موضوع استخراج "بیت‌کوین" به بحث داغ این روزها در کشورمان تبدیل شده است که به دلیل مصرف بالای برق فعلاً از جانب مقامات قضائی ممنوع اعلام شده است، اما ما در این گزارش سعی داریم شما را با نحوه شکل‌گیری و فلسفه وجودی این ارز رمزنگاری شده و فناوری بلاکچین که حکم "مادر بیت‌کوین" را دارد، آشنا کنیم.
بیت‌کوین(Bitcoin) یک ارز رمزنگاری شده یا اصطلاحاً "رمز ارز" است که هنوز مانند پول‌های فیزیکی در بسیاری از کشورها به رسمیت شناخته نمی‌شود اما همان کارکرد را دارد. این رمز ارز یک ارز دیجیتالی است که روشی خاص برای استخراج دارد و ما در ادامه این روش را مفصل توضیح می‌دهیم.
برای آشنایی با بیت‌کوین ابتدا باید اساس فناوری بلاکچین(Blockchian) یا زنجیره بلوکی را شناخت.
اگر طی ۱۰ سال اخیر بانکداری، سرمایه‌گذاری و یا ارز رمزنگاری شده (رمز ارز) را دنبال کرده باشید، ممکن است با واژه و مفهوم بلاکچین که فناوری ثبت تراکنش‌ها و فناوری پشتیبان بیت‌کوین است، آشنا شده باشید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد بلاکچین باید دانست که بلاکچین یک دفتر کل توزیع شده، غیر متمرکز و عمومی است. البته فهمیدن نحوه کارایی بلاکچین به پیچیدگی فهمیدن جمله قبل نیست.
بلاکچین چیست؟
اگر این فناوری بسیار پیچیده است، چرا آن را بلاکچین می‌نامند؟ بلاکچین در پایین‌ترین سطح خود، به معنای واقعی کلمه یک زنجیره از بلوک‌های دیجیتالی است. وقتی ما از کلمات "بلوک" و "زنجیره" در این زمینه صحبت می‌کنیم، در واقع درباره اطلاعات دیجیتال (بلوک) ذخیره شده در پایگاه داده عمومی (زنجیره) صحبت می‌کنیم.
بلوک‌ها در زنجیره بلوکی از قطعات دیجیتالی اطلاعات تشکیل شده‌اند. به طور مشخص آنها سه بخش دارند:
۱. بلوک‌ها اطلاعات مربوط به معاملات مانند تاریخ، زمان و مقدار دلاری خرید اخیر کاربران از سایت‌های خرده‌فروش اینترنتی مانند آمازون را ذخیره می‌کند.
۲. بلوک‌ها اطلاعات مربوط به اینکه چه کسی در تراکنش‌ها دخیل است را ذخیره می‌کند. مثلاً یک بلوک برای خرید شما از آمازون، بلوک نام مستعار منحصر به فرد شما را همراه با سایت آمازون ثبت می‌کند. بنابراین به جای استفاده از نام واقعی شما، خرید شما بدون هیچ اطلاعات شناسایی هویت و با استفاده از یک امضای دیجیتال منحصر به فرد مانند یک نام کاربری ثبت می‌شود.
۳. بلوک‌ها اطلاعاتی را ذخیره می‌کنند که آنها را از بلوک‌های دیگر متمایز می‌کند. مثل اینکه دو نفر نام‌های متفاوتی دارند تا از یکدیگر تشخیص داده شوند، هر بلوک هم یک کد منحصر به فرد به نام "هش"(hash) ذخیره می‌کند که به ما اجازه می‌دهد آن را از هر بلوک دیگر متمایز بدانیم.
یک بلوک واحد در بلاکچین بسته به اندازه تراکنش‌ها می‌تواند تا یک مگابایت داده ذخیره کند. به این معنی که یک بلوک واحد می‌تواند چند هزار تراکنش را زیر یک سقف جمع کند.
