استخراج را از قالب بلاک تا یافتن هش و پذیرش آن دنبال میکنیم. سپس میبینیم توان، انرژی و هزینه چرا نه یک کمیتاند و نه جایگزین بررسی قواعد.
مفاهیم این بخش: قالب بلاک، سرآیند، هدف، نانس، کوینبیس، یارانه و کارمزد، تنظیم سختی، ایسیک، سهم استخر، حملهٔ اکثریت، توان و انرژی، شدت انتشار
هدف توضیح: توضیح زنجیرهٔ ساخت بلاک تا پذیرش آن و خواندن انتقادی ادعاهای امنیتی و انرژی.
استخراجکننده پیش از شروع هشزدن چه چیزی میسازد؟
کار با یک قالب بلاک آغاز میشود: ارجاع به بلاک قبلی، مجموعهای از تراکنشها و اطلاعات لازم برای ساخت سرآیند و تراکنش کوینبیس. قالب هنوز بلاکِ برنده نیست؛ پیشنویس نامزد است. نرمافزار باید وابستگی تراکنشها را رعایت کند: اگر تراکنشی خروجی تراکنش دیگری در همان بلاک را خرج میکند، تراکنش سازندهٔ خروجی باید پیشتر بیاید. مشخصات قالب بلاک
رابط getblocktemplate در پیشنهاد بهبود ۲۲ راهی برای انتقال این اطلاعات به نرمافزار استخراج تعریف میکند. استخراجکننده میتواند در محدودهٔ قواعد و امکانات رابط، ترکیب قالب را تغییر دهد. انتخاب تراکنش و انجام محاسبات هش دو کار متمایزند و ممکن است روی سامانههای متفاوت انجام شوند. پیدا شدن اثبات کار نیز پایان داوری نیست: بلاک کامل منتشر میشود تا گرههای دیگر اعتبار آن را مستقلاً بسنجند. قالب و ارسال بلاک
اثبات کار چه مسئلهای را حل میکند و نانس چه نقشی دارد؟
استخراجکننده سرآیند ۸۰بایتی بلاک را با دو بار تابع SHA-256 هش میکند. نتیجه، بهعنوان عدد، باید کوچکتر یا مساوی هدف مجاز باشد. روش عملی، امتحانکردن نامزدهای متعدد است؛ پاسخ مفید از حل یک مسئلهٔ علمی بیرونی به دست نمیآید. بررسی نتیجه برای گرهها بسیار سادهتر از یافتن آن است. ساختار سرآیند و هدف
نانس یکی از فیلدهایی است که برای ساخت نامزد تازه تغییر میکند. با تمامشدن فضای آن، تغییر دادهٔ اضافی کوینبیس میتواند ریشهٔ مرکل و در نتیجه سرآیند دیگری بسازد. تلاش ناموفق قبلی، تلاش بعدی را «به جواب نزدیکتر» نمیکند؛ شانس با تعداد کوششهای معتبر بیشتر میشود. پیوند سرآیند به بلاک قبلی باعث میشود تغییر تاریخچه مستلزم بازسازی کار زنجیرهٔ پس از آن باشد. این هزینه از ترتیب ثبت محافظت میکند، نه از هر نرمافزار یا کلید خصوصی کاربر. فرایند هشزدن پیوند اثبات کار
کوینبیس چیست و پاداش بلاک از کجا میآید؟
تراکنش «کوینبیس» نخستین تراکنش هر بلاک است و ورودی آن، برخلاف ورودی عادی، خروجی قبلی را خرج نمیکند. این اصطلاح فنی با نام تجاری شرکت Coinbase اشتباه نشود؛ دریافت پاداش بلاک به حساب آن شرکت ارتباطی ندارد. استخراجکننده در خروجیهای این تراکنش شرایط دریافت پاداش را مشخص میکند. ساختار تراکنش کوینبیس
سقف مجموع دریافتی برابر یارانهٔ مجاز بلاک بهاضافهٔ کارمزد تراکنشهای همان بلاک است. یارانه ایجاد واحدهای تازه است؛ کارمزد از ارزش ورودیهای تراکنشهای موجود تأمین میشود. گرفتن کمتر از سقف ممکن است، ولی گرفتن بیشتر بلاک را نامعتبر میکند. خروجی کوینبیس نیز فوراً خرجپذیر نیست: برای خرج در بلاک بعدیِ موردنظر، فاصلهٔ ارتفاع آن با بلاک سازنده باید دستکم ۱۰۰ باشد. این قاعده را نباید با توصیهٔ عمومی تعداد تأییدهای یک پرداخت عادی یکی گرفت. پاداش و بلوغ کوینبیس سقف پاداش
تنظیم سختی هر ۲۰۱۶ بلاک دقیقاً چه کاری میکند؟
