هش ریت، سختی شبکه و کارمزدها چه ارتباطی با یکدیگر دارند؟
هش ریت یا نرخ هش به مقدار توان پردازشی است که به ماینینگ یا استخراج ارزهای دیجیتال اختصاص داده می‌شود و معمولاً بر حسب هش بر ثانیه اندازه‌گیری می‌شود. این معیار نشان‌دهنده تعداد دفعاتی است که یک دستگاه ماینینگ می‌تواند در هر ثانیه عملیات رمزنگاری را انجام دهد و از آن برای ارزیابی قدرت و امنیت شبکه‌ای که از روش اثبات کار استفاده می‌کند، استفاده می‌شود.
هش ریت، سختی شبکه و کارمزدها، هر سه از مواردی هستند که در درک بیت کوین در سطح تکنیکال بسیار اهمیت دارند.
مکانیسم تنظیم سختی شبکه (یا سختی استخراج، difficulty adjustment mechanism) بیت کوین یکی از مهمترین مفاهیم مطرح شده در رابطه با خرید بیت کوین است، با این حال یادگیری شیوه یا مکانیسم کارکرد آن می‌تواند بسیار دشوارتر به نظر آید. در مقاله‌ی حاضر برای اینکه بتوان نحوه کارکرد این مکانیسم و ارتباط آن با هش ریت (یا نرخ هش، hash rate)، فواصل بین بلوک‌ها (block intervals)، کارمزد تراکنش‌ها (transaction fees) و ممپول (mempool) را نشان دهیم، از داده‌های درون زنجیره‌ای (on-chain) استفاده شده است. بعد از خواندن این مقاله متوجه خواهید شد که چرا بعضی مواقع استفاده از بیت کوین نسبتاً زمانبر و پرهزینه است. اینکه چطور بیت کوین این مشکل را برطرف می‌کند و چرا این فرایند امری بسیار مهم برای تضمین دارایی‌های مالی بیت کوینی است.
| ⚠ تـــوجـــه⚠ اگر در مراحل آشنایی با بیت کوین هستید، و هنوز شناخت مناسبی از بیت کوین ندارید، توصیه می‌کنیم اول مقاله بیت کوین چیست را مطالعه کنید؛ سپس به سراغ این مقاله بازگردید. |
زمان‌بندی عرضه‌ی بیت کوین
اگر اطلاعاتی در مورد بیتکوین داشته باشید احتمالاً می‌دانید که ماکزیمم عرضه بیتکوین در واقع 21 میلیون واحد (btc) تعریف شده است و این امر سبب شده است که این ارز دیجیتال دارایی کاملاً کمیاب و در نتیجه «پولی سخت» (یا هارد مانی، hard money) تلقی شود.
زمانی که بیتکوین برای اولین بار وارد بازار شده بود، هر ماینری (miner) که یک بلوک (block) جدید ایجاد می‌کرد، پاداشی معادل 50 btc در ازای هر بلوک جدید دریافت می‌کرد. این نرم‌ا‌فزار قوانینی برای خود دارد: اینکه بعد از ماینینگ هر 210,000 بلوک (تقریباً هر چهار سال یکبار، اگر فاصله بین ایجاد هر بلوک 10 دقیقه باشد)، «پاداش بلوک بیت کوین» طی فرایندی تحت عنوان هاوینگ بیت کوین (halving) به نصف کاهش می‌یابد. در اولین دوره‌ای که پاداش برای ماینرها در نظر گرفته شده بود و به تاریخ 28 نوامبر 2012 پایان یافته بود، 10.5 میلیون بیت کوین (نصف مقدار ماکزیمم عرضه بیتکوین) استخراج شده بود. در دوره دوم هاوینگ، نصف این مقدار (10.5/2 = 5.25 میلیون بیت کوین) توسط ماینرها استخراج شده بود. و در دوره سوم نصف مقدار دوم (5.25/2 = 2.625 میلیون بیت کوین) دیگر استخراج شد و به همین شیوه ادامه پیدا کرد. بعد از 32 هاوینگ، پاداش بیتکوین معادل کوچکترین واحد بیتکوین (1 ساتوشی) معادل 0.00000001 بیتکوین خواهد بود که این مقدار دیگر نمی‌تواند نصف شود. به عبارت دیگر پاداش بلوک به همین روال کاهش می‌یابد و در نهایت از بین می‌رود (درواقع اگر فاصله ایجاد هر بلوک همان 10 دقیقه باشد، انتظار می‌رود این اتفاق در سال 2140 رخ دهد). 14 دوره اول پاداش استخراج و عرضه بیتکوین در نمودار زیر این موضوع را به تصویر کشیده است.