بلاکچین چگونه کار می‌کند؟
هنگامی که یک بلوک داده‌های جدید را ذخیره می‌کند، در انتها به زنجیره بلوکی اضافه می‌شود. زنجیره بلوکی همانطور که از نامش پیداست، متشکل از چند بلوک متصل شده است و برای اینکه یک بلوک به بلاکچین اضافه شود، باید چهار چیز اتفاق بیافتد: معامله باید رخ دهد، باید تأیید شود، باید در یک بلوک ذخیره شود و در نهایت باید یک "هش" به آن بلوک اختصاص داده شود.
هنگامی که یک بلوک جدید به بلاکچین اضافه می‌شود، در معرض دید همگان قرار می‌گیرد و به صورت عمومی در دسترس است. اگر نگاهی به بلاکچین بیت‌کوین بیاندازید، خواهید دید که شما به داده‌های تراکنش، همراه با اطلاعات در مورد زمان، مکان و کسی که بلوک را به بلاکچین اضافه کرده، دسترسی دارید.
آیا بلاکچین خصوصی است؟
همه می‌توانند محتویات بلاکچین را مشاهده کنند، اما کاربران همچنین می‌توانند رایانه خود را به شبکه بلاکچین وصل کنند. با انجام این کار، رایانه یک کپی از بلاکچین را دریافت می‌کند که به طور خودکار هر زمان که یک بلوک جدید اضافه شود به‌روزرسانی می‌شود.
هر رایانه در شبکه بلاکچین، یک کپی از بلاکچین دارد، به این معنی که هزاران یا در مورد بیت‌کوین، میلیون‌ها نسخه از یک بلاکچین وجود دارد. اگرچه که کپی‌های بلاکچین یکسان هستند، اما انتشار اطلاعات در یک شبکه از رایانه‌ها باعث می‌شود که دستکاری اطلاعات خیلی دشوار باشد. در واقع یک هکر برای هک اطلاعات بلاکچین نیاز به دستکاری هر کپی از بلاکچین در شبکه دارد!
آیا بلاکچین امن است؟
فناوری بلاکچین با چندین روش حافظ مسائل امنیتی است. اول اینکه بلوک‌های جدید همیشه به صورت خطی و با زمان‌بندی ذخیره می‌شوند. به عبارت دیگر آنها همیشه به انتهای بلاکچین اضافه می‌شوند. اگر نگاهی به بلاکچین بیت‌کوین بیاندازید، می‌بینید که هر بلوک موقعیتی را در زنجیره دارد به نام "هِیت" به معنی ارتفاع. در فوریه ۲۰۱۹ ارتفاع بلوک‌ها به ۵۶۲ هزار رسیده بود.
پس از اینکه یک بلوک به انتهای بلاکچین اضافه شد، به عقب برگشتن و تغییر محتویات بلوک بسیار دشوار است، چرا که هر بلوک حاوی "هش" مخصوص خود همراه با "هش" بلوک قبل از خود است.
کدهای "هش" توسط یک تابع ریاضی ایجاد می‌شوند که اطلاعات دیجیتال را به یک رشته از اعداد و حروف تبدیل می‌کند. اگر اطلاعات بلوک به هر نحوی ویرایش شود، کد "هش" نیز تغییر می‌کند.
به همین دلیل است که بلاکچین امنیت بالایی دارد. بنابراین اگر یک هکر بخواهد یکی از تراکنش‌ها در یکی از از بلوک‌ها را دستکاری کند مجبور خواهد بود تمام بلوک‌های بعد از آن را نیز دستکاری کند و برای این کار باید ابتدا کدهای هش هر بلوک را پیدا کند که چیزی در حد غیرممکن است.
برای حل مسئله اعتماد، شبکه‌های بلاکچین مسائل ریاضی را برای رایانه‌هایی که می‌خواهند به شبکه بپیوندند و بلوک به آن اضافه کنند، طراحی می‌کند. این مسائل که "مدل‌های اجماع" نامیده می‌شوند از کاربران می‌خواهند که خود را قبل از اینکه بتوانند به شبکه بلاکچین بپیوندند، اثبات کنند. یکی از رایج‌ترین نمونه‌های آن "اثبات کارکرد"(proof of work) نامیده می‌شود که توسط بیت‌کوین به خدمت گرفته شده است.
