ما هو تعدين العملات الرقمية؟ وما هي آلية عمله؟

الأفكار الأساسية

• يُعد تعدين العملات الرقمية جزءًا مهمًا من عملية ترتيب معاملات سلسلة البلوكشين وتدقيقها. والتعدين مسؤول أيضًا عن إنشاء وحدات جديدة من العملات الرقمية.

• يستلزم العمل الذي يؤديه المعدِّنون موارد حاسوبية هائلة، لأنه العامل الذي يحافظ على أمان شبكة سلسلة البلوكشين.

• يجمع المُعدِّنون المعاملات المعلقة وينظمونها في كتل، والتي يتم بثها بعد ذلك على الشبكة. إذا تمت الموافقة على الكتلة من قِبل عُقد التدقيق، فسيحصل المُعدِّن على مكافأة الكتلة.

• تعتمد ربحية تعدين العملات الرقمية على عوامل مثل كفاءة الأجهزة، وتكاليف الكهرباء، وتقلبات السوق، والتغيرات المحتملة في بروتوكولات سلسلة البلوكشين.

ما هو تعدين العملات الرقمية؟

تخيل وجود سجل مالي رقمي عالمي يتم فيه تسجيل كل معاملة من معاملات العملات الرقمية. يضمن التعدين بقاء هذا السجل المالي دقيقًا وآمنًا. يستخدم المُعدِّنون أجهزة كمبيوتر متخصصة لحل الألغاز (تخمين الأرقام بشكل أساسي) لتنظيم وتأكيد المعاملات المعلقة. ويحصل أول من يحلها على مكافأة بالعملات الرقمية.

تعدين العملات الرقمية هو عملية تضمن أمان العملات الرقمية مثل البيتكوين. وهو العملية التي يجري من خلالها التحقق من صحة المعاملات بين المستخدمين وإضافتها إلى السجلات العامة لسلسلة البلوكشين. يُعتبر التعدين أحد العناصر المهمة التي تتيح لشبكة البيتكوين بأن تكون لامركزية، مما يعني أنها قادرة على العمل بدون سلطة مركزية.

عمليات التعدين مسؤولة أيضًا عن إضافة عملات جديدة إلى المخزون الحالي. في حين أن هذا قد يبدو مثل طباعة النقود، إلا أن تعدين العملات الرقمية يتبع مجموعة من قواعد البرمجة المُضمنة التي تحكم العملية وتمنع أي شخص من إنشاء عملات جديدة اعتباطيًا. وهذه القواعد مضمنة في البروتوكولات الأساسية ويتم تطبيقها من قِبل شبكة العُقد الموزعة.

لإنشاء وحدات عملات رقمية جديدة، يستخدم المُعدِّنون قوة الحوسبة الخاصة بهم لحل ألغاز التشفير المعقدة. ويتمتع المُعدِّن الأول الذي يقوم بحل اللغز بالحق في إضافة كتلة جديدة من المعاملات إلى سلسلة البلوكشين وبثها على الشبكة.

كيفية عمل تعدين العملات الرقمية

الإجابة المختصرة

1. يتم تجميع المعاملات في كتل: عندما يرسل شخص ما عملة رقمية أو يتلقاها، يتم تجميع المعاملات المعلقة في "كتلة" في انتظار تأكيدها.

2. يقوم المُعدِّنون بحل اللغز: يستخدم المُعدِّنون أجهزة الكمبيوتر لتخمين رقم خاص، يسمى الرمز الخاص (Nonce)، والذي عند دمجه مع بيانات الكتلة، ينتج عنه نتيجة أقل من الرقم المستهدف المحدد. الأمر أشبه بتذكرة يانصيب رقمية تتضمن لغزًا.

3. الإضافة إلى سلسلة البلوكشين: يحصل أول مُعدِّن يحل اللغز على فرصة إضافة كتلته إلى سلسلة البلوكشين. ويتحقق المُعدِّنون الآخرون من هذه الكتلة للتأكد من صحتها.

4. كسب المكافآت: يحصل المُعَدِّن الفائز على مكافأة، والتي تشمل عملة رقمية تم إنشاؤها حديثًا ورسوم المعاملات من الكتلة التي قام بتعدينها.