نمودار 14 دوره از پاداش استخراج و عرضه بیت کوین
اگر تا بدین اینجا مقاله را با دقت مطالعه کرده باشید، حتما متوجه شده‌اید که تاریخ دقیق این هاوینگ‌ها بستگی به فاصله ایجاد هر بلوک دارد که در این مقاله 10 دقیقه در نظر گرفته شده است. حال این سوال مطرح می‌شود که چرا، در وهله‌ی اول، دانستن برنامه زمان‌بندی عرضه‌ی بیت کوین امری مهم تلقی می‌شود؟
اهمیت ایجاد فواصل بلوکی نسبتاً پایدار در بیت کوین
بیایید در اینجا شرایطی را در نظر بگیریم که در آن هیچ نوع مکانیسم داخلی تنظیم سختی شبکه برای بیتکوین وجود ندارد و در واقع سطح ثابتی از سختی استخراج برای بیتکوین در نظر گرفته شده است.
اگر سطح ثابت در نظر گرفته شده برای سختی استخراج نسبتاً بالا باشد، ماینینگ (mining) در ابتدا بسیار پرهزینه خواهد بود و بلوک‌ها در مراحل اولیه با سرعتی بسیار پایین‌تر و در فواصل زمانی بیشتر ایجاد خواهند شد. در چنین شرایطی راه‌اندازی یک شبکه جدید توصیه نمی‌شود و در نتیجه موفقیتی در وهله اول بدست نمی‌آید.
از طرفی، اگر سطح سختی استخراج نسبتاً پایین باشد تا بدین طریق افراد بیشتری تشویق شوند به این شبکه ملحق شوند، فاصله زمانی بین ایجاد بلوک‌ها بسیار کمتر خواهد شد. در نتیجه، ماینرهای بیشتری به این شبکه ملحق می‌شوند و بلوک‌ها در فاصله زمانی بسیار کمتر و با سرعت بسیار بالاتر ایجاد می‌شوند. در چنین شرایطی خیلی زودتر به برنامه زمانی پیش بینی شده برای عرضه کل بیت کوین می‌رسیم. اگر چنین اتفاقی بیفتد، احتمالاً شبکه بیتکوین زمان کافی برای توسعه فاصله بین بلوک‌ها در شبکه نخواهد داشت، پاداش بلوک‌ها خیلی زود تمام می‌شود و ماینرها دیگر انگیزه‌ای برای استخراج بلوک‌ها نخواهند داشت. در نتیجه، تراکنش‌ها به صورت کارآمد در این شبکه پردازش نمی‌شوند و امنیت شبکه به خطر می‌افتد.
اگر بخواهیم در اینجا به صورت مختصر به این موضوع بپردازیم لازم است ذکر کنیم که باید فواصل نسبتاً پایداری بین بلوک‌ها وجود داشته باشد تا بدین طریق عرضه بیتکوین در طول زمان ادامه یابد. به عبارت دیگر، پاداش‌ها باید باشد تا انگیزه‌ای برای ماینرها برایاستخراج بیت کوین در دوره‌ای نسبتاً طولانی ایجاد شود. همچنین، وجود فواصل بلوکی نسبتاً پایدار سبب می‌شود زمان کافی برای توسعه فضای بین بلوک‌ها در شبکه و متعاقباً در بازار وجود داشته باشد. و بدین ترتیب پیشرفت این شبکه تضمین شود، حتی زمانی که دیگر پاداش بلوک‌ها به اتمام برسد.
