آیا چیزی از فرایند تولید بلاک بیت کوین میدانید؟ میدانید نقش استخر استخراج در تولید بلاک بیت کوین چیست؟ در بیت کوین، دستهای از تراکنشها به نام بلاک به صورت دورهای به سابقه تراکنش مشترکی به نام بلاک چین اضافه میشوند. ماینرها برای اضافه کردن هر بلاک در این فرآیند پرزحمت رقابت میکنند که اگر مطابق با قوانین پروتکل انجام شود، بیت کوینهای جدید و کارمزد تراکنش از بلاک را به آنها پاداش میدهد. این فرآیند از همان آغاز بلاک چین با ۹۹.۹۹٪ زمان فعالیت (Uptime) ادامه یافته است و اکنون بیش از ۷۰۰,۰۰۰ بلاک دارد. با این حال، امروزه ماینرها به ندرت خودشان بلاک اضافه میکنند. در عوض، بلاکها تقریبا همیشه توسط نهادهایی به نام استخرهای استخراج، معماری و اضافه میشوند. این مقاله شما را با چندوچون این فرایند آشنا خواهد کرد. با میهن بلاکچین همراه باشید.
نقش استخر ماینینگ در تولید بلاک بیت کوین
استخرها هم کار ماینرها را هماهنگ میکنند و هم هزینهها را پرداخت میکنند و گروه بزرگتری از شرکتهای وابسته را تشکیل میدهند که میتوانند در مقایسه با یک فرد بهطور مداوم بلاکها را ایجاد کرده و پاداش استخراج را دریافت کنند. این روند کمک میکند تا اختلاف پاداشها برای ماینرهای انفرادی که در غیر این صورت مجبور بودند هفتهها یا ماهها برای هر بلاک پیدا شده صبر کنند، هموار شود.
در عمل، ماینرها انتخاب میکنند که برای کدام استخرهای ماینینگ تلاش کنند، و هر چه کار بیشتری از طریق یک استخر خاص هماهنگ شود، شانس جمعی آنها برای اضافه کردن موفقیتآمیز بلاک بعدی بیشتر میشود.
ظهور استخرها دو اثر به خصوص جالب داشته است:
- ماینرها میتوانند اختلاف کسب پاداش را با فروش کار خود به یک استخر کاهش دهند و امکان پیشبینی مالی بهتر، جریان نقدی پایدار و سرمایهگذاریهای کمخطر را فراهم کنند.
- سهم بزرگی از بلاکهای جدید اکنون توسط مجموعهای متمرکزتر از نهادها اضافه میشوند و خطرات متمرکزسازی خاصی را ایجاد میکنند.
اثر اولی به ایجاد زمینهای که اکنون یک صنعت استخراج میلیارد دلاری در سطح جهانی با شرکتهای خصوصی و سهامی عام است، کمک کرد. با این حال، مورد دوم، موضوعی مورد مناقشه در بین دارندگان بیت کوین بوده است، که در مراحل مختلف تاریخ بیت کوین نگران رشد بیش از حد سریع و وسیع استخرهای ماینینگ بودهاند.
نگرانیها بیشتر حول خطرات حمله ۵۱ درصدی معطوف است. با این حال، علیرغم نگرانیهای مربوط به استخرهای استخراج به شدت بزرگ که خطر امنیتی برای بیتکوین ایجاد میکنند، هیچ شواهدی مبنی بر حمله موفقیتآمیز به استخر تا به امروز وجود ندارد و ما نیز انتظار آن را نداریم.
برای اینکه در جریان این موضوع قرار بگیریم، ارزش آن را دارد که داستان تولید بلاک بیت کوین را بهتر درک کنیم و ببینم چه زمانی خطر تمرکز ماینینگ در اوج بود. با این کار، پاسخ این سوالات را نیز می یابیم که دقیقا چه کسی بلاکها را به زنجیره اضافه میکند، تولید بلاک چقدر متمرکز است و چرا حملات موفقیتآمیزی مرتبط با استخر وجود نداشته است؟
گسترش تکامل تولید بلاک از ساتوشی تا استخرهای بزرگ و اخیرا استخرهای ناشناخته
برای تجزیه و تحلیل تمرکز فعالیت ماینینگ در طول دورههای مختلف تاریخ بیتکوین، باید ببینیم که هر استخر استخراج در طول زمان چند بلاک پیدا کرده است. ما سهم فعالیت ماینینگ بر استخر را به صورت درصد بلاکهای یافت شده در هر دوره دشواری (۲۰۱۶ بلوک) بررسی کردیم.