در استخراج بیت‌کوین، رایانه‌ها برای "اثبات کارکرد" باید خود را با حل یک مسئله ریاضی محاسباتی پیچیده ثابت کنند. اگر یک رایانه یکی از این مسائل را حل کند، برای اضافه کردن یک بلوک به بلاکچین واجد شرایط می‌شود.
اما فرآیند اضافه کردن بلوک به بلاکچین که جهان رمزنگاری آن را "استخراج"(mining) می‌نامد، آسان نیست. در واقع احتمال حل یکی از این مسائل ریاضی در شبکه بیت‌کوین در فوریه ۲۰۱۹ حدود ۱ در ۵.۸ تریلیون بود! برای حل مسائل پیچیده ریاضی با این میزان شانس، رایانه‌ها باید برنامه‌هایی را اجرا کنند که به مقدار هنگفتی انرژی (شما بخوانید پول) نیاز دارند.
"اثبات کارکرد" حمله هکرها را غیرممکن نمی‌کند، اما این کار را تا حدودی بی‌فایده می‌کند. اگر یک هکر بخواهد به بلاکچین حمله کند، باید مسائل پیچیده محاسباتی ریاضی را حل کند که مثل بقیه تنها ۱ در ۵.۸ تریلیون شانس دارد.
ارتباط بلاکچین با بیت‌کوین
هدف بلاکچین فراهم کردن امکان ثبت و توزیع اطلاعات دیجیتال اما بدون امکان ویرایش است. فهم این مفهوم می‌تواند بدون اینکه این فناوری را در عمل ببینیم، دشوار باشد.
فناوری بلاکچین برای اولین بار در سال ۱۹۹۱ توسط "استوارت هابر" و دبلیو.اسکات استورنتا" معرفی شد که دو محقق بودند که در پی پیاده‌سازی سیستم‌هایی بودند که زمان نشانه‌گذاری اسناد را نتوان در آنها تغییر داد. اما تقریباً تا دو دهه بعد و قبل از ظهور بیت‌کوین در ژانویه ۲۰۰۹ محقق نشد. در واقع اولین ظهور بلاکچین و کاربرد آن در دنیای واقعی با بیت‌کوین رقم خورد.
پروتکل بیت‌کوین روی بلاکچین ساخته شده است. در یک مقاله پژوهشی که در مورد ارز دیجیتال منتشر شده است، "ساتوشی ناکاموتو" خالق اسطوره‌ای بیت‌کوین، آن را به عنوان یک سیستم نقدی الکترونیک جدید و همتا به همتا معرفی کرد که به هیچ شخص یا سیستم ثالثی اعتماد ندارد.
بر اساس یک مطالعه در سال ۲۰۱۷ توسط مرکز کمبریج، تعداد کل دارندگان بیت‌کوین حدود ۵.۹ میلیون نفر بوده است. فرض کنید یکی از این ۵.۹ میلیون نفر می‌خواهد بیت‌کوین خود را در بازار خرج کند. این جایی است که بلاکچین وارد می‌شود.
هنگامی که پای پول چاپی وسط باشد، استفاده از آن توسط یک سازمان مرکزی، معمولاً یک بانک مرکزی یا دولت تأیید می‌شود، اما بیت‌کوین توسط هیچ کسی کنترل نمی‌شود. در عوض، تراکنش‌های انجام شده در بیت‌کوین توسط شبکه‌ای از رایانه‌ها تأیید می‌شوند.
هنگامی که یک شخص برای کالاهای خریداری کرده خود از حساب بیت‌کوین خود پرداخت انجام دهد، رایانه‌ها در شبکه بیت‌کوین رقابت می‌کنند تا تراکنش را تأیید کنند. به منظور انجام این کار، کاربران بر روی رایانه خود یک برنامه اجرا می‌کنند و سعی می‌کنند یک مسئله پیچیده ریاضی به نام «هش» را حل کنند. هنگامی که یک رایانه مسئله را حل کند، بلوک را تأیید کرده است و معامله کامل به طور عمومی به عنوان یک بلوک در بلاکچین ضبط و ذخیره می‌شود که در این نقطه غیر قابل تغییر می‌شود.