در شبکهٔ اصلی، بازتنظیم در مرز دورههای ۲۰۱۶بلاکی انجام میشود تا آهنگ موردانتظار تولید بلاک به حدود ده دقیقه نزدیک بماند. زمان ثبتشدهٔ ابتدا و انتهای دوره با زمان هدف دو هفته مقایسه میشود: دورهٔ سریعتر معمولاً هدف را کوچکتر و استخراج را دشوارتر میکند؛ دورهٔ کندتر جهت عکس دارد. این تغییر با ارتفاع فعال میشود، نه زنگ ساعت هر دو هفته. الگوریتم تنظیم سختی
یک ظرافت تاریخی این است که فاصلهٔ زمانی اندازهگیریشده میان نخستین و آخرین بلاک دوره، ۲۰۱۵ فاصلهٔ بینبلاکی را پوشش میدهد. زمان محاسبهشده پیش از اعمال، بین یکچهارم و چهار برابر زمان هدف محدود میشود؛ سقف هدف مجاز نیز پابرجاست. بنابراین افت ناگهانی توان هش الزاماً فوراً جبران نمیشود. ده دقیقه زمان انتظار آماری است، نه موعد تضمینی بلاک بعدی؛ ممکن است فاصلهها بسیار کوتاهتر یا بلندتر شوند. جزئیات محاسبه در بیتکوین کور
ایسیک و استخر چه چیزی را تغییر میدهند؟
ایسیک تراشهای با کاربرد مشخص است؛ در استخراج بیتکوین، کار اصلیاش انجام سریع محاسبات هشِ مربوط به نامزدهای بلاک است. استخر سازوکاری برای همکاری و تقسیم دریافتی میان مشارکتکنندگان است. «سهم» پاسخی است که هدف آسانترِ تعیینشده توسط استخر را برآورده میکند و شاهد آماری مشارکت در کار است؛ بیشتر سهمها شرایط بلاک شبکه را ندارند. استخر نوسان دفعات دریافت را تغییر میدهد، نه قواعد ایجاد بیتکوین را. سهم و استخراج گروهی
مالکیت دستگاه، ادارهٔ استخر و انتخاب تراکنشها سه نقش جدا هستند. در برخی ترتیبات، استخر قالب را تعیین میکند؛ مشخصات اعلام کار در Stratum V2 امکان هماهنگی برای قالب انتخابشده توسط استخراجکننده را فراهم میکند. داشتن نام نسخهٔ جدید بهتنهایی اثبات نمیکند این قابلیت واقعاً فعال است. پس برای بحث تمرکز باید پرسید چه کسی هش میزند، چه کسی پرداخت را اداره میکند و چه کسی ترکیب بلاک را انتخاب میکند. پروتکل اعلام کار
مهاجم با اکثریت توان هش چه میتواند و چه نمیتواند بکند؟
مهاجمِ دارای اکثریت پایدار توان هش میتواند در تولید زنجیرهٔ جایگزینِ معتبر مزیت داشته باشد. پیامد ممکن است بازگرداندن پرداخت خودش و ثبت خرج ناسازگار آن، یا دشوارکردن تأیید تراکنشهای دیگر از راه کنارزدن بلاکهای شامل آنها باشد. توانایی و هزینه به سهم هش، مدت حمله و عمق تاریخچهٔ موردنظر وابسته است؛ عدد ۵۱ درصد مرز جادویی میان «هیچ احتمال حمله» و «موفقیت فوری» نیست. تحلیل حمله در مقالهٔ بیتکوین
این قدرت کلید خصوصی دیگران را آشکار نمیکند و امضای آنان را نمیسازد. مهاجم نمیتواند گرههای اعتبارسنج را وادار کند خرج بدون مجوز یا یارانهٔ بیشازحد را معتبر بدانند. حمله متوجه ترتیب و باقیماندن تراکنشهای معتبر در تاریخچه است، نه لغو همهٔ قواعد. همچنین تعداد زیاد دستگاه یا گره با اکثریت توان هش یکی نیست. برای سنجش ادعای حمله، نخست باید مشخص شود کدام نوع قدرت اندازهگیری شده است. کنترل شرایط خرج
مصرف برق استخراج را چگونه میتوان بدون عددسازی برآورد کرد؟
تمام دستگاههای استخراج کنتور عمومیِ متصل به زنجیره ندارند؛ بنابراین مصرف جهانی معمولاً برآورد میشود. یک روش، ترکیب تخمین نرخ هش با بهرهوری مجموعهای از سختافزارهای محتمل و سربار تأسیسات است. مدل کمبریج سناریوهای پایین، بالا و برآورد میانی را با فرضهایی دربارهٔ تجهیزات فعال ارائه میکند. این بازهها شمارش مستقیم همهٔ کنتورها نیستند و لزوماً فاصلهٔ اطمینان آماری هم نیستند. روش برآورد برق کمبریج
«توان» نرخ مصرف است؛ «انرژی» حاصل مصرف در طول زمان. کیلووات و کیلوواتساعت قابلجایگزینی نیستند. برآورد سالانهشده میگوید اگر آهنگ فعلی یک سال ادامه یابد چه میشود، نه اینکه آن مقدار در سال گذشته واقعاً مصرف شده است. هنگام خواندن گزارش، بازهٔ زمانی، ترکیب دستگاههای فرضشده، سربار خنکسازی و حساسیت نتیجه به فرضها را کنار عدد بخوانید. رقم اعشار، عدمقطعیت مدل را حذف نمیکند. واحدها و فرضهای مدل
