سختی شبکه چیست؟ نحوه محاسبه سختی شبکه به چه صورت است و چگونه می‌توان این متغیر را بررسی کرد؟ سختی استخراج یا network difficulty پارامتری است که در بلاک چین‌هایی که از الگوریتم اثبات کار (proof of work) استفاده می‌کنند، محاسبه و بررسی می‌شود. در این شبکه‌ها، ماینرها برای پردازش تراکنش‌ها و امنیت شبکه، سیستم‌های پردازشی خود را به بلاک چین وصل می‌کنند و در ازای آن، از شبکه پاداش می‌گیرند.
سختی استخراج متغیری است که اطلاعاتی همچون میانگین زمان ایجاد بلاک‌ها، افزایش یا کاهش تعداد ماینرها و میزان توزیع پاداش شبکه را در اختیار کاربران شبکه قرار می‌دهد. گاهی اوقات این متغیر به قدری اهمیت پیدا می‌کند که می‌تواند روند قیمت یک رمزارز را تعیین کند. در این مقاله قصد داریم تا درباره سختی شبکه و نحوه تاثیر آن بر شبکه‌های بلاک چینی صحبت کنیم.
نحوه ساخت بلاک‌ها در شبکه بیت کوین
قبل از توضیح سختی شبکه، بهتر است ابتدا با نحوه ساخت بلاک‌ها در شبکه بیت کوین آشنا شویم. در یک شبکه بلاک چین اطلاعات، داده یا تراکنش‌ها در بسته‌هایی به نام بلاک ثبت می‌شوند. بعد از ثبت اطلاعات در بلاک چین، امکان تغییر داده به هیچ عنوان وجود ندارد و اطلاعات داده با مشخصاتی منحصر به فرد، همانند اثر انگشت، در شبکه ثبت می‌شود. شبکه‌های بلاک چینی مانند بیت کوین، که از الگوریتم PoW استفاده می‌کنند، از تابع هش استفاده می‌کنند. تابع هش نوعی تابع یک طرفه است که با ورودی با اندازه دلخواه، خروجی ثابت و منحصر به فردی ایجاد می‌کند. تابع هش برای هرکدام از بلاک‌ها، یک هش منحصر به فرد تعریف می‌کند.
برای آن که یک بلاک به شبکه اضافه شود، باید هش مناسب برای آن توسط الگوریتم هشینگ یا تابع هش ایجاد گردد. به دلیل اینکه سیستم بلاک چین غیر متمرکز است، ماینرها یا کاربران دستگاه‌های پردازشی خود را به شبکه متصل می‌کنند تا شبکه ضمن پردازش تراکنش‌ها، بتواند هش مناسب و مشخصی را برای هربلاک ایجاد کند.
شرایط ایجاد هش بسته به تعداد بلاک و الگوریتم هشینگ متفاوت است و ماینرها باید هش منحصر به فرد هر بلاک را با حل معادلات مختلف ریاضی پیدا کنند. بعد از آن‌که ماینر موفق به پیدا کردن هش مناسب برای بلاک شد، پاسخ خود را برای تمامی نودهای شبکه ارسال می‌کند تا آن‌ها بلاک‌های تازه ماین شده را در نسخه بلاک چین خود ثبت کنند.
سختی شبکه (network difficulty) چیست؟
سختی استخراج یک شبکه را می‌توان میزان سخت بودن حل معادلات الگوریتم هشینگ دانست. شبکه بیت کوین از الگوریتم هشینگ SHA-256 استفاده می‌کند که به کمک آن هش مناسب هر بلاک معین می‌شود. هرچه میزان پیدا کردن هش مناسب هر بلاک پیچیده باشد، سختی شبکه نیز بیشتر می‌شود. هربلاک در شبکه دارای الگوریتم هش منحصر به فرد است که ماینرها برای استخراج آن بلاک موظف‌اند تا الگوریتم هش آن بلاک را حل کنند.
