التعدين في مجال العملات الرقمية هو جانب حيوي من عمليات العملات الرقمية حيث يولد عملات جديدة، ويتحقق من المعاملات، ويضيف كتل جديدة إلى دفتر السجلات السلسلة المتسلسلة من خلال شبكة من العقد المتفرعة أو الموثقين باستخدام خوارزمية التوافق. تؤكد هذه الشبكات من العقد المعاملات وتسجلها في قاعدة البيانات السلسلة المتسلسلة في انتظار إدراجها في قاعدة بيانات السلسلة المتسلسلة.

نظرًا لتزايد صعوبة تعدين الكتل (هذا ينطبق على دليل العمل، PoW) والطلب الهائل على قوة الحساب التي تتجاوز قدرة الفرد؛ يقوم الشركات والمجموعات بتجميع الموارد معًا لإنشاء "مجموعات تعدين" لمواجهة بشكل مباشر التعقيد المتزايد باستمرار لتعدين العملات الرقمية. على الرغم من ذلك، لا ينطبق هذا على دليل العمل، (PoS) الذي يتطلب من أصحاب العملات الرقمية رهن عملاتهم ليصبحوا محققين. ومع ذلك، يتميز تعدين العملات الرقمية أساسًا بوظيفتين؛ إنشاء عملات جديدة وتحقق/إضافة كتل جديدة من المعاملات في سلسلة الكتل.

إلى حد كبير، يعتمد أمان البلوكشين إلى حد كبير على أنشطة التعدين. لذلك، يستخدم المنقبون في PoW أجهزة كمبيوتر متخصصة بشكل كبير مع إمداد مستمر بالكهرباء، ويقوم الموثقون في PoS برهن كمية معينة من العملات المشفرة لتأكيد المعاملات والحفاظ على أمان البلوكشين وطبيعته اللامركزية.

في هذا المقال، سيتم مناقشة مفهوم التعدين في مجال العملات الرقمية بتركيز خاص على أكثر خوارزميات التوافق شهرة — دليل العمل (PoW) ودليل الحصة (PoS).

دراسة للتعدين في مجال العملات الرقمية: تركيز خاص على تعدين البيتكوين

في المراحل الأولى، كان يتم التعدين بيتكوين عن طريق الأفراد باستخدام أجهزة الكمبيوتر الشخصية لمعالجة وتحقق المعاملات على البلوكشين ولكن على مر السنين نما تكلفة وتعقيد التمرين بالكامل، مما يتطلب من الشركات وحمامات التعدين مواصلة العملية.

تحاول هذه الشركات أو حمامات السباحة المتخصصة حل الحسابات الرياضية المعقدة المطلوبة للتحقق من عمليات تداول العملات الرقمية وإضافة كتل إلى قاعدة بيانات سلسلة الكتل. وكمكافأة عن العمل المنجز، تتلقى هذه الحواسيب كمية محددة مسبقًا من العملة المورقة حديثًا. تم برمجة هذه المكافأة لتقلص إلى النصف مرة واحدة كل أربع سنوات من دورة حياة سلسلة الكتل بناءً على دليل العمل (PoW)، مثل بيتكوين ولايتكوين. دعونا نتحدث بإيجاز عن تقليص مكافآت الكتل، باستخدام بيتكوين كمثال.

تقسيم بيتكوين

تقسيم بتكوين هو تقليل منهجي في التكلفة الإجمالية لتعدين كتلة بتكوين واحدة مرة واحدة كل أربع سنوات من دورة حياة سلسلة الكتل. بمعنى آخر، إنها نصف المكافأة التي يتلقاها المنقبون عن التحقق من المعاملات وإنشاء كتلة بتكوين.

على سبيل المثال، يخضع بيتكوين (BTC) وليتكوين (LTC) لتقليص العمليات مرة كل أربع سنوات. شهدت بيتكوين حدث تقليص أول لها في 28 نوفمبر 2012، عند ارتفاع كتلة 210،000، حيث انخفضت مكافآت المُنقبين إلى 25 بيتكوين من 50 بيتكوين. بعد الحدث التقليصي الثاني في 9 يوليو 2016، عند ارتفاع كتلة 420،000، تراجعت مكافأة الكتلة إلى 12.5 بيتكوين من 25 بيتكوين مع زيادة في صعوبة التعدين، فضلاً عن زيادة عدد المُنقبين.