آیا مصرف برق، انتشار کربن و «انرژی هر تراکنش» یک معنا دارند؟
خیر. انتشار وابسته به مقدار برق و ترکیب منابع تأمین آن است؛ دو تأسیسات با مصرف برابر میتوانند شدت انتشار متفاوتی داشته باشند. برای تبدیل انرژی به برآورد انتشار، به اطلاعات مکانی، زمانی و ضرایب انتشار نیاز داریم. مدل انتشار کمبریج تصریح میکند که ارزیابی مصرف برق استخراج با ارزیابی کامل چرخهٔ عمرِ همهٔ تجهیزات یکسان نیست. مقایسهٔ مطالعات باید مرز محاسبه و دورهٔ آنها را هم یکسان کند. روش برآورد انتشار
تقسیم انرژی شبکه بر تعداد تراکنشها یک نسبت حسابداری میسازد؛ این تقسیم بهتنهایی نشان نمیدهد افزودن یک تراکنش چه مقدار برق اضافی ایجاد کرده است. این نتیجهٔ تحلیلی از سازوکار استخراج میآید: دستگاهها برای یافتن سرآیند مناسب رقابت میکنند و هر تراکنش دستگاه اختصاصی خود را ندارد. شمار تراکنشهای قالب نیز با شمار کوششهای هش یکی نیست. از این نسبت نمیتوان بهتنهایی سود یا زیان محیطزیستی یک پرداخت معین را نتیجه گرفت. سرآیند و هش قالب و تراکنشها
چرا یک بلاک با اثبات کار درست ممکن است کاملاً مردود باشد؟
در این مثال آموزشی، سازندهٔ بلاک سرآیندی پیدا کرده که شرط هدف را برآورده میکند. برای فهم پذیرش، دو دروازهٔ مستقل در نظر بگیرید: آیا داده طبق قواعد معتبر است؟ و در میان شاخههای معتبر، کدام کار انباشتهٔ بیشتری دارد؟ اثبات کار، جای همهٔ آزمونهای دروازهٔ نخست را نمیگیرد.
| محتوای بلاک نامزد | نتیجهٔ لازم |
|---|---|
| یک تراکنش همان ورودیِ خرجشدهٔ قبلی را دوباره مصرف میکند | رد؛ محاسبهٔ هش مجوز خرج دوباره نیست. |
| شرط امضای یک ورودی برآورده نشده است | رد؛ قدرت محاسبه جای اختیار خرجکردن را نمیگیرد. |
| مجموع خروجیهای کوینبیس از یارانه و کارمزد مجاز بیشتر است | رد؛ تعداد دستگاههای سازنده مجوز صدور بیشتر نیست. |
| همهٔ قواعد رعایت شده، اما شاخهٔ رقیبِ معتبر کار بیشتری دارد | این شاخه بهصرف معتبر بودن، شاخهٔ فعال انتخاب نمیشود. |
ترتیب این جدول، شرح آموزشیِ منطق بررسی است، نه ادعای ترتیب دقیق اجرای همهٔ توابع نرمافزار. بیتکوین کور آزمونهای خرج ورودی و مقدار را در منطق اجماع اجرا میکند؛ شرطهای مربوط به کل بلاک نیز بررسیهای دیگری دارند. اعتبار ورودی و مقدار اعمال بلاک در پیادهسازی
حالا انگیزه روشنتر میشود: اگر گرههای دریافتکننده بلاک نامعتبر را رد کنند، سازنده نمیتواند صرفاً با اشاره به برق مصرفشده، پاداش آن را در تاریخچهٔ پذیرفتهشده خرجپذیر کند. اما این نتیجه نمیگوید هر سازنده همیشه رفتار صادقانه دارد یا سانسور ناممکن است؛ مهاجم میتواند در ترتیب تراکنشهای معتبر رقابت کند.
حتی اگر هزار گره بلاک نامعتبر را تکرار کنند، زیادبودن پیامها امضای غلط را معتبر نمیکند. تکرار پیام ممکن است مسئلهٔ منابع یا دسترسی ایجاد کند، ولی در مدل اعتبارسنجی درست، رأی برای پذیرش بلاک نیست. خطای خود نرمافزار بررسیکننده موضوع دیگری است که در خطر پیادهسازی توضیح داده شده است.
مثال توضیحی: دستگاهی فرضی با توان ثابت ۲ کیلووات، در ۳ ساعت ۶ کیلوواتساعت انرژی مصرف میکند. برای برآورد انتشار، شدت انتشار برق مصرفشده و مرز محاسبه نیز لازم است؛ این مثال هیچ عددی دربارهٔ شبکهٔ واقعی یا سودآوری استخراج نمیگوید. واحد انرژی شدت انتشار