سختی حل کردن این الگوریتم در هر زمان متفاوت است. در سال 2008 کاربران می‌توانستند با تلفن همراه خود الگوریتم‌های هش بیت کوین را حل کنند و از شبکه پاداش دریافت کنند. اما در حال حاضر با بزرگ شدن شبکه، این الگوریتم‌ها پیچیده‌تر شده و ماینرها باید تنها از دستگاه‌های پردازشی مجهز برای استخراج بلاک‌ها استفاده کنند. در واقع با بزرگ شدن شبکه، میزان سختی شبکه نیز تغییر می‌کند. این تغییر به گونه‌ای است که شبکه را در برابر تغییرات ماینرها انعطاف پذیر کند.
نحوه محاسبه سختی استخراج بیت کوین
در شبکه بلاک چین، هر 10 دقیقه یکبار، بلاک جدید ایجاد می‌شود. همچنین بعد از 2016 بلاک حل شده، الگوریتم تنظیم سختی، وضعیت network difficulty شبکه را بررسی می‌کند. الگوریتم تنظیم سختی با بررسی وضعیت تولید بلاک‌های جدید، میزان سختی شبکه را محاسبه می‌کند و برحسب آن، سختی استخراج را افزایش یا کاهش می‌دهد. برای محاسبه سختی شبکه بیت کوین باید زمان گذرانده شده برای حل 2016 بلاک را محاسبه کنیم. در حالت عادی برای ساخت هر بلاک باید 10 دقیقه زمان صرف شود. بنابراین برای ایجاد 2016 بلاک، شبکه به 20160 دقیقه زمان نیاز دارد.
به عنوان مثال، فرض کنید شبکه بیت کوین برای ساخت 2016 بلاک، 30000 دقیقه زمان صرف کرده است. این موضوع نشان می‌دهد که زمان ایجاد بلاک‌ها از حالت عادی بیشتر است و به نوعی ماینرها نمی‌توانند به صورت الگوریتم‌های هش بلاک‌ها را پردازش کنند. در این حالت الگوریتم تنظیم سختی، میزان سختی شبکه را کاهش می‌دهد تا پردازش هش‌ها ساده‌تر شود.
به عکس مثال بالا نیز دقت کنید: فرض کنید شبکه بیت کوین برای ساخت 2016 بلاک، 20000 دقیقه زمان صرف کرده است. این زمان نشان می‌دهد که ایجاد بلاک‌ها برای ماینرها ساده‌تر بوده و قدرت پردازش ماینرها به قدری زیاد است که زودتر از 20160 دقیقه، میزان 2016 بلاک ایجاد شده است. بنابراین الگوریتم تنظیم سختی، در این حالت میزان سختی شبکه را افزایش می‌دهد تا پردازش هش‌ها پیچیده‌تر شود و ماینرها بتوانند به همان مدت 20160 دقیقه نزدیک شوند.
پس به طور خلاصه، الگوریتم تنظیم سختی شبکه سعی می‌کند تا ماینرها در مدت زمانی مشخصی (20160 دقیقه) میزان 2016 بلاک جدید را ایجاد کنند. بعد از ایجاد 2016 بلاک، این الگوریتم وضعیت زمان ساخت این تعداد بلاک را بررسی می‌کند و بر اساس آن، سختی شبکه را تغییر می‌دهد.
رابطه هش ریت با سختی شبکه
یکی از مهم‌ترین اطلاعات برای استخراج یک رمز ارز، هش ریت یا Hash rate می‌باشد. هش ریت یا نرخ ریت شاخصی است که در آن میزان قدرت دستگاه‌های پردازش متصل به شبکه یک رمزارز را شرح می‌دهد. هش ریت برحسب هش بر ثانیه یا H/s نمایش داده می‌شود؛ البته در شبکه‌های بزرگی مانند بیت کوین معمولا برحسب اگزا هش یا EH/s می‌باشد.