بیتکوین باید یک مکانیسم تنظیم سختی شبکه داشته باشد تا از این طریق بتوان پایداری نسبی فاصله بین بلوک‌ها را در چندین دهه تضمین کرد. همان گونه که در نمودار زیر می‌بینید، مکانیسم تنظیم سختی شبکه وجود دارد، اما فاصله موجود بین بلوک‌ها خیلی پایدار به نظر نمی‌رسد، به علاوه، بیت کوین در سال اول حضورش به طور متوسط برای ایجاد هر بلوک بیش از ده دقیقه زمان برده است. بعد از اینکه بیت کوین قیمت بازار خود را در جولای 2010 مشخص کرد، فاصله بین بلوک‌ها پایدارتر شد و از آن زمان تا پنج سال بعد فاصله بین بلوک‌ها به کمتر از ده دقیقه رسید (هیچ نوع روند صعودی یا نزولی در خط نارنجی نمودار زیر دیده نمی‌شود) و این حیرت‌انگیز است.
نمودار میانگین متحرک 14 روزه برای متوسط فاصله زمانی بلاک‌ها در طول زمان. منبع: گلسنود
مکانیسم تنظیم سختی شبکه بیت کوین
ماینرها برای استخراج بیتکوین از کامپیوترهایی بسیار تخصصی برای حدس زدن عددی مشخص استفاده می‌کنند. هر زمان که ماینر عدد مدنظر شبکه را پیدا کند، آن ماینر می‌تواند بلوکی جدید در بلاک چین بیتکوین (bitcoin blockchain) ایجاد کند و پاداش آن بلوک را بگیرد. ماینرها در بلاکی که ایجاد می‌کنند می‌تواند تراکنش‌های دلخواهشان را انتخاب کنند، و کارمزدهای آن تراکنش‌ها را نیز دریافت کنند. به عنوان مثال، در زمان نگارش این مقاله، تخمین زده شده است که تمام ماینرهای فعال در شبکه‌ی بیت کوین ظرفیت کلی (هش ریت) معادل 170 اگزاهش (exahashes) در ثانیه، معادل 170,000,000,000,000,000,000 هش در ثانیه دارند.
در اولین سالی که بیتکوین وارد بازار شده بود (2009)، امکان استخراج بیت کوین با cpu (تراشه مرکزی کامپیوتر که مسئولیت نگهداری بسیاری از قسمت‌ها را برعهده دارد) در یک کامپیوتر معمولی وجود داشت. در آن زمان هش ریت شبکه فقط چند میلیون هش در ثانیه بود. با گذشت زمان کامپیوترهای بیشتری به این شبکه پیوستند و در نهایت از تراشه‌هایی استفاده شد که واحد پردازش گرافیکی بالاتر (graphics processing unit) به اختصار gpu استفاده شد که متعاقباً قدرت بیشتری در محاسبه اعداد و ارقام سنگین‌تر داشتند. این تراشه‌های کامپیوتری به گونه‌ای طراحی شده بودند که برای کارهای گرافیکی و جبر خطی استفاده می‌شد. پس از آن، حتی سخت افزارهایی به صورت سفارشی برای استخراج بیتکوین به نام ایسیک (asic) طراحی شدند.
همان طورکه می‌دانید، هش ریت شبکه، در مقایسه با سال اول ورود بیتکوین، تا به امروز چند تریلیون برابر شده است. هش‌ریت یا هش پاور میزان سرعت یک دستگاه استخراج را در حل هش و دریافت پاداش را نمایش می‌دهد. هش ریت رابطه مستقیمی با درآمد ماینر (miner) دارد، هر چه هش‌ریت دستگاهی بیشتر باشد، آن دستگاه با سرعت بیشتری هش بلاک‌ها را حل کرده و پاداش بیشتری دریافت می کند. در فرآیند استخراج بیت کوین، بلاک‌ها قبل از اینکه به شبکه بلاکچین بیت کوین اضافه شوند باید هش شوند. به روند هش شدن بلاک‌های زنجیره بلاکچین هشینگ (hashing) می‌گویند.
سخت‌تر کردن شبکه برای حدس و پیدا کردن آن عدد مدنظر امری ضروری است، زیرا به این شیوه می‌توانیم تضمین کنیم که فاصله بین بلوک‌ها نسبتاً پایدار و حدود 10 دقیقه است.
در مباحث بیتکوین، سختی شبکه معیاری برای اندازه‌گیری درجه سختی یا دشواری پیدا کردن آن عدد مشخصِ مدنظر شبکه است. هر 2016 بلوکی که ایجاد می‌شود (اگر فاصله ایجاد بلوک‌ها همان ده دقیقه باشد، تقریباً 14 روز طول می‌کشد)، نرم افزار بیتکوین فاصله بین بلوک‌ها در بازه زمانی مدنظر را اندازه‌گیری و سطح سختی را تنظیم می‌کند تا دوباره فاصله بین بلوک‌ها بر روی همان 10 دقیقه تنظیم شود.
ارتباط بین هش ریت سختی بیتکوین (میانگین متحرک 14 روزه) و فاصله بین بلوک‌ها در سه ماه اخیر در نمودار زیر نشان داده شده است. در بازه‌ی زمانی دوره اول تنظیم سختی (ستون قرمز رنگ در سمت چپ)، هش ریت روندی کاهشی داشته است (روند نزولی نشان داده شده به رنگ مشکی). هنگامی که ظرفیت شبکه کاهش یافته، فاصله بین بلوک‌ها افزایش یافته است (روند صعودی آبی رنگ) و باعث شده است سختی شبکه کاهش یابد (افت جزئی بعد این دوره که به رنگ نارنجی نشان داده شده است).
تنظیم سختی شبکه در سه دوره بعد این بازه زمانی (اولین ستون سبز رنگ در نمودار زیر)، شاهد افزایش هش ریت می‌باشیم. بلوک‌ها زودتر از زمان برنامه‌ریزی شده ایجاد شده‌اند و در نتیجه سختی شبکه بر روی سه برابر بیشتر تنظیم شده است. در اواسط آوریل 2021 (ستون قرمز سمت راست) قطعی برق گسترده‌ای در چین رخ داد و این امر سبب افت شدید هش ریت بیتکوین شد، و فاصله زمانی بین بلوک‌ها بیشتر شد. در نتیجه، ضرورت کاهش سختی شبکه مطرح و سپس تنظیم شد. بعد از این رخداد (ستون سبز سمت راست)، مشکل قطعی برق چین حل شد و کاهش سطح سختی شبکه سبب شد ماینرها بتوانند بلوک‌های بیشتر با فاصله زمانی کمتری ایجاد کنند. در نتیجه، برخی ماینرها که سخت‌افزارهای رده پایین‌تر و/یا سخت‌افزارهایی با مصرف انرژی بالاتر داشتند توانستند از این استخراج‌ها به سود برسند. بدین ترتیب، فقدان هش ریت دوره‌ی قبل بیش از حد مجاز جبران شد و در نتیجه هش ریت به بالاترین سطح خود رسید.
نمودار تنظیم سطح سختی بیت کوین (نارنجی) و میانگین متحرک 14 روزه هش ریت (مشکی) و فاصله بین بلوک‌ها (آبی)
روند نزولی و اصلاح اخیر هش ریت، نمونه‌ای عالی برای نشان دادن این واقعیت است که چرا ماینرهایی که این شبکه را به هر دلیل ترک می‌کنند سبب ترک تعداد بیشتری از ماینرها از شبکه نمی‌شوند، درواقع آن اثر آبشاری (cascading effect) را در دیگر ماینرها سبب نمی‌شوند (گاهی اوقات منتقدان این اثر را “مارپیچ مرگ استخراج” می‌نامند). اما ذکر این نکته ضررویست که خود نرم افزار حاشیه سود (profit margin) بقیه ماینرها را افزایش می‌دهد و دیگر ماینرها را تشویق می‌کند تا (دوباره) عضو این شبکه شوند.
کارمزد تراکنش‌ها
این مکانیسم بر میزان کارمزد تراکنش‌ها تاثیر منفی دارد. در بازه‌های زمانی که هش ریت افزایش یافته است و بلوک‌ها سریع‌تر از موعد مقرر ساخته می‌شوند (ستون‌های سبز رنگ در تصویر زیر)، تراکنش‌ها می‌توانند به سهولت در بلوک‌ها جای بگیرند. این بدان معناست تراکنش‌های کمتری در صف بیت کوین (در ممپول) برای قرارگیری در بلوک‌های بعدی وجود دارد و در نتیجه کارمزد تراکنش نسبتاً پایین می‌آید.
عکس این امر نیز ممکن است اتفاق بیفتد. این امر در مواقعی اتفاق خواهد افتاد که هش ریت کاهش یافته و فاصله بین بلوک‌ها افزایش می‌یابد (ستون قرمز در تصویر زیر). در این صورت سرعت تشکیل بلوک‌ها کاهش می‌یابد، شاهد افزایش تعداد تراکنش‌های در صف برای ورود به بلوک‌ها خواهیم بود و در نتیجه افراد مجبور می‌شوند کارمزد تراکنش‌هایشان را افزایش دهند تا به اول صف برسند. در نتیجه کارمزد تراکنش‌ها به شدت افزایش می‌یابد، بخصوص زمانی که ظرفیت شبکه کاهش یافته است (کاهش هش ریت‌ها). در نتیجه، تمام افراد در صف منتظرند سختی بعدی شبکه تنظیم شود تا بتوانند از این مخمصه رهایی یابند.
میانگین روند 14 روزه هش ریت بیت کوین (خط مشکی)، میانگین فاصله بین بلوک‌ها (خط آبی) و متوسط کارمزد تراکنش‌ها (خط نارنجی)
در این بخش به بررسی کارمزد تراکنش‌های قرار گرفته شده در بلوک‌ها پرداختیم. افرادی که قصد دارند در شبکه بیت کوین تراکنش‌هایشان را انجام دهند شاید بهتر باشد اطلاعات جامع‌تری در مورد میزان هزینه اضافی پرداختی افراد برای قرار دادن تراکنش‌های در صف در بلوک‌های بعدی کسب کنند.
ممپول (mempool)
همانطور که به صورت خلاصه در بالا نیز اشاره شده است، در واقع ممپول (mempool) در شبکه‌ی بیت کوین به تمام تراکنش‌هایی اطلاق می‌شود که در این شبکه صورت می‌گیرند، اما در یک بازه زمانی مشخص در صف انتظار هستند تا وارد بلوک بعدی شوند. اگر بخواهیم به صورت تخصصی‌تر بیان کنیم، در واقع تمام نودهای بیت کوین در شبکه، ممپول‌های خاص خود را دارند، اما به این دلیل که همه این نودها به یکدیگر متصل و مرتبط هستند، تمام آنها را به صورت یک صف انتظار مجزا در نظر گرفته‌ایم تا بتوانیم تعریفی ساده‌تر از این فرایند ارائه دهیم.
mempool.space یک وبسایت استاندارد است که به کسی اجازه نمی‌دهد نود خود را مدیریت کند. به عبارت دیگر، فقط به کاربران اجازه می‌دهد نگاهی کوتاه به داده‌های مرتبطشان در ممپول داشته باشند. به عنوان مثال، حجم کل تراکنش‌های منتظر تایید در صف انتظار (اندازه ممپول)، تعداد تراکنش‌های اضافه شده به صف انتظار (تراکنش‌های ورودی)، اطلاعاتی در مورد اینکه آیا بلوک‌ها زودتر یا دیرتر از موعد مقرر ایجاد می‌شوند (برآورد تنظیم میزان سختی شبکه) و تخمین میزان کارمزد هر یک از تراکنش‌ها با هدف قرارگیری در اولویت اول، دوم یا سوم را می‌توان مشاهده کرد.
