ماینینگ (Mining) چیست؟

ماینینگ (Mining) چیست

این روز ها با داغ شدن تب رمز ارز ها و تجهیزات استخراج ارز های دیجیتال یکی از اهداف خرید سرور های استوک و یا سرور های نو در بازار راه اندازی این تجهیزات برای استخراج ارز های قابل ماین است . در این مقاله نگاه کلی به شناخت استخراج (ماینینگ) و انواع  روش های استخراج رمز ارز ها خواهیم داشت.

ماینینگ یا استخراج ارز دیجیتال چیست؟

از آنجایی که ارزهای رمزنگاری شده عموما دارای ساختاری غیرمتمرکز (decentralized) هستند، بنابراین برای ادامه بقا به توزیع و تایید تراکنش ها به صورت غیرمتمرکز نیاز دارند.

ماینینگ Mining

ماینینگ یک نوع فرایند رقابتی است که برای اولین بار طی پروتکل SHA-256 شبکه بیت کوین به منظور ایجاد انگیزه برای پایداری شبکه و ایجاد بیت کوین جدید طراحی گردید. ماینرها کامپیوترهایشان را به منظور تایید تراکنش ها در اختیار شبکه قرار می‌دهند و در ازای قدرت و فعالیت کامپیوترهایشان بیت کوین به عنوان جایزه دریافت می کنند، به این عملیات اصطلاحاً ماینینگ اطلاق می‌شود.

برای مثال در شبکه بیت کوین،‌ ماینرها تراکنش های هر ۱۰ دقیقه را در بلاک هایی قرار میدن و بلاک پس از تایید در بلاکچین ثبت می‌گردد. که این روند تقریبا در تمام کوین هایی که روی بلاکچین قرار دارند و نیاز به تایید تراکنش از طریق قدرت پردازشی دارند به همین صورت هست.

استخراج ارز دیجیتال

بلاک چین (Blockchain) یعنی زنجیره ای از بلوک ها، در هر بلوک یک سری تعداد تراکنش وجود دارد که این تراکنش ها با الگوریتم های hashing باید در هر بلاک قرار بگیرند. الگوریتم های هشینگ یه سری توابع یک طرفه هستند. یعنی یک ورودی داریم و یک خروجی. یعنی از ورودی می‌شود به خروجی رسید ولی از خروجی نمی توان به ورودی این تابع رسید.

استخراج بیت کوین یا همان ماینینگ بیت کوین قدرت پردازش دستگاه‌های استخراج خود را در اختیار شبکه قرار می‌دهند تا امنیت شبکه حفظ و تراکنش‌های بیت کوین تأیید شود.

ماینر‌ها برای آن پاداش می‌گیرند و این پاداش همان بیت کوین است. به‌ عبارت دیگر، زمانی که برای دوست خود بیت کوین ارسال می‌کنید، ماینر‌ها در پشت قضیه با فعالیت خود به تأیید شدن تراکنش شما کمک می‌کنند و شبکه به این کار آن‌ها پاداش می‌دهد.

پس با ماینینگ، در واقع سه کار اصلی انجام می‌شود:

  1. تأیید تراکنش‌های بیت کوین
  2. حفظ امنیت شبکه بیت کوین
  3. تولید واحد‌های جدید بیت کوین به‌صورت غیرمتمرکز

بر اساس پروتکل یا همان قوانین بیت کوین، فقط تعداد ۲۱ میلیون واحد از آن وجود خواهد داشت؛ مثل طلا که کمیاب و محدود است.

می‌توان گفت نام علمی‌تر ماینینگ، اثبات کار (Proof Of Work) است. در واقع فرایند استخراج از الگوریتمی به نام اثبات کار سرچشمه گرفته است که فردی به نام آدام بک (Adam Back) اولین بار در سیستم ضد اسپم خود از آن استفاده کرد که هش‌کش (HashCash) نام داشت.

اصطلاحات ماینینگ

رمزارز:

رمزارز (Cryptocurrency) نوعی ارز مجازی است که از فناوری رمزنگاری در طراحی آن استفاده شده و به صورت غیرمتمرکز اداره و تبادل می‌شود.