در مورد بیت‌کوین و اکثر بلاک‌چین‌های دیگر، رایانه‌هایی که بلوک‌ها را با موفقیت تأیید و به بلاکچین اضافه می‌کنند، برای کار خود، رمز ارز پاداش می‌گیرند که فرآیند این کار و نحوه استحصال پاداش در روش استخراج بیت‌کوین را در ادامه توضیح خواهیم داد.
اگرچه تراکنش‌ها بصورت عمومی در یک بلوک ثبت می‌شوند، اما اطلاعات کاربر یا ثبت نمی‌شود یا حداقل کامل ثبت نمی‌شود. برای انجام معاملات در شبکه بیت‌کوین، شرکت کنندگان باید یک برنامه را به نام "والت"(wallet) اجرا کنند. هر والت شامل دو کلید رمزنگاری منحصر به فرد و متمایز است: یک کلید عمومی و یک کلید خصوصی. کلید عمومی، محلی است که در آن تراکنش‌ها به آن سپرده و از آن خارج می‌شوند. همچنین کلیدی است که به عنوان امضای دیجیتال کاربر بر روی دفتر توزیع بلاکچین ظاهر می‌شود.
کلید عمومی کاربر یک نسخه کوتاه از کلید خصوصی وی است که از طریق یک الگوریتم پیچیده ریاضی ایجاد شده است. با این حال، با توجه به پیچیدگی این معادله، تقریباً غیرممکن است که روند را معکوس کرده و یک کلید خصوصی را از یک کلید عمومی تولید کرد. به همین دلیل، فناوری بلاکچین محرمانه محسوب می‌شود.
در نهایت فناوری بلاکچین به دلیل ایمنی فوق العاده و غیر قابل هک بودن می‌تواند در موارد قابل توجه بسیاری به کار گرفته شود و اول از همه بانکداری را متحول کند. همچنین می‌توان از این فناوری در مواردی از قبیل پزشکی و سلامت عمومی، ثبت اسناد و دارایی، صنایع غذایی و انتخابات بهره جست. چرا که امکان تقلب و کلاهبرداری در هر یک از این موارد را از بین خواهد برد.
معاملات کارآمد
سر و سامان دادن به معاملات و تراکنش‌های انجام شده از طریق یک مقام مرکزی ممکن است چند روز طول بکشد. برای مثال اگر در روز چهارشنبه یک تراکنش انجام شود، ممکن است تا صبح روز شنبه تأیید نشود. در حالی که بانک‌ها و مؤسسات مالی در ساعات اداری و پنج روز یا پنج روز و نیم در هفته کار می‌کنند، بلاکچین ۲۴ ساعته در هفت روز هفته کار می‌کند و معاملات می‌تواند در حدود ده دقیقه کامل شود و تنها چند ساعت پس از آن ایمن می‌شود. این امر مخصوصاً برای معاملات خارجی و فرامرزی که معمولاً به دلیل مسائل مربوط به منطقه زمانی و نیاز به تأیید سازمان‌های مختلف طول می‌کشد، مفید است.
معاملات خصوصی
بسیاری از شبکه‌های بلاکچین به عنوان پایگاه داده‌های عمومی عمل می‌کنند، به این معنی که هر کسی با اتصال به اینترنت می‌تواند فهرستی از تاریخ تراکنش را در شبکه مشاهده کند. اگر چه کاربران می‌توانند جزئیات مربوط به تراکنش‌ها را بدست آورند، آنها نمی‌توانند اطلاعات شناسایی مربوط به کاربران را ببینند. این یک تصور غلط رایج است که شبکه‌های بلاکچین مانند بیت‌کوین، ناشناس هستند، در حقیقت آنها فقط محرمانه هستند.