این شاخص به نوعی میزان امنیت شبکه بلاک چین را نیز نشان می‌دهد. زمانی که مقدار هش ریت شبکه بالا باشد، بدین معناست که میزان قدرت پردازش شبکه افزایش یافته است. در این حالت اگر شخص یا فردی قصد حمله به شبکه را داشته باشد، باید حداقل 51 درصد از کل قدرت پردازش شبکه، یعنی 51 درصد از کل هش ریت، را برای خود اختصاص دهد. زمانی که هش ریت بالا باشد، احتمال این حمله کاهش یافته و در نتیجه امنیت شبکه نیز بیشتر می‌شود.
هش ریت رابطه مستقیمی با سختی شبکه دارد. شبکه بیت کوین را در نظر بگیرید: زمانی که میزان قدرت پردازش شبکه افزایش یابد، بدین معناست که ماینرها یا دستگاه‌های بیشتری به شبکه متصل شده‌اند. همان طور که گفته شد network difficulty تلاش می‌کند تا بلاک‌های جدید هر 10 دقیقه یکبار ایجاد شود. زمانی که قدرت پردازش ماینرها بیشتر شود، زمان ایجاد بلاک‌های جدید کاهش یافته و به کمتر از 10 دقیقه می‌رسد.
بعد از ساخت 2016 بلاک، الگوریتم تنظیم سختی بیت کوین فعال می‌شود و برای آن که مدت زمان ساخت بلاک را در همان 10 دقیقه قرار دهد، میزان سختی شبکه را افزایش می‌دهد. دقیقا عکس همین موضوع نیز می‌تواند اتفاق بیفتد، یعنی با کاهش هش ریت، تعداد ماینرها و قدرت پردازش کاهش می‌یابد، پس مدت زمان ساخت بلاک‌های بیت کوین بیشتر از 10 دقیقه می‌رسد و بعد از ساخت 2016 بلاک، الگوریتم تنظیم سختی بیت کوین میزان network difficulty شبکه را کاهش می‌دهد.
سختی شبکه با قیمت بیت کوین چه ارتباطی دارد؟
به صورت کلی، هش ریت و سختی شبکه رابطه مستقیمی با قیمت کوین دارند؛ یعنی زمانی که سرمایه‌گذاری بر روی بیت کوین افزایش یافته و قیمت آن رشد کند، پاداش حاصل از استخراج بیت کوین نیز افزایش می‌یابد. با افزایش پاداش شبکه، ماینرها دستگاه‌های پردازشی بیشتری را تهیه و استفاده می‌کنند؛ در نتیجه هش ریت شبکه نیز افزایش یافته و در نهایت سختی استخراج می‌شود.
همین موضوع به صورت عکس نیز اتفاق می‌افتد؛ یعنی با کاهش قیمت بیت کوین، میزان سود حاصل از استخراج بیت کوین کاهش می‌یابد و تعداد ماینرها و دستگاه‌های پردازش نیز کم می‌شود و در نتیجه هش ریت شبکه افت کرده و network difficulty کاهش می‌یابد. رابطه ذکر شده در تمامی سال‌های گذشته اتفاق می‌افتاد و کاربران می‌توانستند رفتار قیمت بیت کوین را برحسب سختی استخراج بررسی کنند؛ اما در سال 2022، رابطه گفته شده برخلاف رفتار پیش بینی شده عمل کرد.
در اواسط سال 2022 هنگامی قیمت بیت کوین با افت شدید مواجه شد، انتظار می‌رفت که میزان سختی شبکه و هش ریت بیت کوین نیز کاهش یابد؛ اما برخلاف انتظار همزمان با افت قیمت بیت کوین، هش ریت و network difficulty سقف تاریخی جدیدی ثبت کردند. همین نکته باعث شد که برای بررسی رابطه بین قیمت بیت کوین و میزان سختی شبکه، موارد زیر در نظر گرفته شود:
1. قیمت دستگاه‌های ماینینگ
در سال 2022 زمانی که قیمت بیت کوین در حال کاهش بود، قیمت دستگاه‌های ماینینگ نیز کاهش پیدا کرد. علت کاهش قیمت دستگاه‌های ماینینگ، عرضه شدید چیپ‌های کامپیوتری به بازار بود. زمانی که عرضه چیپ‌ها به بازار افزایش پیدا کرد، قیمت کارت‌های گرافیک کاهش یافت (زیرا چیپ‌ها دارای کارت گرافیک هستند).