استخراج:

استخراج (Mining) فرآیندی که در طی آن تبادلات رمزارز توسط استخراج‌کننده‌ها و با استفاده از دستگاه‌های ماینر، تایید شده و در ازای آن، به استخراج‌کننده، پاداش (رمزارز) اعطا می‌شود.

دستگاه ماینر (Miner):

دستگاه ماینر، سخت‌افزاری قدرتمند است که با داشتن توان پردازش بالا، می‌تواند معاملات رمزارزی را تایید کند و نقل و انتقال رمزارزها را در شبکه رمزارزی ممکن کند. علاوه بر قیمت نسبتا بالا، برق مصرفی زیاد و تولید حرارت شدید از چالش‌هایی است که دستگاه‌های ماینر برای خریداران در پی دارند.

 

زمانی که یک بلاک حل می‌شود چه اتفاقی رخ می‌دهد؟

۱. همه تراکنش های داخل بلاک تایید می‌شوند و از خرج شدن مجدد پول هایی که از حساب ها خارج شده است جلوگیری بعمل می آید (double spending)

۲. کامپیوتری که زودتر به جواب صحیح رسیده یک مقداری از آن کوین که جایزه بلاک (block reward) عنوان می‌شود را دریافت می‌کند. درون هر بلاک ممکن است تراکنش وجود داشته باشد یا نباشد ولی جایزه بلاک را دریافت می‌کند، البته الان تقریبا غیر ممکن است که یک بلاک خالی ماین نشود.

یکی از پارامترهای ورودی تابع هشینگ، هش آخرین بلاکی است که از قبل حل شده است. یعنی تا یک بلاک حل نشود و جوابش پیدا نشود، نمی توان بلاک های بعدی را حل کرد و پیشاپیش به جایزه اش رسید. هر چقدر هم بلاک های بیشتری حل شود، سختی حل بلاک های بعدی بالاتر خواهد رفت و همینطور جایزه هر بلاک هم بسته به کوین مورد نظر کمتر خواهد شد. برای مثال در حال حاضر پاداش ماین هر بلاک 6.23 بیت کوین هست که تقریبا هر چهارسال یک بار این میزان باز هم نصف میشود. که در نهایت در بلاکچین بیت کوین 21 میلیون کوین استخراج خواهد شد و بعد از این مقدار بلاک ها جایزه ای نخواهند داشت و فقط کارمزد تراکنش ها به ماینر ها خواهد رسید.

هر چقدر تعداد ماینرها هم بیشتر شود شبکه، پیدا کردن بلاک‌های مجاز را بطور خودکار دشوارتر می‌سازد تا مطمئن شود که زمان متوسط برای یافتن یک بلاک، همان 10 دقیقه باقی خواهد ماند. لذا، ماینینگ یک کار بسیار رقابتی است که هیچ ماینری نمی‌تواند کنترل و تصرفی بر روی آن چیزی که درون بلاکچین هست داشته باشد به کل فرآیند ماینینگ اصطلاحا Proof of Work یا اثبات کار (POW) می‌گویند. یعنی هر چقدر دستگاه من کار انجام بدهد در ازای آن جایزه دریافت میکنم.

به بحث اثبات کار خیلی ایراد گرفته می‌شود که اتلاف انرژی زیادی دارد و روشی جدید پیشنهاد شده است به نام Proof of Stake یا اثبات سهام (POS). که در این سیستم افرادی که دارایی زیادی دارند به عنوان یک Node انتخاب می‌شوند و رای می‌دهند که این تراکنش صحیح است یا خیر. برای مثال ارزی مثل اتریوم قرار است در آینده به رویه POS تبدیل شود و به احتمال قوی دیگر قابل ماین نخواهد بود.