به عبارت دیگر، وقتی یک کاربر تراکنش‌های عمومی را انجام می‌دهد، کد منحصر به فرد آن موسوم به کلید عمومی به جای اطلاعات شخصی در بلاکچین ثبت می‌شود. اگر چه هویت فرد هنوز با آدرس بلاکچین وی مرتبط است، اما از دستیابی هکرها به اطلاعات شخصی کاربر جلوگیری می‌شود.
تراکنش‌های امن
هنگامی که یک تراکنش ثبت می‌شود، اصالت آن باید توسط شبکه بلاکچین تأیید شود. هزاران یا حتی میلیون‌ها رایانه به سرعت برای تأیید جزئیات تراکنش دست به کار می‌شوند. پس از اینکه یک رایانه تراکنش را تأیید کند، آن را به صورت یک بلوک به بلاکچین اضافه می‌کند. هر بلوک در بلاکچین حاوی "هش" منحصر به فرد خود و هش منحصر به فرد بلوک قبل از خود است. هنگامی که اطلاعات در یک بلوک به هر شیوه ویرایش شود، کد هش بلوک تغییر می‌کند. با این حال، کد هش بلوک پس از آن تغییر نمی‌کند. این اختلاف موجب می‌شود که تغییر در اطلاعات بلاکچین بدون اطلاع قبلی بسیار دشوار شود.
شفافیت
با اینکه اطلاعات شخصی در بلاکچین خصوصی و محرمانه است، این فناوری تقریباً همیشه "منبع باز " (open source) است.
در حالی که پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای برای بلاکچین وجود دارد، این فناوری با چالش‌های مهمی نیز روبروست. موانع برای استفاده از فناوری بلاکچین فقط فنی نیست. چالش‌های اصلی، سیاسی و نظارتی است. زیرا هزینه زیادی برای طراحی نرم‌افزارهای مناسب و برنامه نویسی متناسب با این فناوری نیاز است و نظام مالی و زیرساخت‌های کشورها برای استفاده از این فناوری باید دگرگون شود.
در اینجا برخی از چالش‌هایی که در راه پذیرش گسترده بلاکچین وجود دارد را ذکر می‌کنیم.
هزینه فناوری بلاکچین
اگرچه بلاکچین می‌تواند در هزینه کاربران صرفه‌جویی کند، اما این فناوری تا رایگان شدن راه زیادی دارد. برای مثال، سیستم "اثبات کارکرد" که بیت‌کوین برای تأیید اعتبار تراکنش‌ها از آن استفاده می‌کند، مقدار زیادی انرژی و توان محاسباتی را مصرف می‌کند. مثلاً قدرتی که میلیون‌ها رایانه در شبکه بیت‌کوین مصرف می‌کنند نزدیک به مصرف انرژی سالانه کشور دانمارک است.
با توجه به مطالعات اخیر شرکت تحقیقاتی "الایت فیکسچرز"(Elite Fixtures)، هزینه استخراج یک بیت‌کوین با توجه به مناطق مختلف جهان، بین ۵۳۱ دلار تا ۲۶ هزار و ۱۷۰ دلار است که همانطور که می‌بینید به طور چشمگیری متفاوت است و موجب می‌شود در برخی نقاط دنیا از ارزان بودن برق سوءاستفاده شود. این هزینه در ایالات متحده نزدیک به ۴۷۵۸ دلار است.
با وجود هزینه‌های گزاف استخراج بیت‌کوین، کاربران با وجود هزینه برق مصرفی، همچنان به تأیید تراکنش‌ها در بلاکچین ادامه می‌دهند، چرا که درآمد استخراج بیت‌کوین از هزینه برق مصرفی بیشتر می‌شود.
سرعت پایین
بیت‌کوین یک مورد مطالعاتی ایده آل در مورد سرعت پایین بلاکچین است. سیستم "اثبات کارکرد" بیت‌کوین حدود ۱۰ دقیقه طول می‌کشد تا یک بلوک جدید به بلاکچین اضافه کند. با این سرعت، برآورد شده است که شبکه بلاکچین تنها می‌تواند هفت تراکنش در ثانیه را مدیریت کند. اگرچه دیگر رمز ارزها مانند "اتریوم"(Ethereum ) ۲۰ تراکنش در ثانیه و "بیت‌کوین کش"(Bitcoin Cash) ۶۰ تراکنش در ثانیه مدیریت می‌کنند که بهتر از بیت‌کوین عمل می‌کنند، اما آنها هنوز توسط بلاکچین محدود شده‌اند.
