استخراج ارز دیجیتال چیست؟ آموزش کامل ماین کردن (mining) رمزارز

ما با تنفس زنده‌ایم و بلاک‌چین با استخراج! همان‌قدر که هوا برای زنده ماندن ما ضروریست، ماینرها (Miner) هم به بلاک‌چین ها زندگی می‌دهند. اکثر ما استخراج ارز دیجیتال (Cryptocurrency Mining) را فرآیندی تعریف می‌کنیم که طی آن یک رمزارز جدید به بلاک‌چین اضافه می‌شود. اما در فرآیند استخراج ارز دیجیتال دو اتفاق مهم دیگر هم می‌افتد. اعتبار تراکنش‌ها (Validation) بررسی و وارد دفتر کل بلاک‌چین (Blockchain Ledger) می‌شود. هم‌زمان جلوی دوبار پرداخت یک کریپتو (استفاده از یک ارز دیجیتال در دو تراکنش مجزا) نیز گرفته خواهد شد. به‌این‌ترتیب احتمال کلاهبرداری کاهش یافته و امنیت بلاک‌چین افزایش می‌یابد.

شبکه گسترده‌ای از رایانه‌ها در سراسر جهان در فرآیند استخراج ارزهای دیجیتال شرکت می‌کنند. زمانی که یک بلاک جدید استخراج و رمزارز جدیدی به شبکه وارد شود، کاربری که آن را استخراج کرده پاداش می‌گیرد. 

به‌این‌ترتیب یک بازی برد-برد شکل می‌گیرد که در آن، ماینرها یعنی کسانی که در فرآیند استخراج شرکت می‌کنند به ادامه کار و حفظ امنیت بلاک‌چین کمک کرده و در مقابل پاداشی می‌گیرند که انگیزه آن‌ها را برای ادامه دادن حفظ می‌کند. به نظر ساده است اما به این سادگی هم نیست! (لینک پیشنهادی: خرید ارز دیجیتال)

مطالعه بیشتر: درآمدزایی از ارز دیجیتال

ماینر چه کسی است؟

روش‌های درآمدزایی از ارز دیجیتال متنوع هستند. رایج‌ترین شکل آن ترید کردن است. اما امکان کسب درآمد از بازی، استخراج، استکینگ (Staking) و وام ارز دیجیتال و نیز روش‌های دیگر هم وجود دارد. 

کسانی که استخراج را برای کسب درآمد از رمزارزها انتخاب می‌کنند تبدیل به ماینر می‌شوند. ماینر کسی است که برای استخراج ارز دیجیتال سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی کرده و منابع لازم برای ماینینگ مثل برق، فضای فیزیکی، سخت‌افزار و قدرت محاسباتی را تهیه و تامین می‌کند تا بتواند با حل مسائل رمزنگاری یک بلاک جدید را اعتبارسنجی و به بلاک‌چین اضافه نماید. سپس پاداشی در قالب ارز دیجیتال و کارمزد تراکنش‌هایی که استخراج کرده دریافت می‌کند.  

مطالعه بیشتر: ارز دیجیتال چیست؟

استخراج ارز دیجیتال چگونه اتفاق می‌افتد؟

شاید شما هم بارها در آکادمی کیوسک با کلمه استخراج ارزهای دیجیتال مواجه شده‌اید اما هنوز نمی‌دانید فرآیند ماینینگ، دقیقا به چه شکلی اتفاق می‌افتد.

 بلاک‌چین بیت‌کوین را در نظر بگیرید. هر لحظه هزاران نفر در ده‌ها صرافی ارز دیجیتال در حال خرید و فروش بیت‌کوین (BTC) هستند و تراکنش‌های زیادی روی آن ثبت می‌شود. این تراکنش‌ها پس از ثبت شدن در بلاک‌چین، قبل از اینکه تایید و نهایی شوند، وارد استخری به نام استخر حافظه (memory pool یا به اختصار، mempool) می‌شوند. اما ماینرها باید اعتبار این تراکنش‌های معوق درون ممپول (mempool) را بسنجند و آن‌ها را در قالب بلاک، مرتب کنند. اما چطور؟

برای اینکه درک موضوع ساده‌تر شود، بلاک‌چین را مثل یک دفتر در نظر بگیرید که هر صفحه آن یک بلاک است. در هر صفحه چندین تراکنش ثبت می‌شوند. ماینرها تراکنش‌های معوق را از استخر حافظه جمع‌آوری کرده و در یک بلاک کاندید گرد هم می‌آورند. 