از دید وسیع، به نظر میرسد که تمرکز فعالیت استخراج در بین استخرها به طور کلی در طول تاریخ بیت کوین کاهش یافته است. طیف گستردهای از بازیکنان و رتبهبندی دائمالتغییر در این روند درگیر بودهاند که در آن ماینر انفرادی یا استخر بیشترین سهم را دارد. علاوه بر این، ماینینگ انفرادی که در نمودار بالا تحت دستهبندی «ناشناخته» قبل از ۲۰۱۳ ثبت شده است، در مقیاسهای مربوط به شبکه تنها چند سال پس از تولد بیت کوین عملا منقرض شدند.
همچنین هشدار میدهیم که حتی اگر دو استخر بهعنوان نهادهای جداگانه فهرست شوند، ممکن است متعلق به یک فرد یا گروه باشند که درک عدم تمرکز را مختل میکند. این اتفاق رایج نیست، اما اتفاق میافتد و بنابراین باید در نظر گرفته شود.
خوانندگان کنجکاومان بدانند که روش ما برای انجام این کار این است که هر بلاک را با جمعآوری آدرس دریافتی هر تراکنش کوین بیس (با شرکتی که به نام آن تراکنش انجام میشود، اشتباه گرفته نشود) که در آن خرج شده است و اختصاص استخرها به چنین آدرسهایی بر اساس دادههای عمومی از blockchain.com، BTC.com و blocktrails به یک استخر نسبت میدهیم. علاوه بر این، از همان روش حل تعارض متیو رومیتی (Matteo Romiti) و همکاران، در گزارش سال ۲۰۱۸ خود استفاده کردهایم و صمیمانه از زحمات آنها تشکر میکنیم.
روزهای غالب پاتوشی و پیشگامان ماینینگ تولید بلاک متمرکز
متوجه شدیم که تمرکز تولید بلاک در روزهای اولیه بیت کوین در اوج خود بود و در واقع یک نهاد واحد ۱۰۰٪ هش ریت را کنترل میکرد. در ژانویه ۲۰۰۹ در بلاک اولیه، ماینینگ صنعت به حساب نمیآمد و صرفا بنیانگذار مستعار آن، ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamato) را شامل میشد و نه هیچ کس دیگری.
با این حال، برخلاف امروز، همه کاربرانی که به شبکه بیتکوین میپیوندند، در آن زمان ماینر بودند، سختافزار تخصصی برای تهیه یا استخری برای رقابت وجود نداشت. تنها چیزی که لازم بود یک CPU مشترک و نرمافزار بیتکوین بود. در مجموع، پتانسیل فردی برای به دست آوردن سهم بزرگی از کل تلاش ماینینگ بسیار ناچیز بود. اگر چندین کامپیوتر رومیزی استاندارد داشتید، میتوانستید ماینر بزرگی باشید.
در مراحل اولیه تاریخ بلاک، فقط یک ماینر بود که تخمین زده میشود در طول یک سال و نیم ۴۴ میلیارد دلار با قیمت بیت کوین امروز یا معادل ۱.۱۰ میلیون بیت کوین به دست آورد و بسیاری معتقدند آن فرد ساتوشی است. ماینر غالب تا ژوئیه ۲۰۰۹ به طور مداوم ۷۰٪ از بلاکها را هر روز با استفاده از استراتژی منحصر به فردی اضافه میکرد که از سرنخها میتوان به این نتیجه رسید که احتمالا کار یک نفر است. گمان میکنیم که این کار ممکن است بازی تدافعی بنیانگذار بیتکوین در مرحله راهاندازی شبکه باشد تا با حفظ بیسر و صدای بخش بزرگی از فعالیتهای ماینینگ اطمینان یابد که پروژه در آسیبپذیرترین و آزمایشیترین مرحله خود ادامه خواهد یافت.
در حالی که دادهها در نسبت دادن بلاکهای اولیه به ماینرهای فردی کم هستند، چندین ماینر قابل توجه وجود دارند که شایسته ذکر هستند. تخمین زده میشود که داستین ترامل (Dustin Trammel)، اولین کسی که بلاک خارج از ساتوشی تولید کرد، در اواخر سال ۲۰۰۹ نزدیک به ۲۰ درصد هش ریت را به دست آورد. سهم توسعهدهندگان اولیه هال فینی (Hal Finney) و مارتی مالمی (Martti Malmi) هر کدام تقریبا ۳٪ برآورد شدهاند و از دستاوردهای بهرهوری استخراج GPU، لازلو (با شهرت قابلتوجهی در بیت کوین) در اواسط سال ۲۰۱۰ به نزدیک به ۱۰ درصد رسید.