این در حالی است که مثلاً سرعت "ویزا"(Visa) در پردازش تراکنش‌ها ۲۴ هزار تراکنش در ثانیه است.
فعالیت غیرقانونی
در حالی که محرمانه بودن در شبکه بلاکچین، کاربران را از هک محافظت می‌کند و حریم خصوصی آنها را نیز حفظ می‌کند، اما امکان فعالیت و تجارت غیرقانونی را نیز فراهم می‌کند.
بارزترین نمونه ذکر شده از استفاده از بلاکچین در معاملات غیرقانونی، احتمالاً "جاده ابریشم"(Silk Road) است که یک بازار اینترنتی "وب تاریک"(dark web) بود که از فوریه ۲۰۱۱ تا اکتبر ۲۰۱۳ فعالیت می‌کرد و توسط اف‌بی‌آی بسته شد. این وب‌سایت به کاربران اجازه می‌داد بدون اینکه ردیابی شوند اقدام به خریدهای غیر قانونی با بیت‌کوین کنند.
مقررات موجود در ایالات متحده، کاربران را از تبادل ارز آنلاین مانند چیزی که بر روی بلاکچین ساخته شده، منع می‌کند. چرا که کاربران را ناشناس می‌کند. در ایالات متحده هنگام تبادل ارز آنلاین باید اطلاعات مربوط به مشتریان هنگام باز کردن یک حساب ثبت شود و هویت هر مشتری تأیید شود تا مشتریان در فهرست سازمان‌های شناخته شده به عنوان تروریست یا مشکوک به تروریست نباشد.
نگرانی بانک‌های مرکزی
چندین بانک مرکزی از جمله بانک فدرال آمریکا، بانک مرکزی کانادا و بانک مرکزی انگلستان تحقیقات خود را در مورد ارزهای دیجیتال آغاز کرده‌اند و همگی در مورد توانایی یک سیستم در سر و سامان دادن به معاملات بدون نیاز به نظارت و تأیید بانک مرکزی برای کنترل ارزش و امنیت سیستم شک دارند.
قابلیت هک
شبکه‌های رمزنگاری جدید و شبکه بلاکچین مورد حملات بسیاری از جانب هکرها قرار می‌گیرند. "جوزف بونو" پژوهشگر علوم رایانه‌ای می‌گوید: این حملات بسیار دشوار است زیرا نیاز به قدرت محاسباتی بسیاری دارد، اما هکرها هم‌اکنون می‌توانند به سادگی محاسبات را اجاره کنند و نیازی به خرید تمام تجهیزات ندارند.
البته این حملات به گروهی از استخراج کنندگان یا اصطلاحاً "ماینرها" انجام می‌شود که بیش از ۵۰ درصد از شبکه استخراج و قدرت محاسباتی را در اختیار دارند.
استخراج بیت‌کوین
بحث استخراج بیت‌کوین(mining bitcoin) این روزها در ایران خیلی داغ شده است.
استخراج بیت‌کوین با استفاده از رایانه‌های پرقدرت که قدرت حل مسائل پیچیده محاسباتی ریاضی را دارند، انجام می‌شود. به این دلیل به آن استخراج گفته می‌شود که به همان میزان شانس و زحمت زیادی نیاز دارد که برای پیدا کردن طلا در معدن طلا نیاز است.
استخراج بیت‌کوین یک کار دو سر سود است. اول اینکه وقتی رایانه‌ها این مسائل پیچیده ریاضی را در شبکه بیت‌کوین حل می‌کنند، بیت‌کوین جدید تولید می‌کنند و در واقع به آنها بیت‌کوین پاداش داده می‌شود. دوم اینکه با حل این مسائل ریاضی، ماینرها اطلاعات مربوط به تراکنش‌ها را در شبکه پرداخت بیت‌کوین تأیید می‌کنند و این شبکه را قابل اعتماد می‌سازند.