تاریخچه‌ای در مورد استخراج رمز ارزها

بطور کلی چهار نوع سخت‌افزار برای عملیات استخراج بیت کوین وجود دارد

  1. CPU
  2. GPU
  3. FPGA
  4.  ASIC

تاریخچه ماینینگ

استخراج بیت کوین توسط  CPU یا GPU

استخراج بیت کوین توسط CPU یا GPU

ضعیف ترین سخت‌افزار استخراج بیتکوین کامپیوتر خود شماست.به لحاظ نظری شما می‌توانید از CPU کامپیوترتان برای استخراج بیت کوین استفاده کنید اما در عمل، با استانداردهای امروزی این کار خنده دار است. شما می‌توانید سرعت پردازش استخراج بیت کوین را با اضافه کردن سخت‌افزار گرافیکی به کامپیوتر شخصی خودتان تقویت کنید.

کارت‌های گرافیکی واحد‌های پردازش گرافیکی (GPU) دارند. آن‌ها برای انجام محاسبات ریاضی سنگین طراحی شدند به طوریکه قادرند تمامی چندضلعی‌های پیچیده مورد نیاز برای باز‌های ویدئویی سطح بالا را محاسبه کنند. آن‌ها به ویژه برای محاسبات هشینگ SHA جهت حل بلاک‌های نقل و انتقال مناسب هستند. اما امروزه با آمدن و فراگیر شدن دستگاه های ایسیک، کارت های گرافیک هم برای استخراج بیت کوین موضوعیتی ندارند.

gpu

خوبی GPU این است که دست کاربرش را باز میگذارد تا رمزارزهای دیگری به جز بیت کوین را که اتفاقا کم هم نیستند ماین کند. برای مثال، اتریوم از الگوریتم کاری متفاوتی با بیت کوین استفاده می‌کند.این الگوریتم به گونه‌ای بهینه شده که با GPU شما همخوانی داشته باشد و گزینه خوبی برای ماینرها با GPU تلقی می‌گردد. همانطور که گفته شد این روزها استخراج بیت کوین با GPU کمتر انجام می‌شود. دشواری استخراج بیت کوین با وجود قدرت استخراج ASIC به قدری زیاد شده است که کارت‌های گرافیکی توانایی رقابت را ندارند.

با گذشت زمان و کارکردن به صورت انفرادی ماینرها متوجه شدند که طی حل کردن الگوریتم هایی با میلیاردها ورودی اشتباه و درنهایت یافتن یک ورودی صحیح منجر به خروجی درست، واجد گرفتن پاداش بصورت بیتکوین می‌گردند، گفتنی است ممکن بود ورودی هایی که برای مثال ماینر A وارد میکرد را ماینر B هم وارد کند که این مساله باعث اتلاف انرژی زیادی می گردید و واریانس رسیدن به درآمد، بسیار زیاد می‌شد، لذا ماینرها یک مکانیزمی را پایه گذاری کردند به اسم استخر محاسباتی یا pool.

در این استخرها ماینر ها قدرت محاسباتی شان را کنار یکدیگر گذاشته و در اصل یک ابر کامپیوتر ایجاد می‌کردند و بدین ترتیب هر ماینری موظف میگردید بخشی از ورودی ها را وارد کند که ماینرهای دیگر وارد نمی‌کنند. هر ماینر بر حسب کاری (job) که از طرف استخر به وی محول می‌شود محاسبات یک بخش خاصی را به عهده گرفته و ناگزیر به انجام آن می‌گردد و جواب آن را به اسم share به استخر ارسال می‌کند. وقتی قدرت هشینگ ماینرها کنار هم گذاشته می‌شد باعث می‌شد که ورودی های تکراری که ماینر دیگر آنرا انجام داده است وارد الگوریتم نشود.

با این ایده استخراج بیتکوین بسیار مقرون به صرفه تر از حالتی شد که ممکن بود یک ماینر روزها ماین کند و به جواب بلاک خاصی نرسد و میلیارد ها میلیارد ورودی اشتباه هم محاسبه کند و ناگزیر به پرداخت هزینه برق بشود و در نهایت یکی از ماینرها به جواب بلاک خواهد رسید یا بهتراست بگوییم این استخر یا همان ابرکامپیوتر بود که به جواب بلاک رسیده است، وقتی یک بلاک حل می‌شود جایزه بلاک یا همان ریوارد به ماینرهایی که در حل شدن آن بلاک و دادن ورودی های دیگر مشارکت داشتند به نسبت قدرت و سرعت پردازش کامپیوتر و تجهیزات مشارکت داده شده تقسیم می‌شود.