کارت گرافیک از مهم‌ترین قطعات دستگاه‌های ماینینگ هستند. همین موضوع سبب شد تا ماینرها با قیمت‌های کمتری بتوانند کارت گرافیک تهیه کنند یا دستگاه ماینینگ خود را ارتقاء دهند. بنابراین با کاهش قیمت بیت کوین نه تنها تعداد ماینرها کم نشد، بلکه قدرت پردازش دستگاه‌های ماینینگ افزایش پیدا کرد و در نتیجه میزان سختی و ریت شبکه نیز بیشتر شد.
برخی از کارشناسان علت عرضه شدید چیپ‌ها را اتریوم می‌دانند. اتریوم در سال 2022 الگوریتم اجماع خود را از اثبات کار به اثبات سهام تغییر داد. همین تغییر باعث شد تا ماینرهای اتریوم به ناچار چیپ‌ها و کارت‌های گرافیکی خود را به فروش بگذارند و یا به‌جای استخراج اتریوم، به سراغ استخراج بیت کوین بروند. بنابراین به صورت کلی، میزان قیمت دستگاه‌های ماینینگ می‌تواند بر روی network difficulty یک رمز ارز تاثیر بگذارد.
2. مشارکت کاربران در کشورهای مختلف
در چندین سال گذشته، کشور چین پیشتاز استخراج بیت کوین در سطح دنیا بود. این موضوع یک نکته منفی برای بیت کوین تلقی می‌شد؛ زیرا بیشتر استخراج بیت کوین در یک کشور اتفاق می‌افتاد و به نوعی متمرکز سازی در استخراج این رمزارز ایجاد شده بود. در سال 2022 دولت چین تمامی فعالیت‌های ماینرهای بیت کوین را غیرقانونی اعلام کرد.
با این کار، بیشتر ماینرهایی که در این کشور بودند، به کشورهای دیگر مهاجرت کردند. همچنین کشورهای جدیدی مانند قزاقستان، کانادا، آلمان و غیره وارد صنعت استخراج بیت کوین شدند. این موضوع یک نکته مثبت برای استخراج بیت کوین است؛ زیرا استخراج به صورت غیر متمرکزتر اتفاق می‌افتد.
کدام رمز ارزها، سختی شبکه دارند؟
تا به اینجا بیشتر درباره سختی شبکه بیت کوین صحبت کردیم اما به جز بیت کوین، رمزارزهای دیگری نیز دارای سختی استخراج می‌باشد. به صورت کلی تمامی ارزهای دیجیتالی که از الگوریتم اثبات کار (proof of work) استفاده می‌کنند، دارای متغیر network difficulty هستند. اتریوم، بعد از بیت کوین، معروف‌ترین رمزارز بازار کریپتوکارنسی بود که از این الگوریتم استفاده می‌کرد؛ اما برای افزایش مقیاس پذیری شبکه خود، در هارد فورک جدید، از الگوریتم اثبات کار به اثبات سهام (proof of stake) مهاجرت کرد. برخی از ارزهای دیجیتال معروف که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند، موارد زیر می‌باشند:
1. دوج کوین (Dogecoin)
دوج کوین، میم کوینی که جزو 10 رمز ارز محبوب بازار کریپتوکارنسی قرار دارد، از الگوریتم اثبات PoW استفاده می‌کند. دوج کوین از هارد فورک لایت کوین ایجاد شده است و چارچوب تکنولوژی و الگوریتم‌های آن را کپی کرده است. در شبکه دوج کوین، کاربران می‌توانند با استفاده از الگوریتم Scrypt، به وسیله پردازنده‌هایی با قدرت معمولی به استخراج دوج کوین بپردازند. در واقع الگوریتم Scrypt الگوریتمی ساده‌تر و سریع‌تر از SHA-256 است. دوج کوین با کمک network difficulty موجود در شبکه خود، میزان عرضه‌های موجود در شبکه را کنترل می‌کند.