در تصویر زیر، ممپول سه ماه اخیر نشان داده شده است. همانطور که انتظار می‌رود، الگوهای برآورد شده در تصویر فوق در اینجا نیز مشاهده می‌شود. در فاصله زمانی بین اواخر فوریه و اوایل آوریل 2021 که شاهد افزایش تعداد هش ریت‌ها در شبکه بیت کوین بوده‌ایم و تعداد بلوک‌های ساخته شده بسیار بیشتر از حد انتظار بوده است، سایز ممپول (تعداد تراکنش‌های در صف انتظار) روندی نزولی داشت و متعاقباً کارمزد تراکنش‌ها نیز کاهش یافت. سپس در اواسط آوریل با کاهش شدید هش ریت مواجه شدیم. حجم ممپول به سرعت افزایش یافت و کارمزد تراکنش‌ها سر به فلک کشید، چندی بعد در تاریخ سی آوریل 2021 سطح سختی شبکه برای بار دیگر تنظیم شد، درنتیجه حجم ممپول و کارمزد تراکنش‌ها روندی نزولی یافت و هش ریت به بالاترین حد خود رسید.
ممپول بیت کوین بر اساس داده‌های وبسایت mempool.space
چشم‌انداز بازار بلاک اسپیس (block space)
همانطور که پیش‌تر در این مقاله گفته شد، پاداش بلوک بیت کوین به تدریج در طول زمان از بین می‌رود. در نتیجه ضرورت توسعه‌ی یک بازار پررونق برای block space احساس می‌شود. در آن زمان تمام کارمزدهای حاصل از تراکنش‌ها منبع سود اصلی ماینرها می‌شود و بدین شیوه آنها تشویق می‌شوند به پردازش تراکنش‌ها در این شبکه ادامه دهند و در نتیجه امنیت این شبکه در درازمدت تامین می‌شود.
شاید این موضوع سخت‌ترین آزمون پیش روی بیت کوین در سال‌های آتی باشد. حتما در قسمت کامنت‌ها سوالات و نظرات خود را در رابطه با موضوعات مطرح شده در این مقاله با ما به اشتراک بگذارید.
مطالب مرتبط
- در مقاله “کارمزد شبکه بیت کوین؛ انتقال ارزان و سریع بیتکوین“، به بررسی چگونگی تاثیر کارمزدها بر انتقالات بیت کوین پرداخته‌ایم. این مطلب به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از ساختار کارمزدهای شبکه بیت کوین داشته باشید و راهکارهایی را برای انجام تراکنش‌های ارزان‌تر و سریع‌تر کشف کنید.
- اگر می‌خواهید بدانید “کارمزد انتقال در شبکه تتر چقدر است؟“، این مقاله راهنمای شما خواهد بود. در این نوشتار، ما به تفصیل به بررسی ساختار کارمزدهای شبکه تتر می‌پردازیم و عوامل موثر بر این هزینه‌ها را تحلیل می‌کنیم.
- “سختی بیت کوین تا کی ادامه دارد و چه فوایدی دارد؟” این مقاله به شما کمک می‌کند تا با مفهوم سختی در شبکه بیت کوین و نقش حیاتی آن در حفظ امنیت و پایداری شبکه آشنا شوید.
- چنانچه به مطالب مرتبط به به روز رسانی‌های بلاکچین بیت کوین علاقه‌مند هستید، توصیه می‌کنیم سری به مقاله تپ روت بیت کوین چیست بزنید.