استخر ماینینگ

لازم به ذکر است که بحث به وجود آمدن و شکل گرفتن استخر ها می‌تواند بالقوه سبب بروز و مواجهه شبکه با مشکل دیگری آنهم بطور جدی گردد. وقتی چندین استخر بزرگ ماینینگ وجود داشته باشد به واقع ماینرها دیگر افراد نیستند بلکه همان استخر ها نقش ماینرها را خواهند داشت.یعنی ما هزاران ماینر نداریم و چندین ماینر بسیار قدرتمند داریم که هر کدام بخش زیادی از قدرت شبکه را در اختیار دارند و این در حالی است که اگر یک استخر ۵۰ درصد قدرت شبکه را در دست بگیرد یا چند استخر با قدرت های کمتر با هم الحاق بشوند میتوانند برای شبکه خطر ساز شوند. برای مثال می‌توانند برای خودشان تراکنش های جعلی را تایید کنند، که به این حالت به اصطلاح حمله ۵۱ درصدی یا ۵۱ Percent Attack گفته می‌شود.

استخراج بیت کوین توسط FPGA

استخراج بیت کوین توسط FPGA

در ادامه روند پیشرفت و بهینه سازی مکانیزم استخراج و پس از مساله استخرها تعـدادی از ماینرهـا به FPGA هـا یا همان Field Programmable Gate Array که متشکل از یکسری مدارهـای الکترونیکی مجتمع شده میباشد و طوری طراحی گردیده که بعد از ساخت قابلیت برنامه ریزی کردن را دارد، روی آوردند.

با این دستگاه ها می‌شود چیپ‌هایی زیادی را خریداری کرده و سپس آن‌ها را برای استخراج بیتکوین قبل از قراردادن در تجهیزات، سفارشی سازی کرد. از آن‌جایی که این چیپ‌ها به طورخاص مخصوص استخراج تنظیم شده اند، اجرای بهتری از CPU و GPU خواهند داشت. یک سخت‌افزار FPGA با یک چیپ، در بالاترین سطح خود، با توانایی حدود ۷۵۰ مگاهش بر ثانیه عمل می‌کند. البته می‌توان بیش از یک چیپ در یک دستگاه قرار داد. ولی این دستگاه ها هم عملا با آمدن ایسیک ها(ASIC) به بازار که قدرت گیگاهش و تراهش دارند عملا دیگر توجیهی ندارند.

استخراج ‌کننده‌های ASIC بیت کوین

antminer

این سخت افزار با نام Application Specific Integrated Circuits، یا مدار مجتمع خاص برنامه کاربردی، به طور ویژه برای انجام فقط یک کار طراحی شده است و آن استخراج بیت کوین با سرعت باورنکردنی و با مصرف برق نسبتا پایین می باشد. اولین سری این ایسیک‌ها در حد یک USB Memory بودند و شاید دلیل نام گذاری انت ماینر (ماینر مورچه‌ای) به همین دلیل باشد.

دستگاه ایسیک ماینر

ولی ایسیک ها یک مساله و نگرانی جدیدی را با خود به همراه آوردند. برای تولید ایسیک ها میبایست در ابتدا طراحی نسبتاً سختی به دلیل بهینه بودن با الگوریتم مدنظر انجام گیرد و سپس بعد از طراحی ایسیک تولید شده روانه کارخانه های تولید چیپست شود. کارخانه ها ناگزیر به تولید تیراژ بالایی از ایسیک ها هستند.