الإجابة الطويلة

عند إجراء معاملات جديدة على سلسلة البلوكشين، تُرسَل إلى مجمَّع يُسمَّى مجمَّع الذاكرة. عُقد التدقيق هي المسؤولة عن التحقق من صحة المعاملات. وتتمثل مهمة المُعدِّن في جمع هذه المعاملات المعلقة وتنظيمها في كتل. لاحظ أن بعض المُعدِّنين يقومون أيضًا بتشغيل عُقد التدقيق، ولكن عُقد التعدين وعُقد التدقيق مختلفة من الناحية الفنية.

يمكن اعتبار الكتلة صفحة من سجل سلسلة البلوكشين، تُسجَّل فيه عدة معاملات (إلى جانب بيانات أخرى). وبشكل أكثر تحديدًا، تكون عقدة التعدين مسؤولة عن جمع المعاملات غير المؤكدة من مجمَّع الذاكرة وتجميعها في كتلة مرشحة.

يحاول المُعدِّن تحويل هذه الكتلة المرشحة إلى كتلة مؤكدة. وللقيام بذلك، يجب عليه حل مسألة رياضية معقدة تتطلب الكثير من موارد الحوسبة. ومع ذلك، مع كل كتلة يتم تعدينها بنجاح، يحصل المُعدِّن على مكافأة كتلة تتألف من عملات رقمية جديدة بالإضافة إلى رسوم المعاملات.

الخطوة الأولى: تجزئة المعاملات

أول خطوة لتعدين إحدى الكُتَل هي أخذ المعاملات المعلقة من مجمَّع الذاكرة وإرسالها، واحدة تلو الأخرى، باستخدام دالة التجزئة. في كل مرة يتم فيها تشغيل جزء من البيانات باستخدام دالة التجزئة، يتم إنشاء مخرجات ذات حجم ثابت تُسمى بقيمة التجزئة.

تتكون قيمة تجزئة كل معاملة، في سياق التعدين، من سلسلة من الأرقام والحروف تقوم بدور المُعرِّف. تمثِّل قيمة تجزئة المعاملة جميع المعلومات التي تتضمنها تلك المعاملة.

بالإضافة إلى تجزئة كل معاملة وإدراجها على حدة، يضيف المُعدِّن أيضًا معاملة مخصصة بحيث يُرسل لنفسه من خلالها مكافأة الكتلة. ويُشار إلى هذه المعاملة بمعاملة coinbase، وهي ما ينشئ عملات جديدة تمامًا. تكون هذه المعاملة في معظم الحالات أول معاملة مسجلة في أي كتلة جديدة، وتتبعها جميع المعاملات المعلقة في انتظار تدقيقها.

الخطوة الثانية: إنشاء شجرة Merkle

بعد تجزئة كل معاملة، يتم ترتيب قيم التجزئة فيما يُعرف بشجرة Merkle (التي تُعرف أيضًا بشجرة التجزئة). ويتم إنشاء شجرة Merkle من خلال ترتيب قيم تجزئة المعاملة في أزواج، ثم تجزئتها.

ثم يتم ترتيب مخرجات التجزئة الجديدة في أزواج وتجزئتها مرة أخرى، وتتكرر هذه العملية حتى يتم إنشاء قيمة تجزئة واحدة. يُطلق على قيمة التجزئة الأخيرة أيضًا قيمة التجزئة الجذرية (أو جذر شجرة Merkle) وهي باختصار قيمة التجزئة التي تمثِّل جميع قيم التجزئة السابقة المستخدمة في إنشائها.

الخطوة الثالثة: العثور على قسم تخزين كتلة صحيح (قيمة تجزئة الكتلة)

يقوم قسم تخزين الكتلة بدور المُعرِّف لكل كتلة على حدة، مما يعني أنَّ لكل كتلة قيمة تجزئة فريدة. عند إنشاء كتلة جديدة، يجمع المُعدِّنون قيمة تجزئة الكتلة السابقة مع قيمة التجزئة الجذرية للكتلة المرشحة لتوليد قيمة تجزئة كتلة جديدة. وهم بحاجة أيضًا إلى إضافة رقم عشوائي يُعرف بالرمز الخاص.