2. مونرو (Monero)
شبکه مونرو با هدف ایجاد شبکه‌ای غیر متمرکز با داشتن حریم خصوصی بالا وارد بازار کریپتوکارنسی شد. این شبکه برخلاف سایر شبکه‌های بلاک چینی، اطلاعات کاربران به طور شفاف نمایش نمی‌دهد و نوعی پرایوسی کوین (privacy coin) محسوب می‌شود.
3. زی کش (Zcash)
زی کش نیز همانند ارز دیجیتال مونرو، نوعی پرایوسی کوین است. این شبکه قصد دارد یک شبکه پرداخت غیر متمرکز ایجاد کند که در آن حریم خصوصی کاربران و اطلاعات آن‌ها به صورت محرمانه قرار بگیرد. زی کش همانند بیت کوین، از الگوریتم PoW استفاده می‌کند؛ با این تفاوت که الگوریتم استفاده شده در این شبکه سریع‌تر از SHA-256 عمل می‌کند.
4. گرین (Grin)
ارز دیجیتال گرین در سال 2019 وارد بازار کریپتوکارنسی شد و خود را به عنوان جایگزین بیت کوین به کاربران معرفی کرد. ساختار شبکه این ارز دیجیتال همانند بیت کوین می‌باشد و هر دو از الگوریتم PoW استفاده می‌کنند؛ با این تفاوت که گرین متن باز (open source) است و حریم خصوصی و اطلاعات کاربران، در شبکه منتشر نمی‌شود. در واقع گرین نیز همانند زی کش و مونرو، یک پرایوسی کوین است که سعی دارد جایگزین بیت کوین باشد.
تمامی ارزهای دیجیتال معرفی شده، جزو رمز ارزهای پرطرفدار بازار کریپتو هستند که به دلیل داشتن مکانیزم proof of work، همگی دارای سختی استخراج می‌باشند.
کدام منابع، سختی شبکه بیت کوین را نمایش می‌دهند؟
سختی استخراج، از آن دسته اطلاعاتی است که توسط تحلیل آنچین (on-chain) مورد بررسی قرار می‌گیرد. تحلیل آنچین تحلیلی است که در آن به بررسی فعالیت‌های شبکه و تراکنش‌های ثبت شده روی بلاک چین می‌پردازد. در واقع دفتر کل توزیع شده در شبکه‌های بلاک چینی اطلاعات مفیدی از فعالیت‌های شبکه خود دارند که به وسیله آن‌ها، می‌توان عملکرد یک شبکه را تحلیل و بررسی کرد.
بنابراین تحلیل آنچین برای یک رمزارز همانند تحلیل فاندامنتال برای ارزش‌گذاری یک دارایی عمل می‌کند. برای تحلیل آنچین سایت‌های مختلفی وجود دارد که با قرار دادن دیتا‌های مختلف از شبکه‌های رمزارزها، امکان تحلیل و درک بهتر رمزارزها را برای کاربران فراهم می‌کنند.
توصیه می‌شود برای بررسی سختی شبکه بیت کوین از سه سایت glassnode.com و blockchain.com و btc.com استفاده کنید. به عنوان مثال تصویر بالا، که از وب سایت blockchain.com استخراج شده است، نمودار سختی شبکه بیت کوین را در مقایسه با روند قیمتی آن در تایم فریم یکساله نمایش می‌دهد.
سخن پایانی
network difficulty یکی از متغیرهای مهم در شبکه‌های بلاک چینی است که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند. اهمیت سختی شبکه زمانی مشخص می‌شود که تغییرات آن می‌تواند بر روی روند قیمت یک رمزارز بزرگ، مانند بیت کوین، تاثیر مستقیم داشته باشد. این متغیر زمان مورد نیاز برای ایجاد یک بلاک رمزارز را در طول مدت زمان مشخصی ثابت نگه می‌دارد. به کمک این متغیر، رمزارز می‌تواند در برابر افزایش یا کاهش تعداد ماینرها انعطاف پذیر باشد.
آیا سختی شبکه برای تمام استخرها یک مقدار ثابته یا متغیر؟
وقت بخیر
متغیره