كان التقسيم الثالث والأحدث لبيتكوين في 11 مايو 2020، عند ارتفاع الكتلة إلى 630،000 مما أدى إلى انخفاض مكافأة الكتلة إلى 6.25 بيتكوين. التقسيم القادم المتوقع لبيتكوين هو في عام 2024 والعد التنازلي قد بدأ بالفعل.

السبب الرئيسي لتقليص البيتكوين هو زيادة استقراره في السوق، ومحاربة التضخم وتعزيز قيمته في السوق كعملة تمويلية. التضخم كان دائمًا مشكلة كبيرة عندما يتعلق الأمر بصناعة الأموال وهدف البيتكوين هو معالجة بشكل مباشر الأحداث السلبية لعام 2008 (هذه الأزمة العالمية). معظم آليات التوافق على أدلة العمل تقوم بتقليص مكافأة الكتلة، تمامًا مثل البيتكوين. دعونا نلقي نظرة سريعة على تقليص الليتكوين.

تقليص لايتكوين

لایتكوين من بين العملات الرقمية الرائدة في الصناعة، وقد تم إطلاقها في عام 2011 لتوفير بديل مناسب لبيتكوين. لقد شهدت لايتكوين حدث تقسيم مكافأة الكتلتين مرتين. الأول كان في 25 أغسطس 2015، عند ارتفاع كتلة 840،000، مع هبوط مكافأة الكتلة إلى 25 لايتكوين من 50 لايتكوين. الثاني حدث في 5 أغسطس 2019، عند ارتفاع كتلة 1،680،000، مع مكافأة كتلة حالية بمقدار 12.5 لايتكوين والتي ستنخفض إلى 6.25 لايتكوين بعد تقسيم لايتكوين التالي، المقرر في 3 أغسطس 2023. هذا الحدث الذي يقلص مكافأات المنقبين الإجمالية على مرتين.

يقلل تقليص لايتكوين من التضخم إلى نصف معدله الأولي، مما يزيد قيمة العملة وقوتها الشرائية. معدل التضخم السنوي للايتكوين هو 3.72% بعد حدوث تقليص النصف في عام 2019. من المتوقع أن ينخفض إلى 1.80% سنويًا في حدث تقليص الكتلة القادم. من المتوقع أن يرتفع سعر العملة في التقليص القادم إذا زاد الطلب على العملة.

خوارزميات التوافق: دليل العمل (PoW) ودليل الحصة (PoS)

تقنية سلسلة الكتل هي نظام لامركزي وتستخدم خوارزميات الاتفاق لإنشاء عملات، وتحقق المعاملات وتمكين إضافة كتل من المعاملات إلى سلسلة الكتل.

خوارزمية الاتفاق مهمة جدًا لصيانة وأمان سلسلة الكتل حيث تمنع حالات الإنفاق المزدوج وتحقق من صحة المعاملات غير القانونية. يتم تحديد وقت إضافة كل كتلة معتمدة من المعاملات بواسطة تشفير هاش.

وبالتالي، ببساطة، خوارزمية التوافق هي عملية يصل فيها شبكة لامركزية من الحواسيب أو العقد إلى اتفاق حول قيمة بيانات معينة أو حالة الشبكة. عادةً ما يتطلبون موافقة ما لا يقل عن 51% من العقد على قيمة بيانات. وبالتالي، يتيح التوافق بين الحواسيب اللامركزية على شبكة ند لند موزعة، ضمان صيانة وأمان النظام وسجلات البيانات. أساسا، تحل خوارزميات التوافق محل الحاجة إلى كيان مركزي أو طرف ثالث.

علاوة على ذلك، تُستخدم خوارزميات التوافق على نطاق واسع في تكنولوجيا سلسلة الكتل وأيضًا في عدة قطاعات مثل إدارة سلسلة التوريد، وشبكات الطاقة الذكية، والتحكم في المركبات الجوية بدون طيار مثل الطائرات بدون طيار، إلخ. في هذا القسم، سنتناول آلية التوافق الرائدة في تكنولوجيا سلسلة الكتل، وهي آلية دليل العمل (PoW)، وآلية دليل الحصة (PoS).