قبل از اینکه استخراج به اندازه کافی گسترده شود تا تلاشهای مشترک را تشویق کند، تولید بلاک اغلب به طور نامطمئنی به دست افرادی معدود متمرکز میشد. در حالی که انگیزه و پاداش این کار ممکن بود برای حمله بسیار کوچک باشد، قطعا زمانی بود که انجام آن بسیار محتمل بود و با این حال، هیچ نمونه موفقیتآمیزی از حملات مرتبط با ماینینگ وجود نداشت.
تعدد وجود استخرها، مانعی برای ایجاد بلاک
با توجه به توانایی استخرهای استخراج در ایجاد درآمدهای پایدارتر برای ماینرها، جای تعجب نیست که اولین استخرهای استخراج فورا در تجارت (یا اگر بخواهیم منصفانه بگوییم، در سرگرمی آن زمان) با تولید بلاک در شبکه بیت کوین توجه بسیاری از افراد را به خود جلب کردند. ظهور استخرها به این معنی بود که نیروی کار اکنون میتوانست در بین ماینرها همکاری داشته باشد و درآمدها به اشتراک گذاشته شود و رقابت بین گروههای ماینر را به جای افراد امکانپذیر کند.
با ظهور DeepBit که ۳۹ درصد از بلاکها را در اواخر ماه مه ۲۰۱۱ (۶۲مین دوره دشواری) اضافه کرد، استخرها در سال ۲۰۱۱ شروع به جذب قابل توجهی از سهم هش ریت کردند و بحثهای زیادی را در جامعه در مورد خطرات تمرکز ماینینگ و استخرهای بزرگ برانگیختند.
خوب یا بد، تمرکز بر تولید بلاک در این زمان ادامه داشت. بیش از نیمی از تمام بلاکهای جدید از سه استخر برتر در تقریبا چهار ماه متوالی در ابتدای سال ۲۰۱۲ به دست آمدند. بدتر از آن، این بلاکها عمدتا از سه استخر DeepBit، BTC Guild و SlushPool به دست آمد.
همانطور که استخرهای ماینینگ پتانسیل درآمدی خود را به عنوان سرمایهگذاری تجاری نشان میدادند، استخرهای جدید شروع به رقابت برای هش ریت کردند. این استخرها به دنبال جذب ماینرها با کارمزدهای کمتر، تجربه کاربری بهتر، امنیت پیشرفته و خدمات جانبی بودند.
ماینرها با لذت بردن از رقابت بیشتر برای کسب و کار خود، به خوبی به قدرت چانهزنی در برابر استخرهای استخراج مجهز شده بودند. ماهیت کاملا دیجیتالی و مستقل کار ماینرها، موانع را برای جابهجایی بین استخرها کاهش داد و در حالی که استخرها میتوانستند با هزینه کم شروع به کار کنند، کسب و کار آنها کاملا به تولید موفقیتآمیز بلاکهای جدید توسط ماینرها وابسته بود. به عبارت دیگر، ماینرها به شدت از اقدام علیه منافع مشتریان خود با حمله به شبکه منصرف شدند.
ماینرهای انفرادی، دلیل وجود استخرها
به نظر میرسد این قدرت چانهزنی همیشه در اختیار خود ماینرها بوده است. در اوایل سال ۲۰۱۱، اعضای انجمنهای بزرگ ماینینگ، خدمات ارائه شده توسط اولین استخرها را مقایسه کرده و به دلخواه خودشان بهترین استخرها را انتخاب میکردند. برخی از ماینرهای حتی شرکت در پول هاپینگ (Pool Hopping) را اقدامی استراتژیک قلمداد میکنند.
تکنیکی که پرداختهای مورد انتظار هش ریت هدایت شده را به استخرهای مختلف بین هر بلاک جدید و سپس جابه جایی از استخری به استخر دیگر یا استخراج انفرادی را برای به حداکثر رساندن درآمد مقایسه میکند. این روش با رویکرد ماینینگ «تمام وقت» با یک استخر متفاوت بود و راهی برای ماینرها بود تا با تخمین لحظات مناسب برای ماینینگ در یک استخر خاص، پاداشی بالاتر از میانگین کسب کنند.