وبذلك، عندما يحاول المُعدِّن تأكيد كتلته المرشحة، يجب عليه جمع قيمة التجزئة الجذرية وقيمة تجزئة الكتلة السابقة والرمز الخاص ووضعها جميعًا باستخدام دالة التجزئة. وهدفهم هو القيام بذلك بشكل متكرر حتى يتمكنوا من إنشاء قيمة تجزئة صحيحة.

لا يمكن تغيير قيمة التجزئة الجذرية وقيمة تجزئة الكتلة السابقة، لذا يجب على المُعدِّنين تغيير قيمة الرمز الخاص عدة مرات حتى يجدوا قيمة تجزئة صحيحة. ولا بد أن تكون المخرجات (قيمة تجزئة الكتلة) أقل من قيمة مستهدفة محددة يحددها البروتوكول حتى تُعتبر صحيحة. في عملية تعدين البيتكوين، يجب أن تبدأ قيمة تجزئة الكتلة بعدد معين من الأصفار — وتُعرف هذه القيمة المستهدفة باسم صعوبة التعدين.

الخطوة الرابعة: بث الكتلة المُعدَّنة

كما رأينا، يجب على المُعدِّنين تجزئة قسم تخزين الكتلة بشكل متكرر باستخدام قيم مختلفة للرمز الخاص. ويقومون بذلك حتى يجدوا قيمة تجزئة كتلة صحيحة. عندما يجد المُعدِّن قيمة تجزئة كتلة صحيحة، فإنه يبث هذه الكتلة على الشبكة. وبعد ذلك، ستقوم جميع عُقد التدقيق الأخرى بالتحقق مما إذا كانت الكتلة صحيحة، وإذا كان الأمر كذلك، فستضيف الكتلة الجديدة إلى نسختها من سلسلة البلوكشين.

تصبح الكتلة المرشحة في هذه المرحلة كتلة مؤكدة، وينتقل جميع المُعدِّنين إلى تعدين الكتلة التالية. يستبعد جميع المُعدِّنين الذين لم يعثروا على قيمة تجزئة صحيحة في الوقت المناسب كتلتهم المرشحة ويبدأ سباق التعدين من جديد.

ماذا إذا تم تعدين كتلتين في الوقت نفسه؟

أحياناً يبث مُعدِّنان كتلتين صحيحتين في الوقت نفسه ويصبح لدى الشبكة في النهاية كتلتين متنافستين. ثم يبدأ جميع المُعدِّنين في تعدين الكتلة التالية حسب الكتلة التي حصلوا عليها أولًا، مما يسبِّب انقسام الشبكة إلى نسختين مختلفتين من سلسلة البلوكشين بشكل مؤقت.

وتستمر المنافسة بين هاتين الكتلتين حتى يتم تعدين الكتلة التالية على أيٍّ منهما. وعند تعدين كتلة جديدة، تُعتبر الكتلة التي سبقتها هي الرابحة. وتُعرف الكتلة المستبعدة بالكتلة المهمَلة أو الكتلة الباطلة، مما يدفع جميع المُعدِّنين الذين اختاروا هذه الكتلة إلى تعدين السلسلة الخاصة بالكتلة الرابحة مرة أخرى.

ما هي صعوبة التعدين؟

يتم تعديل صعوبة التعدين بانتظام من خلال البروتوكول لضمان معدل ثابت لإنشاء الكتل الجديدة، مما يؤدي بدوره إلى إصدار عملات جديدة بنمط ثابت ومتوقع. ويتم ضبط الصعوبة بما يتناسب مع مقدار قوة الحوسبة (معدل التجزئة) المخصصة للشبكة.

في كل مرة ينضم فيها مُعدِّنون جدد إلى الشبكة وتزداد المنافسة، تزداد صعوبة التجزئة، مما يمنع انخفاض متوسط وقت الكتلة. وفي المقابل، إذا قرر كثيرٌ من المُعدِّنين مغادرة الشبكة، فستنخفض صعوبة التجزئة، مما يجعل تعدين كتلة جديدة أسهل. وتحافظ هذه التعديلات على ثبات متوسط وقت الكتلة، بغض النظر عن قوة التجزئة الإجمالية الخاصة بالشبكة.