دليل العمل (PoW)

خوارزمية الاتفاق بنظام العمل الدليلي هي أول نظام اتفاق بين العقداء المستخدم في تقنية البلوكشين، وهي مترادفة مع تقنية بلوكشين البيتكوين — على الرغم من استخدام سلاسل بلوك أخرى تقنية PoW، مثل لايتكوين.

يتضمن خوارزمية البرهان على العمل شبكة لا مركزية من الحواسيب والعقد التي تتنافس لحل لغز أو معادلة رياضية معقدة من خلال إيجاد تجزئة تشفيرية لكتلة معينة. يحاول العقد المشارك حل اللغز عن طريق تخمين قيم nonce مختلفة بشكل عشوائي تتطابق مع الصعوبة. يتم مكافأة العقد الذي يحل اللغز بنجاح، عادةً بعملة رقمية.

وبالإضافة إلى ذلك، يتم إدخال بيانات المعاملة وقيمة nonce لوظيفة التجزئة بينما يجب أن تتطابق الحل أو الناتج التجزئة (التجزئة التشفيرية) المقابلة مع الصعوبة. لذا، يستخدم شبكة العُقد قوة حاسوبية عالية جدًا لحل المشكلة، وبالتالي إنتاج تجزئة تشفيرية تتطابق مع الصعوبة، ومن هنا يأتي سبب مصطلح "عمل".

يستخدم بيتكوين وظيفة التجزئة SHA - 256 لحل الألغاز التشفيرية.

يعتبر خوارزمية العمل البروف للدليل (PoW) "غير كفءة" ومكلفة للغاية في التشغيل لأنها تستهلك كمية كبيرة من الكهرباء في القوة الحسابية وتأخذ وقتًا طويلاً (10 دقائق) لتعدين بيتكوين واحد بنجاح أو إضافة كتلة عملية إلى سلسلة الكتل. يعتبر ذلك عائقًا كبيرًا وقد انتقده البيئيون بشكل متكرر بسبب التأثير البيئي السلبي والتأثير على المناخ العالمي. وقد أدى ذلك إلى حظر تعدين البيتكوين بشكل مباشر في بعض الدول مثل الصين وبوليفيا وبنغلاديش وقطر والمغرب.

ومع ذلك، فإن الابتكار التكنولوجي الأخير - وبالامتثال للقانون الأول للديناميكا الحرارية، والذي ينص على أن الطاقة لا يمكن إنشاؤها ولا يمكن تدميرها ولكن يمكن تحويلها من شكل إلى آخر - يرى عددًا متزايدًا من الشركات تنتج أجهزة يمكنها تحويل طاقة التعدين الهائلة إلى تدفئة منازلنا ومبانينا خلال فصل الشتاء.

برهان الحصة (PoS)

استخدام الطاقة الحوسبوية العالية لنظام العمل البروف والمطلوب لحل الألغاز الرياضية المعقدة، وفترة الوقت المستغرقة لاكتشاف الهاش الكريبتوغرافي أعطت مكانًا لنظام الحصة البديل القريب (PoS). خوارزمية الاتفاق PoS لا تتطلب موارد حوسبية (معدات متخصصة وكهرباء) لتعدين الكتل. بدلاً من ذلك، يمكن لأصحاب العملات الرقمية أن يراهنوا عملتهم للمشاركة في مزامنة البيانات، والتحقق من التحويلات، وإضافة كتل إلى البلوكشين. أيضًا، تمكّن تجمعات الرهن من أصحاب العملات الصغيرة من رهن/قفل عملاتهم في تجمع للحصول على فرصة لكسب رسوم التحويل.

ببساطة، يقوم أصحاب العملات بقفل نسبة مئوية من عملتهم الرقمية في محفظة ثم ينشئون جهاز تحقق موثوق به. سيختار بروتوكول العملة الرقمية عشوائيًا جهاز تحقق لتأكيد المعاملات والتحقق من الكتل. اختيار جهاز تحقق يعتمد على عدد العملات المراهنة ومدة العملة المراهنة. يتم تحقق الكتل من قبل أكثر من جهاز تحقق ويتم مكافأتها برسوم المعاملات. يجب على أجهزة التحقق تأكيد وإضافة كتل دقيقة إلى سلسلة الكتل لتجنب فقدان جزء من مراهنتهم أو حتى كل المراهنة.