مردم تمایل به استفاده از ارزهای چاپی مانند دلار دارند و به آنها اعتماد دارند، چرا که پول‌های چاپی توسط بانک‌های مرکزی و دولت‌ها حمایت می‌شوند. علاوه بر اینکه بانک مرکزی تولید پول جدید را مدیریت می‌کند و استفاده از پول جعلی را محاکمه می‌کند.
حتی پرداخت‌های دیجیتال با استفاده از پول‌های چاپی نیز توسط یک مقام مرکزی حمایت می‌شود. برای مثال، هنگام خرید آنلاین با استفاده از کارت اعتباری، این تراکنش توسط یک شرکت پردازش پرداخت پردازش می‌شود و علاوه بر ضبط سابقه تراکنش، این شرکت‌ها تأیید می‌کنند که تراکنش جعلی نیست.
از سوی دیگر بیت‌کوین توسط یک مقام مرکزی مدیریت نمی‌شود. در عوض، بیت‌کوین توسط میلیون‌ها رایانه در سراسر جهان به نام "ماینر" پشتیبانی می‌شود. این شبکه رایانه‌ای مثل بانک مرکزی عمل می‌کند.
هنگامی که ماینرهای بیت‌کوین یک بلوک جدید از تراکنش‌ها را به بلاکچین اضافه می‌کنند، بخشی از کار آنها این است که مطمئن شوند که این تراکنش‌ها دقیق هستند و تکراری نیستند و در ازای آن پاداش دریافت می‌کنند.
حدود ۶۰۰ هزار خرید و فروش روزانه در شبکه بیت‌کوین، کار ماینرها را دشوار می‌کند. مقدار بیت‌کوینی که با افزودن هر بلوک پاداش داده می‌شود، "پاداش بلوک" نامیده می‌شود. پاداش بلوک در هر ۲۱۰ هزار بلوک یا تقریباً هر ۴ سال تقریباً نصف می‌شود.
پاداش بلوک در سال ۲۰۰۹، ۵۰ بود. در سال ۲۰۱۳ به ۲۵ رسید و در سال ۲۰۱۸ کمتر از ۱۲.۵ بود و در اواسط سال ۲۰۲۰، به نصف، یعنی ۶.۲۵ می‌رسد.
با این نرخ نصف شدن، تعداد کل بیت‌کوین‌های در گردش به معادل ۲۱ میلیون خواهد رسید و این باعث می‌شود که این رمز ارز در طول زمان کمیاب و ارزشمند شود، اما استخراج آن برای استخراج کنندگان، هزینه بیشتری دارد.
استخراج بیت‌کوین چگونه کار می‌کند؟
همانطور که در بالا گفته شد برای استخراج بیت‌کوین باید دو چیز رخ دهد. اول اینکه تا ۱ مگابایت تراکنش شامل چند هزار تراکنش بررسی و تأیید شود. دوم اضافه کردن یک بلوک از تراکنش‌ها به بلاکچین که برای آن باید یک مسئله ریاضی محاسباتی پیچیده حل شود که "اثبات کارکرد" نامیده می‌شود.
آنچه که ماینرها در واقع انجام می‌دهند، تلاش برای حل یک مسئله دستگاه اعداد پایه ۱۶ یا دستگاه شانزده شانزدهی ۶۴ رقمی به نام "هش" است که کمتر مساوی هشِ هدف باشد. اساساً یک رایانه استخراج کننده یا همان ماینر باید تمام جواب‌های ۶۴ رقمی ممکن را حدس بزند تا به هش هدف برسد. به عبارت دیگر، این کار یک قمار است.
سطح دشواری بلوک‌های جدید در زمان نوشتن این گزارش حدود ۶,۰۶۱,۵۱۸,۸۳۱,۰۲۷ است. به این معنی که احتمال رسیدن رایانه به یک هش، ۱ در ۶,۰۶۱,۵۱۸,۸۳۱,۰۲۷، به عبارتی کمتر از ۱ در ۶ تریلیون است.