أنواع تعدين العملات الرقمية

يوجد الكثير من الطرق المختلفة لتعدين العملات الرقمية. فالمعدات تتغير والعملية تتغير مع ظهور أجهزة وخوارزميات إجماع جديدة. يستخدم المُعدِّنون عادةً وحدات كمبيوتر متخصصة لحل معادلات التشفير المعقدة.

التعدين باستخدام وحدات المعالجة المركزية

يتضمن التعدين باستخدام وحدة المعالجة المركزية (CPU) استخدام وحدة معالجة مركزية خاصة بأحد أجهزة الكمبيوتر لإجراء دوال التجزئة المطلوبة من نموذج دليل العمل (PoW). في بدايات البيتكوين، كانت تكلفة التعدين منخفضة والعوائق أمام الدخول إلى عالم التعدين قليلة، وكان من الممكن التعامل مع صعوبته بواسطة وحدة معالجة مركزية عادية. وكان بوسع أي شخص أن يحاول تعدين العملات الرقمية في ذلك الوقت.

إلا أنّه عندما بدأ مزيدٌ من الأشخاص في تعدين البيتكوين وزيادة معدل تجزئة الشبكة، أصبح التعدين المربح أكثر صعوبة. وعلاوة على ذلك، أدى ظهور أجهزة التعدين المتخصصة ذات قوة الحوسبة الأكبر إلى جعل التعدين باستخدام وحدات المعالجة المركزية شبه مستحيل. واليوم، لم يعُد التعدين باستخدام وحدات المعالجة المركزية خيارًا عمليًا لأنّ جميع المُعدِّنين يستخدمون أجهزة متخصصة.

التعدين باستخدام وحدات معالجة الرسومات

تم تصميم وحدات معالجة الرسومات (GPU) لمعالجة مجموعة واسعة من التطبيقات بالتزامن. وعلى الرغم من أنّ هذه الوحدات تُستخدَم عادةً لألعاب الفيديو أو إنشاء الرسومات، إلا أنّه يمكن استخدامها أيضًا للتعدين.

تتسم وحدات معالجة الرسومات بأنها غير مكلفة نسبيًا وأكثر مرونةً من أجهزة التعدين عالية التخصص. على الرغم من أنه يتم استخدامها لتعدين بعض العملات البديلة، إلا أن كفاءتها تعتمد على صعوبة التعدين والخوارزمية.

التعدين باستخدام دارة أيزك

تم تصميم الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق (دارة أيزك) لخدمة غرض واحد محدد. وهي تشير في مجال العملات الرقمية إلى جهاز متخصص مصمم حصريًا للتعدين. يُعرف التعدين باستخدام دائرة أيزك بكفاءته العالية، ولكنه مكلف نسبيًا.

وبما أن أجهزة تعدين دائرة أيزك تتصدر تقنيات التعدين، فتكلفة الوحدة أعلى بكثير من وحدات المعالجة المركزية أو وحدات معالجة الرسومات. بالإضافة إلى ذلك، فإن التقدم المستمر لتكنولوجيا دائرة أيزك يمكن أن يجعل نماذج دائرة أيزك الأقدم غير مربحة بشكل سريع. وهذا يجعل التعدين باستخدام دائرة أيزك أحد أكثر طرق التعدين تكلفة، ولكنه الأكثر كفاءة ويمكن أن يكون مربحًا إذا تم إجراؤه على نطاق واسع.

مجمعات التعدين

ونظرًا لأن كل مكافأة كتلة تُمنح فقط لأول مُعدِّن ناجح، فإن احتمالية تعدين الكتلة منخفضة للغاية. فالمُعدِّنين الذين لديهم نسبة صغيرة من قوة التعدين تكون فرصتهم في اكتشاف الكتلة التالية بمفردهم ضئيلة للغاية. وتوفِّر مجمَّعات التعدين حلًا لهذه المشكلة.

مجمَّعات التعدين هي عبارة عن مجموعات من المُعدِّنين الذين يجمِّعون مواردهم (قوة التجزئة) معًا لزيادة احتمالية الفوز بمكافآت الكتلة. عندما يعثر المجمَّع بنجاحٍ على كتلة، يشارك المُعدِّنون في المجمَّع المكافأة حسب مقدار العمل الذي أسهم به كل منهم.

يمكن أن تفيد مجمعات التعدين المُعدِّنين الأفراد من حيث تكاليف الأجهزة والكهرباء، ولكن سيطرتها على التعدين تثير المخاوف بشأن المركزية واحتمال وقوع هجمات 51%.

التعدين السحابي

بدلًا من شراء المعدات، يستأجر المُعدِّنون في التعدين السحابي قوة الحوسبة من مزود خدمات التعدين السحابي. وهو عبارة عن طريقة أبسط لبدء التعدين، ولكنه ينطوي على مخاطر مثل عمليات الاحتيال أو انخفاض الربحية.

ما هو تعدين البيتكوين؟ وما هي آلية عمله؟

عملة البيتكوين هي أشهر وأوضح الأمثلة على العملات الرقمية القابلة للتعدين؛ ويقوم تعدين البيتكوين على خوارزمية إجماع دليل العمل (PoW).

دليل العمل (PoW) هو آلية الإجماع الأصلية لسلسلة البلوكشين. باختصار، يحدد دليل العمل (PoW) كيفية توصل شبكة البلوكشين إلى إجماع بين مختلف المشاركين الموزَّعين دون وساطة خارجية. ويفعل ذلك من خلال طلب استثمارات كبيرة في الكهرباء وقوة الحوسبة لردع الجهات الفاعلة السيئة.

كما رأينا، يتم ترتيب المعاملات المعلقة على شبكة بدليل العمل (PoW) وإضافتها إلى كتل من قِبل المُعدِّنين الذين يتنافسون على حل الألغاز باستخدام أجهزة تعدين متخصصة. حيث يُمكن للمُعدِّن الأول الذي يجد حلًا صحيحًا أن يبث كتلته على سلسلة البلوكشين، وإذا قبلت عُقد التدقيق كتلته، فسيحصل المُعدِّن على مكافأة الكتلة.

تختلف كمية العملات الرقمية في مكافأة الكتلة من سلسلة بلوكشين إلى أخرى. على سبيل المثال، على سلسلة بلوكشين البيتكوين، يحصل المُعدِّنون على كمية محددة من البيتكوين كمكافأة كتلة، وفي ضوء آلية تنصيف البيتكوين، تنخفض كمية عملات البيتكوين في مكافأة الكتلة بمقدار النصف كل 210,000 كتلة (كل أربع سنوات تقريبًا).

هل تعدين العملات الرقمية مربح؟

على الرغم من وجود إمكانية تحقيق أموال عن طريق تعدين العملات الرقمية، فهو يتطلب دراسة متأنية وإدارة مخاطر، وإجراء أبحاث. كما تنطوي هذه العملية على بعض الاستثمارات والمخاطر مثل تكاليف الأجهزة وتقلبات أسعار العملات الرقمية وتغيرات بروتوكولات العملات الرقمية.

تعتمد ربحية تعدين العملات الرقمية على العديد من العوامل. يتمثل أحد هذه العوامل في التغييرات التي تشهدها أسعار العملات الرقمية. عندما ترتفع أسعار العملات الرقمية، تزداد أيضًا قيمة العملة المحلية المعتمدة لمكافآت التعدين. في المقابل، يمكن أن تتراجع مستويات الربحية مع انخفاض الأسعار.

تمثل كفاءة أجهزة التعدين أيضًا عاملًا مهمًا في تحديد ربحية التعدين. قد يكون جهاز التعدين مكلفًا، لذا ينبغي على المُعدِّنين الموازنة بين تكاليف الجهاز والمكافآت التي يمكن الحصول عليها. ويوجد عامل آخر يجب مراعاته وهو تكاليف الكهرباء؛ في حال ارتفاع هذه التكاليف للغاية، قد تتخطى مستويات الأرباح مما يجعل التعدين غير مربح.