يستهلك النظام برهان الحصة (PoS) كمية أقل من الكهرباء (الطاقة)، لذلك، فإنه صديق للبيئة وأرخص للتشغيل، مقارنة بنظام برهان العمل الاحتسابي (PoW). العيب الرئيسي هو اعتقاد أن نظام برهان الحصة (PoS) يوفر أمانًا أقل من نظام برهان العمل الاحتسابي (PoW) حيث يتحكم الموثق بأكبر عدد من العملات المراهنة في أي تحويلة تُعتمد وتُضاف إلى سلسلة الكتل. وهذا يتناقض مع ميزة اللامركزية لسلسلة الكتل.

اعتمد إيثريوم في البداية على خوارزمية PoW للتحقق من المعاملات، لكنه انتقل مؤخرًا إلى PoS بهدف تقليل استهلاك الكهرباء الزائد والوقت اللازم لتعدين كتلة. وبالتالي، بموجب خوارزمية PoS، يتطلب إيثريوم 2.0 من مالكي العملة رهن 32 إيثريوم ليتم اختيارهم كمحققين.

كيف يعمل التعدين: تركيز خاص على خوارزمية إثبات العمل لبيتكوين

أثناء التعدين بيتكوين، يقوم المنقبون بالتحقق من المعاملات عن طريق حل مجموعة من المعادلات الرياضية أو خوارزميات تتعلق بالمعاملات باستخدام أجهزة كمبيوتر معقدة وكميات كبيرة من الكهرباء. تُسجل هذه المعاملات في كتلة، حيث تحتوي كل كتلة على تجزئة فريدة مرتبطة بالكتلة التالية من خلال تقنية تشفيرية. تغيير تجزئة كتلة معينة يؤدي بطريقة غير مقصودة إلى تغيير تجزئة الكتل التالية بالتالي، مما يجعل شبكة البلوكتشين بأكملها باطلة.

ملاحظة: تعد سلسلة كتلة هاش سلسلة مكونة من حروف الأبجدية والأرقام تخفي بيانات المعاملات وهوية المستخدم، وتتم إنشاؤها باستخدام وظيفة تجزئة - تستخدم بيتكوين خوارزمية SHA - 256.

الصعوبة المتزايدة في التعدين في مجال العملات الرقمية هي نتيجة لعملية التجزئة الصعبة لكتلة ما، والتي تعني أنه يتطلب كمية كبيرة من الموارد الحاسوبية لحل هذه الحسابات الرياضية التشفيرية واكتشاف عملية تحويل أو تجزئة كتلة.

التجهيزات اللازمة لتعدين البيتكوين تتضمن:

• جهاز عتاد متخصص:هذه الأجهزة مبنية خصيصًا لتعدين العملات الرقمية، مثل وحدة معالجة الرسومات (GPU)، وحدة تخزين SSD لتعدين العملات الرقمية، دوائر التكامل المخصصة لتطبيقات معينة (ASICs)، ورقائق بوابات البرمجة الميدانية (FPGA) التي تم إطلاقها مؤخرًا.

  هذه الأجهزة تقوم بأنواع معينة من العمليات الحسابية المطلوبة للتعدين. هذا يمثل تحولًا عن استخدام أجهزة الكمبيوتر المنزلية العادية وبطاقات معالجة الرسوميات للمستهلكين.

من المهم ملاحظة أن هذه الأجهزة العتادية غير مناسبة للبيئة المحلية لأنها تستهلك كمية كبيرة من الكهرباء. إنها صاخبة جدًا وتطلق حجمًا هائلًا من الطاقة في البيئة.

• تطبيقات البرمجيات:هذه تطبيقات برامج متخصصة تعمل على الكمبيوترات وتكون سريعة في تنفيذ أنشطة التعدين. تقوم بالتحقق وتسجيل المعاملات في كتلة يتم إرسالها إلى شبكة العُقد/المنقبين للتأكيد قبل إضافتها إلى سلسلة الكتل. البرامج اللازمة للاستخدام هي ECOS، BeMine، Kryptex Miner، Awesome Miner، Easy Miner، وPionex. أيضًا، تقوم هذه البرامج بحساب مكافأة التعدين وتحويلها إلى عنوان محفظتك.
• إمداد الكهرباء: يتطلب التعدين في مجال العملات الرقمية إمدادًا مستمرًا بالكهرباء لتشغيل الحواسيب المعنية. وبالتالي، للتغلب على تكاليف الطاقة، يوجه المنقبون عادة مزارع التعدين بالقرب من محطات توليد الطاقة، إلخ.

