سختی شبکه (network difficulty) چیست و چه رابطه ای با قیمت بیت کوین دارد؟

سختی شبکه چیست؟ نحوه محاسبه سختی شبکه یا سختی استخراج به چه صورت است؟ چگونه می‌توان متغیر network difficulty را بررسی کرد؟

سختی شبکه (network difficulty) یا سختی استخراج، پارامتریست که در بلاک چین‌هایی با الگوریتم اثبات کار (proof of work)، 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 آن 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 می‌شوند.

شبکه‌های بلاک چینی مانند بیت کوین، که از الگوریتم PoW استفاده می‌کنند، از تابع هش نیز استفاده می‌نمایند. تابع هش نوعی تابع یک طرفه است که با ورودی به اندازه دلخواه، خروجی ثابت و منحصر به فردی ایجاد می‌کند. تابع هش برای هر کدام از بلاک‌ها، یک هش منحصر به فرد تعریف می‌کند.

برای آن‌که یک بلاک به شبکه اضافه شود، باید هش مناسب برای آن توسط الگوریتم هشینگ یا تابع هش ایجاد گردد. به دلیل اینکه سیستم بلاکچین غیرمتمرکز است، ماینرها یا کاربران دستگاه‌های پردازشی خود را به شبکه متصل می‌کنند تا ضمن پردازش تراکنش‌ها، بتواند هش مناسب و مشخصی را برای هر بلاک ایجاد نماید.

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 شبکه یا سختی استخراج 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، نتورک دیفیکالتی نیز بیشتر می‌شود. هر بلاک در شبکه دارای الگوریتم هش منحصر به فرد است که ماینرها برای استخراج آن بلاک موظف هستند 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 گونه‌ایست که شبکه را در برابر تغییرات ماینرها انعطاف پذیر کند.

رابطه هش ریت با سختی شبکه (Network difficulty)

یکی از مهم‌ترین اطلاعات برای استخراج یک رمز ارز، هش ریت (Hash Rate) است. 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 است.

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. به عنوان مثال، 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. همان‌طور که گفته شد network difficulty تلاش می‌کند تا بلاک‌های جدید هر 10 دقیقه یکبار ایجاد شوند. 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 آن‌که 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 سختی شبکه (Network difficulty) را کاهش می‌دهد.

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 را بررسی می‌کند. این الگوریتم 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 استخراج 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 شبکه برای ایجاد 2016 بلاک، 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 نمونه برعکس مثال بالا نیز دقت کنید: فرض کنید 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 شد. 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 (Network difficulty) را تغییر می‌دهد.

رابطه سختی شبکه با قیمت بیتکوین

به صورت کلی، هش ریت و سختی شبکه رابطه مستقیمی با قیمت کوین دارند؛ یعنی زمانی که سرمایه گذاری 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 بیشتر 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 که قیمت بیت کوین با افت شدید مواجه شد، انتظار می‌رفت میزان سختی شبکه و هش ریت بیت کوین نیز کاهش یابد؛ اما برخلاف انتظار همزمان با افت قیمت بیت کوین، هش ریت و سختی شبکه (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 نیز افزایش پیدا کرد و در نتیجه میزان سختی و ریت شبکه 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 برای 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 رمز ارز 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 هستند. به صورت کلی تمامی ارزهای دیجیتالی که از الگوریتم اثبات کار (proof of work) استفاده می‌کنند، دارای این متغیر هستند. اتریوم، بعد از بیت کوین، معروف‌ترین رمز ارز 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 هستند:

• دوج کوین (Dogecoin)
  دوج کوین، میم کوینی است که جزو 10 رمز ارز محبوب بازار کریپتوکارنسی قرار دارد و از الگوریتم اثبات PoW استفاده می‌کند. دوج کوین از هارد فورک لایت کوین ایجاد شده و چارچوب تکنولوژی و الگوریتم‌های آن را کپی کرده است. در Dogecoin، کاربران می‌توانند با استفاده از الگوریتم Scrypt، به وسیله پردازنده‌هایی با قدرت معمولی به استخراج آن بپردازند. در واقع الگوریتم Scrypt الگوریتمی ساده‌تر و سریع‌تر از SHA-256 است. دوج کوین با کمک سختی موجود در شبکه خود، میزان عرضه‌های موجود در آن را کنترل می‌کند.
• مونرو (Monero)
  مونرو با هدف ایجاد شبکه‌ای غیر متمرکز با داشتن حریم خصوصی بالا وارد بازار کریپتوکارنسی شد. Monero برخلاف سایر شبکه‌های بلاکچینی، اطلاعات کاربران را به طور شفاف نمایش نمی‌دهد و نوعی پرایوسی کوین (privacy coin) محسوب می‌شود.
• زی کش (Zcash)
  زی کش نیز همانند ارز دیجیتال مونرو، نوعی پرایوسی کوین است و 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 آن سریع‌تر از SHA-256 عمل می‌کند.
• 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 است 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 آن منتشر نمی‌شود. در واقع گرین نیز همانند زی کش و مونرو، یک پرایوسی کوین است که سعی دارد جایگزین بیت کوین باشد.
• لايت کوين (Litecoin)
  لایت کوین که به عنوان نسخه سبک‌تر بیت کوین شناخته می‌شود، از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کند. سختی شبکه در لایت کوین نیز به طور مشابه بیت کوین تنظیم می‌شود تا زمان تولید بلاک‌ها نسبتاً ثابت بماند.
• بیت کوین کش (Bitcoin Cash)
  این شاخه از بیت کوین که با هدف افزایش اندازه بلاک و تسهیل تراکنش‌های بیشتر ایجاد شد، همچنان از الگوریتم اثبات کار و سختی شبکه استفاده می‌کند. سختی استخراج بیت کوین کش به گونه‌ای طراحی شده که تنظیمات آن سریع‌تر از Bitcoin اصلی انجام شود تا پاسخگویی شبکه در زمان‌های تغییرات ناگهانی هش ریت بهتر باشد.
• دش (Dash)
  دش، که به عنوان یک رمز ارز برای تراکنش‌های فوری و ناشناس شناخته می‌شود، نیز از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کند. سختی شبکه دش به گونه‌ای طراحی شده که با تغییرات در قدرت پردازشی شبکه، تنظیم می‌شود تا اطمینان حاصل کند که زمان بلاک‌ها ثابت باقی می‌ماند.

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 خود دارند که به وسیله آن‌ها، می‌توان عملکرد یک شبکه را تحلیل و بررسی کرد.

بنابراین تحلیل Onchain برای یک رمز ارز همانند تحلیل فاندامنتال برای ارزش‌گذاری یک دارایی عمل می‌کند. برای این تحلیل سایت‌های مختلفی وجود دارد که با قرار دادن دیتا‌های مختلف از شبکه‌های رمز ارزها، امکان تحلیل و درک بهتر رمز ارزها را برای کاربران فراهم می‌کنند. توصیه می‌شود برای بررسی میزان سختی شبکه بیت کوین از سه سایت glassnode.com و blockchain.com و btc.com استفاده کنید. به عنوان مثال، تصویر زیر که از وبسایت blockchain.com گرفته شده است، نمودار سختی شبکه بیت‌کوین را در مقایسه با روند قیمتی آن در بازه زمانی یک ساله نشان می‌دهد.