بالإضافة إلى ذلك، قد تحتاج أجهزة التعدين إلى بعض التحسينات نسبيًا في بعض الأحيان، حيث إنها قد تصبح قديمة بسرعة كبيرة. قد يتفوق أداء النماذج الجديدة على نماذج الأجهزة القديمة في حالة افتقار المُعدِّنين إلى الميزانية لتطوير أجهزتهم، فغالبًا ما سيعانون للحفاظ على قدرتهم على المنافسة.

أخيرًا وليس آخرًا، قد تحدث تغييرات كبيرة على مستوى البروتوكول. على سبيل المثال، قد يؤثر تنصيف البيتكوين على ربحية التعدين حيث إنه يؤدي إلى تخفيض المكافآت مقابل تعدين الكتل إلى النصف. وفي حالات أخرى، يمكن الاستعاضة عن عملية التعدين بطرق تدقيق أخرى. على سبيل المثال، تحولت شبكة Ethereum بالكامل من آلية إجماع دليل العمل (PoW) إلى دليل ربط الحصة (PoS) في سبتمبر 2022، مما جعل التعدين غير ضروري.

أفكار ختامية

يشكل تعدين العملات الرقمية عنصرًا مهمًا من شبكة البيتكوين وغيرها من سلاسل البلوكشين التي تستخدم آلية دليل العمل، حيث يساعد في الحفاظ على أمان الشبكة وإصدار عملات جديدة بصورة مستقرة.

للتعدين مزايا وعيوب معينة. والميزة الأكثر وضوحًا هي الدخل المحتمل من مكافآت الكتلة. إلا أنّ أرباح التعدين تتأثر بعددٍ من العوامل، منها تكاليف الكهرباء وأسعار السوق. ولذلك، قبل أن تسارع إلى تعدين العملات الرقمية، يجب عليك إجراء بحثك الخاص وتقييم جميع المخاطر المحتملة.

FAQ

ما هي أنواع العملات الرقمية التي يمكن تعدينها؟

يمكن تعدين البيتكوين (BTC)، الإيثيريوم (ETH)، دوجكوين (DOGE)، مونيرو (XMR)، والبيتكوين كاش (BCH). هذه العملات الرئيسية توفر أفضل عوائد التعدين وأعلى سيولة في السوق.

ما هي المعدات والأدوات المطلوبة لتعدين العملات الرقمية؟

تحتاج إلى أجهزة تعدين متخصصة مثل ASICs لتعدين البيتكوين، وGPUs للعملات الأخرى. كما تحتاج إلى مصدر طاقة قوي وتبريد فعّال وحاسوب للتحكم والمراقبة ومحفظة رقمية آمنة.

ما هي تكاليف تعدين العملات الرقمية والأرباح المتوقعة؟

تكاليف التعدين تشمل أسعار الأجهزة وتكاليف الكهرباء والصيانة. الأرباح تعتمد على قوة الجهاز وسعر العملة وصعوبة التعدين. بحساب دقيق للتكاليف، يمكن تحقيق أرباح شهرية ملموسة، خاصة في أوقات ارتفاع الأسعار.

هل تعدين العملات الرقمية آمن وقانوني؟

التعدين آمن تقنياً عند استخدام معدات موثوقة والتزام معايير السلامة. أما قانونياً، فيختلف حسب الدولة؛ بعض الدول تنظمه وتسمح به، وأخرى تقيده أو تحظره. تحقق من القوانين المحلية قبل البدء.

ما الفرق بين تعدين البيتكوين وتعدين العملات الرقمية الأخرى؟

تعدين البيتكوين يستخدم خوارزمية SHA-256 وتتطلب معدات متخصصة أكثر وطاقة أعلى. العملات الرقمية الأخرى تستخدم خوارزميات مختلفة مثل Scrypt أو Proof of Stake، وتتطلب موارد أقل. البيتكوين يركز على الحماية واللامركزية، بينما تختلف أهداف العملات الأخرى.

كيف يؤثر تعدين العملات الرقمية على البيئة؟

تعدين العملات الرقمية يستهلك طاقة كهربائية ضخمة، معظمها من مصادر غير متجددة مما يسبب انبعاثات كربونية عالية. لكن الصناعة تتجه نحو استخدام طاقات نظيفة ومتجددة، مما سيقلل تأثيرها البيئي في المستقبل.