حالا ماینر باید این بلاک کاندید را به یک بلاک معتبر و تایید شده تبدیل کند. برای این کار لازم است مسائل ریاضی پیچیده‌ای را با کمک دستگاه‌هایی که قدرت محاسباتی بالایی دارند حل کند. وقتی مسئله ریاضی حل شد بلاک نیز تایید و به بلاک‌چین اضافه می‌شود. ماینر نیز پاداشی شامل مقداری ارز دیجیتال به همراه کارمزد تراکنش‌هایی که تایید کرده دریافت می‌کند. 

این توضیح، ساده و ملموس بود. اما روند فنی و جزیی‌تر استخراج ارز دیجیتال به صورت زیر است. آن را در چهار گام بررسی می‌کنیم.

مطالعه بیشتر: ریگ ماینینگ چیست؟

گام اول: هش کردن (Hashing) تراکنش‌ها

در اولین گام از استخراج، تراکنش‌های معوق از استخر حافظه گرفته شده و به یک تابع هشینگ (Hashing) ارسال می‌شوند. این تابع، تراکنش را به یک رشته از اعداد و حروف تبدیل می‌کند که مثل یک شناسه هستند و همه اطلاعات موجود در تراکنش را در خود دارند. به این رشته، هش می‌گویند. همه هش‌ها سایز ثابتی دارند. 

ماینر پس از هش کردن تراکنش‌ها آن‌ها را لیست کرده و یک تراکنش سفارشی نیز برای دریافت پاداش بلاک برای خودش ثبت می‌کند. به این تراکنش کوین‌بیس (coinbase) می‌گویند و همین تراکنش عامل ایجاد کریپتوی جدید است. 

در اکثر بلاک‌چین‌ها، اولین تراکنشی که در یک بلاک ثبت می‌شود تراکنش کوین‌بیس است. تراکنش‌های هش شده معوق نیز پس از آن می‌آیند.

گام دوم: ایجاد درخت مرکل (Merkle tree)

درخت مرکل که با عنوان درخت هش (hash tree) نیز شناخته می‌شود با جفت کردن دوتایی تراکنش‌ها و هش کردن مجدد آن‌ها ایجاد می‌گردد. در گام دوم، تراکنش‌هایی که قبلا هش شده‌اند، به‌این‌ترتیب وارد درخت مرکل می‌شوند.

فرآیند هش کردن جفت‌ها آن‌قدر ادامه می‌یابد تا در نهایت به یک هش برسد. به این هش نهایی، هش ریشه (root hash) یا ریشه مرکل (Merkle root) می‌گویند و نماینده همه هش‌هایی است که در تولید آن نقش داشته‌اند. 

مطالعه بیشتر: سلفیش ماینینگ چیست؟

گام سوم: پیدا کردن یک هدر معتبر برای بلاک (هش بلاک)

ساختار بلاک‌ها از دو بخش اصلی هدر (Header)  و بدنه (Body) تشکیل شده است. هدر بلاک اطلاعاتی نظیر هش بلاک قبلی، هش بلاک کنونی، ریشه مارکل، عدد نانس و مهر زمان (Timestamp) آن بلاک را در بر دارد. هدر ، منحصربه‌فرد و به‌منزله شناسه بلاک است. 

به هدر بلاک، هش بلاک (block hash) هم می‌گویند چون از ترکیب هش بلاک قبلی با هش ریشه بلاک کاندید ایجاد می‌شود. ماینرها پس از ترکیب این دو هش و ایجاد هش بلاک، یک عدد دلخواه به نام نانس (nonce) هم به آن اضافه می‌کنند.

به‌این‌ترتیب ماینر برای اعتبار سنجی بلاک جدید باید هش ریشه را همراه با هش بلاک قبلی و عدد نانس وارد تابع هش کند. این کار باید آن‌قدر تکرار شود که یک هش معتبر ایجاد گردد. 

بدیهی است مقدار هش ریشه و هش بلاک قبل قابل تغییر نیست. بنابراین ماینر باید آن‌قدر عدد نانس را تغییر دهد که به یک هش معتبر برسد. هش معتبر، هشی است که کمتر از مقدار هدف باشد که پروتکل تعیین کرده است. مثلا در بلاک‌چین بیت‌کوین، هشی معتبر است که با تعداد مشخصی صفر شروع شود. به این شرط که توسط پروتکل تعیین شده، سختی استخراج (mining difficulty) می‌گویند. 

زمانی که هش معتبر تولید شود، این بلاک استخراج شده است. 

مطالعه بیشتر: استخر استخراج ViaBTC چیست؟

گام چهارم: اعلام بلاک استخراج شده

پس از تولید هش معتبر، ماینر به کل شبکه اعلام می‌کند که این بلاک را استخراج کرده است. همه نودهای (Node یعنی گره‌های دیگری که مشغول استخراج هستند) بررسی می‌کنند که آیا بلاک و هش آن معتبر است یا خیر. اگر معتبر بود آن‌ها هم بلاک جدید را به نسخه‌ای از بلاک‌چین که در اختیار دارند اضافه می‌کنند. در بلاک‌چین‌های  اثبات کار همه نودها یک نسخه به‌روز از بلاک‌چین نزد خود دارند. 

وقتی همه نودها، بلاک را به نسخه بلاک‌چین خود اضافه کردند، بلاک کاندید به بلاک تایید شده تبدیل می‌گردد و ماینرها به سراغ استخراج بلاک بعدی خواهند رفت. ماینرهایی که هم‌زمان در حال کار روی استخراج این بلاک بودند اما نتوانستند آن را کامل استخراج کنند، این بلاک را کنار گذاشته و به سراغ بلاک بعدی می‌روند. 

مطالعه بیشتر: مادربورد ماینینگ چیست؟

چه فاکتورهایی بر استخراج ارز دیجیتال تاثیر می‌گذارند؟

چهار عامل مهم بر استخراج ارزهای دیجیتال تاثیر دارند و می‌توانند باعث تمایل یا عدم تمایل ماینرها به ماینینگ شوند: 

1) سختی استخراج

سختی استخراج (Mining Difficulty)، عاملی است که توسط پروتکل تنظیم می‌شود تا میزان استخراج با نرخ ثابتی پیش رود و قابل پیش‌بینی باشد. این سختی، متناسب با مقدار قدرت محاسباتی یا همان هش‌ریتی که به شبکه اختصاص داده شده تنظیم می‌شود. 

به‌این‌ترتیب هرچه تعداد ماینرهای یک شبکه بالاتر رود، به معنی افزایش هش‌ریت اختصاص داده شده به شبکه، افزایش رقابت و افزایش سختی استخراج است که منجر به طولانی‌تر شدن زمان ماینینگ می‌شود. اما اگر ماینرها، یک شبکه را ترک کنند، نرخ هش پایین می‌آیند و استخراج راحت‌تر می‌شود. 

2) هزینه تجهیزات استخراج 

خرید تجهیزات استخراج و به صورت خاص، اسیک ماینرها نیاز به سرمایه‌گذاری زیادی دارد. لازم است تعداد زیادی از این دستگاه‌ها هم‌زمان کار کنند تا شانس استخراج بالا رود. از طرفی با بالاتر رفتن قیمت این تجهیزات، زمان بازگشت سرمایه اولیه طولانی‌تر می‌شود. 

مطالعه بیشتر: ماشین حساب استخراج ارز‌های دیجیتال

3) قیمت ارز دیجیتال

قیمت ارز دیجیتالی که ماینر می‌خواهد استخراج کند تاثیر زیادی در میزان سودی که به دست می‌آورد دارد. هر قدر قیمت یک رمزارز بیشتر باشد، پاداشی که ماینر دریافت می‌کند هم ارزش بیشتری دارد. اما اگر قیمت کریپتو افت کند ممکن است با توجه به میزان هزینه‌ها و سرمایه‌ای که برای استخراج آن لازم است، سودآوری نداشته باشد و ماینرها تمایلی به آن ارز دیجیتال نشان ندهند. 

4) هزینه برق

استخراج ارز دیجیتال نیاز به مصرف برق زیادی دارد. هر‌قدر تعداد دستگاه‌های استخراج بیشتر باشد مصرف برق هم بالاتر می‌رود. در مناطقی که هزینه برق بالاست، سود استخراج کاهش می‌یابد. 

مطالعه بیشتر: استخر استخراج پولین چیست؟

انواع استخراج ارز دیجیتال چیست؟

روش‌های استخراج ارز دیجیتال از دو منظر قابل بررسی است. برخی آن را از دیدگاه سخت‌افزارهایی که برای استخراج به کار می‌رود دسته‌بندی می‌کنند و برخی تکنیک و متد آن را مد نظر قرار می‌دهند. 

انواع استخراج از منظر سخت‌افزار

ماینرها در استخراج ارز دیجیتال از سه سخت‌افزار  CPU(واحد پردازنده مرکزی)، GPU (واحد پردازنده گرافیکی) و اسیک ماینرها (ASIC Miner) استفاده می‌کنند. اسیک ماینر که شکل اختصاری عبارت Application-Specific Integrated Circuit است، دستگاهی با مدارهای مجتمع است که به صورت خاص برای استخراج ارز دیجیتال به کار می‌رود.  

در جدول زیر این سه نوع سخت‌افزار را با هم مقایسه کرده‌ایم. 

سخت‌افزار	CPU	GPU	ASIC Miner
سایز	عدم نیاز به سخت‌افزار اختصاصی	نیازمند تجهیزات بزرگ	کوچک و مناسب
متکی به	پردازنده‌ها	کارت‌های تصویر	تراشه‌های اختصاصی
کاربرد	عمومی	عمومی	خاص‌منظوره و قابل استفاده برای یک بلاک‌چین
عمر	کوتاه	متوسط	کوتاه
مصرف برق	بالا	بالا (بالاتر از CPU و ASIC)	کم
نیاز به خنک‌کننده	دارد	دارد	دارد
سرعت	پایین	متوسط	بالا
نرخ هش	کم	متوسط	بالا
قابلیت ارتقا	دارد	دارد	ندارد
نمونه ارز دیجیتال	مونرو و بایت‌کوین	زی‌کش و دوج‌کوین	بیت‌کوین  و لایت‌کوین
میزان سود	بسیار کم	کم	بالا

انواع استخراج از منظر تکنیک 

استخراج از منظر تکنیکی به سه نوع انفرادی (Solo mining)، مبتنی بر استخر (Pool mining) و مبتنی بر ابر (Cloud mining) تقسیم می‌شود.

در استخراج انفرادی، فرد خودش، تجهیزات لازم را تامین و کار ماینینگ را انجام می‌دهد و از هیچ شخص ثالثی کمک نمی‌گیرد. در استخراج مبتنی بر استخر، افراد، قدرت محاسباتی خود را به اشتراک می‌گذارند تا شانس استخراج بیشتر شود و سودی که به‌دست می‌آید بین آن‌ها تقسیم می‌شود. اما در استخراج مبتنی بر ابر، لازم نیست کاربر، خودش سخت‌افزار داشته باشد بلکه قدرت محاسباتی را از تامین‌کننده ابر اجاره می‌کند. در ادامه جدول مقایسه این سه روش را می‌بینید. 