ومع ذلك، فإن المعرفة التقنية مهمة جدًا لتثبيت مختلف الأجهزة والتحقق من أدائها الأمثل.

العوامل التي تؤثر على التعدين في مجال العملات الرقمية

• تكلفة الكهرباء: هذه مشكلة كبيرة في التعدين الرقمي. تكلفة الكهرباء العالية اللازمة لتشغيل الأجهزة تقود في الغالب إلى انخفاض أرباح المنقبين. التعدين في عملة معماة يتطلب كميات هائلة من الكهرباء.
• تكلفة عالية للأجهزة: معظم أجهزة التعدين، مثل ASICs، مكلفة للغاية، مما يثير الرغبة لدى المستعملين التجزئة من الانخراط في تعدين العملات الرقمية.
• زيادة صعوبة التعدين: مع شهادة تبني تكنولوجيا البلوكشين بشكل أكبر، فإن الطلب على العملات المشفرة والأصول الرقمية الأخرى يزداد أيضًا. في الوقت الحالي، تكتسب العملة المشفرة شعبية واسعة الانتشار، مع زيادة الطلب على العملات الرقمية. مع هذه الزيادة، يتنافس المنقبون لتعدين المزيد من العملات المشفرة، وبالتالي فإن صعوبة التعدين تزداد.
• انخفاض مكافآت المُنقبين: مع زيادة المنافسة في التعدين وصعوبة الكتلة يأتي تقليل منتظم في مكافآت المُنقبين.

المخاطر المرتبطة بالتعدين الرقمي

تحدٍ شائع يواجه معظم الأشخاص هو الإنفاق التشغيلي، وخاصة تكاليف توفير الكهرباء المستمرة. هذا وحده قد desب المنقبين التجزئة بشكل كبير. تكلفة الكهرباء في بعض البلدان مكلفة جدًا، وبالتالي، منقبو العملات الرقمية عرضة لخطر عدم تحقيق أرباح نظرًا لأن تكاليفهم التشغيلية تفوق بكثير العوائد على الاستثمار.

المخرج المحتمل هو الاستشهاد بمزارع التعدين القريبة من محطات الطاقة أو داخل مستوطنة صناعية ، والاستفادة من مصدر الطاقة الضخم.

أيضًا، تكلفة الحصول على تجهيزات حديثة (ASICs) هائلة وتحد من الطبقة من الأشخاص الذين يدخلون في تعدين البيتكوين. هذا لا يعني أنه لا يمكنك تعدين البيتكوين باستخدام حاسوبك، ولكن لكي تحظى بميزة تنافسية لكسب مكافأة كتلة، تحتاج إلى ASIC، جهاز مصمم خصيصًا لتعدين العملات الرقمية.

مع إنشاء حمامات التعدين ومزارع التعدين، يمكن للمنقبين التجزئة تقديم نسبة من قوة حوسبتهم أو معدات التعدين وكسب نسبة من مكافأة كتلة حمام التعدين.

أيضًا، معظم أجهزة التعدين تسبب تلوثًا بيئيًا خطيرًا مثل الضوضاء وتطلق كميات كبيرة من الحرارة في البيئة مما يؤدي إلى الاحتباس الحراري العالمي. الحل هو توجيه هذه الطاقة الحرارية المفيدة إلى تدفئة المنازل والمكاتب والمباني خلال فصل الشتاء.

استنتاج

التعدين في مجال العملات الرقمية هو مشروع جدير بالاستثمار حيث يسهم بشكل كبير في صيانة وتأمين سلسلة الكتل، ويتحقق ويسجل المعاملات في دفتر سجل السلسلة الكتلية. يكسب المُعدّون مكافآت كتل في PoW بينما يفرض المحققون رسوم على المعاملات في PoS.

من الضروري فهم مزايا وعيوب عملية التعدين في مجال العملات الرقمية وعائد الاستثمار. لتعظيم الأرباح في PoW، يحتاج المُعدينون إلى تجهيزات متفوقة، وإمداد كهرباء رخيص، ومعرفة تقنية، بينما في PoS، يحتاج الموثقون إلى رهان مبالغ ضخمة من العملات للحصول على ميزة تنافسية في أن يصبحوا موثقين.