید (بلوک نامزد) عمل خواهد کرد. برای اینکه معتبر شناخته شود، خروجی (هش بلوک) باید کمتر از یک مقدار هدف خاص باشد. که توسط پروتکل تعیین می‌شود. به عبارت دیگر، هش بلوک باید با تعداد مشخصی صفر شروع شود.
مطلب مفید: تپ روت
مقدار هدف (The Target Value)
مقدار هدف (The target value) که تحت عنوان سختی هش کردن نیز شناخته می‌شود، به طور منظم توسط پروتکل تنظیم می‌شود تا اطمینان حاصل شود که سرعت تولید بلوک‌های جدید ثابت و متناسب با مقدار هش اختصاص داده شده است. بنابراین، هر بار که ماینرهای جدید به شبکه بپیوندند و رقابت افزایش یابد، سختی هش کردن (سختی استخراج ارز دیجیتال ) افزایش می‌یابد و از کاهش متوسط زمان بلوک جلوگیری میکند. در مقابل، اگر ماینرها تصمیم به ترک شبکه بگیرند، سختی هش کردن کاهش می‌یابد و زمان بلاک را ثابت نگه می‌دارد. حتی اگر توان محاسباتی کمتری به شبکه اختصاص یابد.
در فرآیند استخراج ارز دیجیتال ، ماینرها باید هدر بلوک را بارها و بارها، با تکرار از طریق نانس، هش کنند. تا اینکه یکی از ماینرهای شبکه در نهایت یک هش معتبر تولید کند. وقتی هش معتبری پیدا شد، گره بلوک را در شبکه منتشر میکند. همه گره‌های دیگر هم بررسی می‌کنند که آیا هش معتبر است یا نه؛ و اگر چنین است، بلوک را به نسخه خود از بلاک چین اضافه کنید و به سراغ استخراج بلوک بعدی بروید.
با این حال در فرآیند استخراج ارز دیجیتال گاهی اوقات اتفاق می‌افتد که دو ماینر هم‌زمان یک بلوک معتبر را در شبکه منتشر می‌کنند و در پایان شبکه برای دو بلاک رقابت میکند. ماینرها بر اساس بلوکی که ابتدا دریافت کرده‌اند شروع به استخراج بلوک بعدی می‌کنند. رقابت بین این بلوک ها ادامه خواهد یافت تا بلوک بعدی بر اساس هر یک از بلوک های رقابتی استخراج شود. بلوکی که رها شود بلوک یتیم نامیده می‌شود. ماینرهای این بلوک دوباره به استخراج زنجیره برنده برمی‌گردند.
کلام آخر
در حالی که پاداش بلاک به ماینری اعطا می‌شود که ابتدا هش معتبر را کشف کند. احتمال یافتن هش برابر با کل قدرت استخراج در شبکه هم وجود دارد. ماینرها با درصد کمی از توان استخراج ارز دیجیتال ، شانس بسیار کمی برای کشف بلوک بعدی دارند. اما استخرهای استخراج برای حل این مشکل ایجاد شده‌اند. این به معنای تجمیع منابع توسط ماینرهایی است که قدرت پردازش خود را از طریق یک شبکه مشترک تقسیم می‌کنند تا پاداش را به طور مساوی و با توجه به میزان کار خود در یافتن بلوک بین افراد موجود در استخر تقسیم کنند.