مطالعه بیشتر: تجهیزات استخراج ارزهای دیجیتال

روش و ویژگی	انفرادی	مبتنی بر استخر	مبتنی بر ابر
متکی بر	تجهیزات شخصی	تجهیزات اشتراکی	تجهیزات اجاره‌ای
پاداش در صورت استخراج	زیاد	نسبت به میزان قدرت محاسباتی به اشتراک گذاشته شده	نسبت به میزان قدرت محاسباتی اجاره شده
عامل موفقیت	هش‌ریت سخت‌افزار و ظرفیت شبکه	هش‌ریت سخت‌افزار و ظرفیت شبکه	میزان سرمایه‌گذاری برای اجاره هش‌ریت بیشتر
وابستگی به قیمت برق	زیاد	نسبت به میزان تجهیزات	ندارد
وابستگی به نوسان قیمت کریپتو	زیاد به دلیل عدم امکان تغییر کریپتوی استخراجی	کم به دلیل امکان تغییر کریپتوی استخراجی	زیاد
سرمایه اولیه	زیاد	متوسط	کم
احتمال مشکلات امنیتی و کلاهبرداری	کم	زیاد	زیاد

اگر دو بلاک هم‌زمان استخراج شوند چه می‌شود؟

گاهی دو ماینر، هم‌زمان استخراج یک بلاک را به شبکه اطلاع می‌دهند و شبکه با دو بلاک رقیب مواجه می‌شود. در این حالت همه ماینرهای شبکه، بسته به اینکه کدام بلاک را زودتر دریافت کرده‌اند شروع به استخراج بلاک بعدی می‌کنند. در این حال موقتا شبکه به دو دسته تقسیم می‌شود. 

رقابت بین آن دو بلاک آن‌قدر ادامه می‌یابد که بلاک بعدی استخراج شود. مثلا اگر آن‌ها را بلاک‌های A و B در نظر بگیریم. برخی ماینرهای شبکه A و برخی B را دریافت کرده و شروع به استخراج بلاک بعدی می‌کنند. اگر بلاک بعدی را ماینری استخراج کند که قبلا A را دریافت کرده، A پیروز رقابت است و اگر از ماینری باشد که B را گرفته، B پیروز است. 

بلاکی که در این رقابت شکست می‌خورد بلاک یتیم یا مانده نامیده می‌شود و همه ماینرهایی که قبلا آن را انتخاب کرده بودند، دوباره نسخه بلاک‌چین خود را به‌روز کرده و به بلاک برنده برمی‌گردند. 

مطالعه بیشتر: استخراج بیت کوین کش

مزایا و محدودیت‌های ماینینگ چیست؟

استخراج ارزهای دیجیتال مزایایی دارد که باعث جذابیت آن شده اما در‌عین‌حال با محدودیت‌ها و مشکلاتی نیز روبروست. 

مزایای استخراج رمزارز	معایب استخراج رمزارز
ایجاد درآمد غیرفعال و چشم‌گیر	هزینه‌های زیاد
پتانسیل رشد به دلیل توسعه بازار و معرفی سخت‌افزارهای جدید	نیاز به تجهیزات گران‌قیمت
عدم نیاز به استکینگ و سپرده‌گذاری روی بلاک‌چین	ریسک بالای سودآوری
	وابستگی بالای سود به نوسانات قیمت
	آلودگی محیط‌زیست
	محدودیت‌های قانونی

نگاه کلی به استخراج ارز دیجیتال 

استخراج ارز دیجیتال غالبا در بلاک‌چین‌های مبتنی بر اثبات کار (PoW) مثل بیت‌کوین به‌کار رفته و موجب حفظ امنیت و عملکرد بی‌وقفه بلاک‌چین می‌شود. در‌عین‌حال برای ماینرها هم درآمد ایجاد می‌کند. با‌این‌حال با توجه به بازار پر نوسان و معرفی سخت‌افزارهای جدید، ریسک این کار بالاست. 

از سوی دیگر طرفداران محیط‌زیست به دلیل گرمای زیاد ناشی از استخراج ارز دیجیتال، با آن مخالفند. حتی این امکان وجود دارد که در آینده نزدیک دولت‌ها به دلیل مصرف بالای برق و آلودگی‌های محیطی، اقدام به قانون‌گذاری و محدود کردن ماینینگ کنند.

سوالات متداول

منابع: binance | coinbase