این سطح در هر ۲۰۱۶ بلوک یا تقریباً هر ۲ هفته با هدف حفظ ثبات استخراج، تنظیم می‌شود. به این معنا که هر چه ماینرهای بیشتری برای استخراج رقابت کنند، مسئله مشکل‌تر می‌شود. مخالفش هم درست است. اگر قدرت محاسباتی از شبکه برداشته شود، استخراج ساده‌تر می‌شود.
بگذارید یک مثال بزنیم: بیایید بگوییم من به سه تن از دوستان خود می‌گویم که دارم به یک عدد بین ۱ تا ۱۰۰ فکر می‌کنم و این شماره را روی یک قطعه کاغذ می‌نویسم و آن را در یک پاکت می‌گذارم. دوستان من مجبور نیستند عدد دقیق را حدس بزنند، آنها فقط باید نخستین فردی باشند که می‌تواند عددی را که کمتر یا مساوی با عدد من است را حدس بزنند و هیچ محدودیتی هم برای تعداد حدس‌های آنها وجود ندارد.
مثلاً من به شماره ۱۹ فکر می‌کنم. اگر دوست اول من عدد ۲۱ را حدس بزند، باخته است، چرا که ۲۱ از ۱۹ بزرگ‌تر است. اگر دوست دوم من عدد ۱۶ و دوست سومم عدد ۱۲ را حدس بزند، هر دوی آنها به لحاظ نظری به پاسخ‌های قابل قبولی رسیده‌اند و دوست دومم بخاطر اینکه عدد نزدیکتری را حدس زده است، به دوست سومم برتری ندارد.
حالا تصور کنید که من نه یک عدد بین ۱ تا ۱۰۰ و نه تنها از سه نفر، بلکه یک عدد در دستگاه شانزده شانزدهی ۶۴ رقمی و از میلیون‌ها ماینر می‌پرسم. حالا می‌بینید که حدس زدن جواب درست چقدر دشوار است.
اگر احتمال ۱ در ۶ تریلیون به اندازه کافی ناامید کننده نیست، باید بگوییم که ماینرها نه تنها باید به جواب درست برسند بلکه باید اولین ماینری باشند که به هش درست می‌رسند.
از آنجایی که استخراج بیت‌کوین اصولاً بر پایه حدس است، پس استخراج بیت‌کوین به سرعت تولید هش توسط رایانه استخراج کننده بستگی دارد. یک دهه پیش ماینرها می‌توانستند بر روی رایانه‌های معمولی کار کنند. اما با گذشت زمان، ماینرها متوجه شدند که کارت‌های گرافیکی که معمولاً برای بازی‌های ویدئویی مورد استفاده قرار می‌گیرند، در استخراج مؤثرتر هستند و واحد پردازش گرافیکی(GPU) در این فرآیند دخیل است.
ماینرها از سال ۲۰۱۳ شروع به استفاده از رایانه‌های طراحی شده سفارشی برای استخراج بیت‌کوین کردند که هزینه آنها بین ۵۰۰ تا دهها هزار دلار است.
امروزه استخراج بیت‌کوین بسیار رقابتی است و تنها با مجموعه‌ای از رایانه‌های جدید سودآور می‌شود و هزینه مصرف انرژی رایانه‌های قدیمی بیش از درآمد حاصل از استخراج بیت‌کوین می‌شود. حتی جدیدترین رایانه هم به ندرت می‌تواند با آنچه ماینرها به آن «مزرعه استخراج» یا «استخر استخراج» می‌گویند، رقابت کند.
یک مزرعه استخراج شامل گروهی از ماینرها است که قدرت محاسباتی خود را ترکیب کرده‌اند و بیت‌کوین استخراج شده را بین هم تقسیم می‌کنند. تعداد بی‌شماری از بلوک‌ها به وسیله مزارع استخراج تولید می‌شوند. در ژوئیه ۲۰۱۷، مزارع استخراج ۸۰ تا ۹۰ درصد از قدرت محاسبات بیت‌کوین را تشکیل می‌دادند.