تصور کنید فرض قیمت تولید هر ایسیک ۱۰۰ دلار تمام شود و مینیمم تیراژ مورد نیاز برای تولید ۱۰۰ هزار عدد باشد، یعنی کسی که قصد سرمایه گذاری و تولید ایسیک را دارد باید حداقل ۱۰ میلیون دلار هزینه کند و این مقدار از توان بسیاری خارج است، لذا سرمایه گذاران بزرگ به تولید و ماین بیتکوین پرداختند.

این موضوع سبب شد تا سرمایه داران ثروتمندتر شدند و بیت کوین های زیادی را در اختیار بگیرند، به طوری که در حال حاضر ۴۰ درصد بیت کوین تولید شده در اختیار ۱۰۰۰ نفر می‌باشد که در بازار ارزهای دیجیتال به این گروه از صاحبان بیتکوین ” نهنگ” اطلاق می‌شود. نهنگ ها خطر بزرگی برای بازار کریپتو هستند و میتوانند به شدت بر بازار تاثیر بگذارند.

بنابر موارد فوق ماین بیتکوین با استفاده از GPU بسیار سخت شده است و حتما باید از ایسیک هایی مثل انتماینر استفاده شود. البته برای حل این مشکل کوین های دیگری که بعدا به وجود آمدند از الگوریتم هایی استفاده میکردند که امکان اجرای آن توسط ایسیک نبود و تحت عنوان ASIC-Resistant از آن یاد می‌شود.

به عنوان مثال در اتریوم از مکانیسمی به اسم DAG یا Directed Acyclic Graph استفاده می‌شود که فایلی است که حتما باید بر روی مموری کارت گرافیک مورد استفاده موجود باشد تا بتواند به صورت رندوم به بخش‌هایی از این فایل دسترسی پیدا کند و هر از گاهی چک کند که آیا فایل مزبور همچنان وجود داشته باشد.

ایسیک ها نمی‌توانند فایل DAG را داشته باشند چون امکان ساپورت آن مقدار مموری برایشان مقدور نیست. اگرچه ماینرها از تکنیک هایی استفاده می‌کنند و تعدادی کارت گرافیک را بطور موازی روی سیستم نصب می‌کنند که از آن بعنوان ریگ (RIG) ماینینگ یاد می‌شود. ریگ به کامپیوتری گفته میشود که به منظور کاربردی خاصی اسمبل میگردد.

و اما نکته ای که در مورد ایسیک ها وجود دارد این است که ایسیکی که بعنوان مثال الگوریتم SHA256 ساخته شده است، تنها می‌توان از آن به منظور استخراج بیت کوین و بیتکوین کش و … استفاده کرد و قابلیت استفاده جهت ماین کوینی مثل لایت کوین که از الگوریتم اسکریپت استفاده میکند را ندارد. این در حالی است که از کارت گرافیک می‌توان برای استخراج همه ارزهای رمزنگاری شده بهره جست ولی با توجه به این که برای بعضی ارزها ایسیک بسیار کارآمد تر می‌باشد دیگر توجیهی برای استفاده از GPU وجود ندارد چون در مقایسه با دستگاه های ایسیک، کارت های گرافیک سرعت پردازش پایین تری دارند.

قدرت یک دستگاه ماینینگ را بر اساس میزان هشی که در یک ثانیه حل میکند مشخص می‌کنند که به آن هش ریت (HashRate) گفته می‌شود و باید توجه داشت که الگوریتم های مختلف با توجه به سختی الگوریتم از هش ریت های متفاوتی برخوردار هستند. به عنوان مثال یک کارت گرافیک روی الگوریتم Dagger Hashimoto که برای اتریوم هست ممکن است ۳۰ “مگاهش” در ثانیه محاسبه کند ولی سکه مونرو و الگوریتم کریپتونایت ۸۵۰ “هش” در ثانیه محاسبه کند. این اشتباهی است که بسیاری از ماینرهای تازه کار حین بررسی محاسباتشان دچار آن میشوند.

شما میتوانید برای مشاوره و خرید راه اندازی صفر تا صد تجهیزات استخراج با کارشناسان ما در شرکت رایان وی آی پی در تماس باشید.

ادمین RayanVIP
ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *