إثبات العمل: ما هو تعدين البيتكوين وهل يمكنك المشاركة؟

كل عملة رقمية تحتاج لما يعرف باسم آلية الإجماع، وهي الطريقة التي يتفق أعضاء الشبكة من خلالها على صحة المعاملات التي يتم تضمينها في الكتل الجديدة من الشبكة، وتعدّ بيتكوين أول شبكة بلوكتشين تقدّم آلية إجماع ناجحة باسم “إثبات العمل” تمكّنها من حماية نفسها من القرصنة والتلاعب، وتضمن شرعية المعاملات.

فتحت هذه الآلية الباب أمام نشاط مهم في عالم العملات الرقمية وهو تعدين العملات الرقمية، والذي بات قطاعاً اقتصادياً بحد ذاته يحتوي على مختلف شركات التعدين والمستثمرين فيها إلى جانب شركات التكنولوجيا التي توفّر الأجهزة والإمكانات الإلكترونية اللازمة. في هذا المقال سنشرح أهم جوانب تعدين عملة بيتكوين، والتي تتشابه مع آلية تعدين عدد من العملات الرقمية الأخرى، وأهم ميزاتها وعيوبها، وكيفية المشاركة فيها.

ما هو تعدين البيتكوين؟

تعدين بيتكوين هو العملية التي يتم من خلالها التحقق من صحة المعاملات المجراة على شبكة البلوكتشين، وفي الوقت نفسه هي العملية التي تؤدي لإنشاء عملات بيتكوين الجديدة وطرحها للتداول. يتم تنفيذ التعدين عبر آلية إثبات العمل (Proof of Work أو PoW) باستخدام أجهزة وبرامج وظيفتها إنشاء رقم تشفير (Hash) يطابق المعايير، عبر حل مسائل رياضية غاية في التعقيد، ويحصل أول معدّن يجد حلاً للمسألة الرياضية على مكافأة البيتكوين ويصدر الكتلة الجديدة، وتبدأ العملية مرة أخرى مع كتلة جديدة.

تشكل مكافأة البيتكوين التي يتلقاها القائمون بالتعدين حافزاً يشجع الأشخاص والشركات على المساعدة في تحقيق الهدف الأساسي للتعدين: إضفاء الشرعية على معاملات بيتكوين ومراقبتها وضمان صحتها.

لماذا تحتاج البيتكوين إلى التعدين؟

• شرعية المعاملات

التعدين عمل حسابي يتطلب طاقة معالجة حاسوبية مرتفعة يقوم به أعضاء الشبكة (أو عُقد الشبكة Nodes) للتحقق من صحة المعلومات الموجودة في الكتل. لذلك فإن المعدنين يحصلون عملياً على الأموال مقابل عملهم كمدققين، ومقابل الحفاظ على مستويات مرتفعة من الطاقة الحاسوبية المستخدمة في تصديق المعاملات، ما يجعل مهمة قرصنة الشبكة شبه مستحيلة، إذ سيكون على من يحاول قرصنتها مضاهاة الطاقة الحاسوبية لكل المعدنين النشطين مجتمعين. هذه العملية تعد تقريباً الضامن الوحيد لشرعية معاملات بيتكوين. خصوصاً عبر منع ما يعرف باسم “الإنفاق المزدوج”.

الإنفاق المزدوج هو سيناريو ينفق فيه مالك البيتكوين نفس العملات مرتين. مع العملات النقدية هذه المشكلة ليست حاضرة، فعندما تعطي شخصاً ما ورقة من فئة 20 دولار مثلاً كثمن وجبة أو فاتورة بقالة، فإن هذه الورقة لن تعود بحوزنك ولا يمنكك إنفاقها مرة أخرى. أما في شبكة بيتكوين، وغيرها من شبكات البلوكتشين، التي ليس لديها مخدّم مركزي يسجل أرصدة الجميع، فإن المعدّنين يتولون مهمة تصديق المعاملات التي يتم إجراؤها، والتأكد من أن عملات بيتكوين التي يرسلها مستخدم ما لعنوان آخر يتم إنفاقها مرة واحدة، ولا يعود لإرسالها مرة ثانية ريثما تصدر الكتلة الجديدة، أو النسخة الجديدة من سجل أرصدة المستخدمين.

• إصدار العملات الجديدة

بالإضافة إلى دعم نظام البيتكوين البيئي، يخدم التعدين غرضاً حيوياً آخر، فهو يستخدم لإطلاق عملات جديدة وطرحها للتداول، وهي الطريقة التي تم إنشاء فيها الغالبية العظمة من عملات بيتكوين، وذلك حتى عام 2140 تقريباً، حين يصل عدد عملات بيتكوين إلى حدها الأقصى البالغ 21 مليون عملة.

اقرأ أيضاً: ما هي عملة بيتكوين وما هي أهم ميزاتها؟

كم تبلغ مكافآت التعدين؟

تتألف المكافآت التي يتم منحها للمعدنين من شقين رئيسيين:

• عملات بيتكوين جديدة يتم إنشاؤها مع كل كتلة جديدة، وهي ما يشكل المصدر الوحيدة لإصدار عملات بيتكوين. عند إطلاق بلوكتشين بيتكوين، كانت مكافأة التعدين من العملات الجديدة تبلغ 50 بيتكوين لكل كتلة، ووفقاً للقواعد التي وُضعت لبيتكوين منذ البداية، يتم تخفيض هذا الرقم بنسبة 50% أو النصف بعد كل 210,000 كتلة، بعد الانتصاف الأول الذي حصل في شهر تشرين الثاني/نوفمبر 2012 انخفضت المكافأة إلى 25 بيتكوين لكل كتلة جديدة، ثم من جديد إلى 12.5 بيتكوين بعد الانتصاف الثاني في تموز/يوليو 2016، وإلى 6.25 بيتكوين بعد الانتصاف الثالث في أيار/مايو 2020، وستنخفض من جديد في شهر نيسان/أبريل 2024 (موعد تقديري) إلى 3.125 بيتكوين.
• أجور المعاملات التي يدفعها المستخدمون الذين يرسلون عملات بيتكوين لمستخدمين آخرين، وهي رقم متغيّر تحدده عدة عوامل أبرزها مدى “ازدحام” الشبكة، وعدد الأعضاء المشاركين في عملية التعدين.

اقرأ أيضاً: انتصاف البيتكوين: ما هو وكيف يؤثر على سعر بيتكوين؟

كيف يتم التعدين؟

يعد التعدين عملية معقدة، ولكن باختصار، بعد إدخال المعلومات في الكتلة الجديدة، تمر البيانات الموجودة في الكتلة من في خوارزمية تشفير تسمى “التجزئة” أو Hashing، فتحصل الكتلة على رقم تجزئة أو هاش Hash مميز مؤلف من 64 رقماً، ولكنه رقم ست عشري، أي على عكس الأرقام العشرية المألوفة بالنسبة لنا، تكون كل خانة رقماً قيمته هي من 0 إلى 9 أو حرفاً من الحروف ABCDEF.

الهاش الخاص بالكتلة رقم 827324 مثلاً هو:

00000000000000000000da6fa964254dc928bc5a992968f8559677b96b47f31c

الفكرة من أسلوب التجزئة في التشفير هو أن رقم التشفير الذي يصدر يظل نفسه ما دام يستخدم لتشفير ذات البيانات، ولكنه يختلف كلياً إذا اختلف عنصر واحدة في البيانات المدخلة، وبالتالي فإن أي تلاعب ببيانات بيتكوين سيؤدي لاختلاف الهاش وعدم القدرة على إدراج الكتلة المزورة ضمن الشبكة، وذلك لأنه من ضمن معلومات كل كتلة جديدة هاش الكتلة نفسها، وهاش الكتلة السابقة، وبهذا ترتبط كل كتل بلوكتشين ببعضها البعض في سلسلة ترجع حتى الكتلة الأولى، ولهذا تسمى باسم “سلسلة الكتل”.

عمل المعدّنين هو تخمين رقم التجزئة، والذي يكون دون رقم مقدّم سلفاً ويبدأ بعدة أصفار، ولتخمين رقم بهذا التعقيد سيكون على الحواسب تجربة مليارات الاحتمالات خلال فترة زمنية قصيرة، ويحصل المعدّن الذي يخمّن الرقم الصحيح أولاٌ على امتياز إنشاء الكتلة والحصول على المكافأة.

يقوم المعدّنين بتخمين الرقم عبر تجربة مفاتيح مختلفة تعرف باسم “نانس” (Nonce)، وهو رقم عشوائي يُستخدم مرة واحدة فقط وتتم إضافته إلى معادلة التشفير لضمان عدم قدرة المهاجمين استخدام التشفير العكسي، أي استخدام الهاش لمعرفة البيانات التي تم تشفيرها. وهكذا يقوم المعدنون بتجربة مفاتيح النانس المختلفة على البيانات التي تحتويها الكتلة إلى أن يصلوا إلى رقم تشفير أدنى من الهاش المستهدف، وهو الرقم المحدد مسبقاً والذي يجب أن يكون الهاش أقل منه.

هل يمكنك المشاركة في تعدين البيتكوين؟

يمكنك نظرياً المشاركة في تعدين بيتكوين باستخدام حاسوبك الشخصي إذا كان حديثاً وسريعاً بما يكفي، ولكن حتى في هذه الحالة لن تجني يومياً سوى مبالغ ضئيلة جداً، والسبب في ذلك يعود لكون مستوى صعوبة تعدين البيتكوين، أو مستوى صعوبة المسائل الحسابية التي يجب حلها لتعدين البيتكوين، يتغير باستمرار وفقاً لعدد المعاملات وعدد المشاركين في التعدين، حيث تمت برمجة شبكة بيتكوين على تقييم وتعديل مستوى الصعوبة كل 2,016 كتلة، أو كل أسبوعين تقريباً نظراً لأنه يتم إنشاء كتلة جديدة كل 10 دقائق تقريباً.

بشكل عام فإن التعدين يعتمد بشكل كبير على وحدات معالجة الرسومات (GPU)، أو كروت الشاشة كما تُدعى في بعض الدول العربية، أو على وجود وحدات معالجة مركزية من نوع ASIC أو “الدوائر المتكاملة محددة التطبيقات”. وكل ما زاد معدل التجزئة (أو hash rate) الذي تساهم به كل ما زادت حظوظك في تحقيق الأرباح، ولهذا نجد أن معظم عملية التعدين على شبكة بيتكوين تتركز لدى مجموعة مما يعرف بمجمّعات التعدين القادرة على تحمل تكاليف تحديث أجهزتها باستمرار للمحافظة على أفضليتها.

ما هي مجمّعات التعدين؟

يحصل المعدّن الذي يتوصل لحل المسألة الحسابية أولاً على مكافآت التعدين واحتمال أن يكون المشارك هو من يكتشف الحل يساوي نسبة معدل التجزئة الذي يقدّمة من إجمالي معدل التجزئة لكل المعدنين، لهذا فإن الأفراد الذين يشاركون في التعدين لديهم فرص ضئيلة جداً لتعدين الكتلة التالية بمفردهم، فوحدة معالجة الرسومات أو وحدة المعالجة المركزية التي يمكنك شراؤها بعدة آلاف الدولارات لن تشكل أكثر من 0.001% من معدل التجزئة.

هذا الأمر أدّى لظهور ما يعرف اليوم باسم “مجمعات التعدين” (Mining Pools)، والتي يتم تشغيلها من قبل أطراف ثالثة تقوم بالتنسيق بين مجموعة كبيرة من المعدّنين، ومن خلال عملهم معاً وتقاسمهم المكافآت فإنهم يعملون تقريباً كمعدّن واحد ويجمعون القوّة الحاسوبية التي يوفرونها في مكان افتراضي واحد، فيتمتعون بفرص للحصول على المكافآت معاً أعلى من فرصهم بشكل منفرد. غالباً ما تكون الجهات التي تدير هذه المجمّعات والتي تشارك فيها أيضاً من الشركات، وإن كانت تتيح للأفراد المشاركة في العملية عبر تسخير نسبة من قدرة المعالجة في أجهزتهم الشخصية للتعدين.

ميزات وعيوب إثبات العمل

كما يتضح من الشرح المقدم أعلاه، فإن تعدين بيتكوين وغيرها من العملات التي تستخدم آلية إثبات العمل تعتمد بشكل كبير على العشوائية وعلى القدرة الحاسوبية المرتفعة. نظراً لعدم وجود سلطة مركزية – كما هي الحال مثلاً مع المعاملات المجراة عبر البنوك – تقوم بتأكيد صحة المعاملات وتنفذها، فإن إثبات العمل ضروري لضمان عمل الشبكة اللامركزية بشكل لا يتيح لأي أطراف خارجية السيطرة عليها أو التلاعب ببياناتها.

آلية عمل إثبات العمل تضمن أن القوّة الحاسوبية التي يحتاجها أي مهاجم للسيطرة على الشبكة أو القدرة على تزوير بياناتها شبه مستحيلة التحصيل من قبل جهة واحدة، إذ إنه سيحتاج لقوّة تعادل أو تزيد عما يقدّمه جميع المعدنين مجتمعين.

والتعديل المتكرر لمستوى صعوبة التعدين يجعله متوافقاً دائماً مع العوائد المادية المترتبة على هجوم من هذا النوع، وبالتالي جعل تكلفة الهجوم دائماً أعلى من العوائد الممكنة منه، ما يجعل شبكات البلوكتشين التي تعتمد على إثبات العمل حصينة من القرصنة، وآمنة لأقصى حد ممكن.

في المقابل فإن عملية تعدين بيتكوين وغيرها من شبكات إثبات العمل تحتوي على عيب كبير مرتبط بأزمة الطاقة والتغير المناخي في العالم، وهو استهلاكها المفرط للطاقة.

وفقاً لتقديرات ستاندارد أند بورز (S&P)، فإن الطاقة المستخدمة في تعدين بيتكوين عام 2023 بلغت حوالي 141.2 تيرا واط ساعي، أي زادت عن الطاقة التي تستهلكها بعض الدول سنوياً مثل السويد والنرويج وكولومبيا، ولكون عمليات التعدين تتتجه إلى الدول ذات أسعار الطاقة المنخفضة، فإنها غالباً ما تستخدم مصادر طاقة غير نظيفة تعتمد على الوقود الأحفوري، وبالتالي تساهم بشكل مباشر في أزمة الاحتباس الحراري.

هذا الأمر دفع العديد من الدول إلى منع وتجريم تعدين البيتكوين والعملات الرقمية القائمة على إثبات العمل على أراضيها، وأشهرها الصين التي كانت تحتضن الحصة الأكبر من تعدين بيتكوين إلى أن منعته سنة 2021.

هل يتم تعدين كل العملات الرقمية بذات الطريقة؟

كافة العملات الرقمية تعتمد آلية إجماع تندرج تحت إثبات العمل المستخدم في بيتكوين، أو إثبات الحصة المستخدم حالياً في إيثريوم، وإن كان بعضها يعتمد نسخاً معدّلة من هذه الآلية أو تلك. ولكن بشكل عام فإن معظم العملات الرقمية اليوم لا تستخدم هذه الطريقة، خصوصاً تلك القائمة على شبكة إيثريوم وأشباهها، ولكن ما زال هناك عدد من العملات الرقمية التي تستخدم إثبات العمل ويتم تعدينها بذات طريقة تعدين البيتكوين، وإن استخدمت مثلاً خوارزمية تشفير مختلفة أو كان حجم المكافآت مختلفاً، وأبرز العملات الرقمية التي تستخدم إثبات العمل ويتم تعدينها بذات الطريقة هي:

لايتكوين (LTC)

دوجكوين (DOGE)

بيتكوين كاش (BCH)

إيثريوم كلاسيك (ETC)

مونيرو (XMR)

كاسبا (KAS)

بيتكوين إس في (BSV)

سياكوين (SC)

زي كاش (ZEC)

إيثريوم باو (ETHW)