جالب توجه است که علیرغم داشتن گزینههای فراوان، ماینرها اغلب تمایل داشتند در یک استخر متمرکز شوند، که شاید نشان دهنده نوعی نقطه کانونی شلینگ (Schelling) از حداکثر سود باشد. استخر غالب تمایل به تغییر داشت و در طول چهار سال اول استخراج تلفیقی، سه استخر مختلف تقریبا ۴۰ درصد بلاکهای اضافه شده در یک دوره سختی را تحت الشعاع قرار دادند.
استخرهای مختلف در دورههای گوناگون بر فرایند تولید بلاک در شبکه بیتکوین تسلط داشته اند که منجر به ساخت الگویی از استخرهای برتر شده است که سهم بسیار مهمی از بلاکها را تولید میکردند و اغلب تنها در یک دوره زمانی نسبتا کوتاه، دیگر خبری از آنها نبوده است.
در طول این دوران، موضوع تمرکز ماینرها از الگوی مشابهی پیروی میکرد. نگرانی های قبلی مربوط به DeepBit سالها بعد با GHash.io، زمانی که به سطح مشابهی از تولید بلاک یعنی حدودا ۴۱ درصد رسید، برطرف شد. سپس بررسیهای دقیقتری در سطح بعدی استخرهای در حال ظهور، BTC.com، AntPool، و ViaBTC انجام شد که همگی متعلق به بزرگترین تولیدکننده سختافزار استخراج، Bitmain بودند
علاوه بر این، سایر نگرانیهای متمرکزسازی غیرمرتبط با استخرهای ماینینگ، مانند تاثیر واحدهای سختافزاری جدیدتر و فوقالعاده کارآمد اسیک (ASIC) یا میزان وسیع فعالیتهای ماینینگ واقع در چین مطرح شد.
در حالی که همه این نگرانیها موانع بالقوه واقعی بودند، هیچ مشکلی با هیچ پیامد واقعی ایجاد نشد و این گواهی است بر انعطافپذیری بیتکوین که صرفنظر از این موارد ادامه مییابد. در واقع، حتی زمانی که استخرهایی که ادعا میکنند بیش از ۹۰ درصد از هشریت بیتکوین را نمایندگی میکنند، زمانی که در طول جنگ بلاکسایز برای تغییر پروتکل بیتکوین در کنار هم قرار گرفتند، توسط ماینرها و دارندگان بیتکوین که در نهایت استخرها به آنها وابسته بودند، تحقیر شدند و شکست خوردند و نگرانی در مورد متمرکز بودن فرایند ماینینگ از بین رفت. اخیرا، به نظر میرسد که سه استخر برتر در مجموع سهم ثابتتری از تولید بلاک را در محدوده ۴۰ تا ۵۰ درصد پیدا کردهاند.
اثرات ممنوعیت ماینینگ چین بر تولید بلاک و استخرهای ماینینگ
امروزه، با توجه به توزیع جغرافیایی ماینرها، تجهیزات مورد استفاده، و توزیع بین استخرهای ماینینگ، تولید بلاک تقریبا مثل همیشه غیرمتمرکز است.
روندهای اخیر نشان میدهد که استخرها جایگاه برتر خود را از دست میدهند و یک استخر جدید به استخر غالب تبدیل میشود و تعداد بلاکهای «ناشناخته»، که نمیتوان آنها را به هیچ استخری نسبت داد، در حال افزایش است. کاتالیزور احتمالی این تغییرات به نگرانیای مربوط میشود که قبلا به عنوان خطر اصلی تمرکز برای بیت کوین تبلیغ میشد یعنی تمرکز فعالیت ماینرها در چین.
در اوایل ماه می ۲۰۲۱، چین ممنوعیتهای اجباری را برای استخراج ارز دیجیتال تعیین کرد که باعث خروج گسترده عملیات استخراج از این کشور شد. مهاجرت به خارج از چین باعث تغییرات چشمگیری در گسترش جغرافیایی ماینرها شد به طور خاص، مهاجرت قابل توجه به ایالات متحده و اسکان در کشورهای دارای انرژی فراوان در شرق، مانند قزاقستان و روسیه.
از دیدگاه ماینرهای چینی، این رویداد چالش لجستیکی عظیمی را آغاز کرد که شامل جابجایی ماشینها، یافتن زیرساختها و بستن قرارداد با مالکان جدید، مقامات دولتی و تامینکنندگان انرژی بود. در این میان، دادهها نشان میدهد که بسیاری از ماینرها نیز در مورد اینکه کدام استخر به بهترین وجه منافع آنها را تامین میکند، تجدید نظر کردهاند.
با جابجایی بسیاری از ماینرها به ایالات متحده، استخر Foundry USA جریان های هش بسیار زیادی دریافت کرد که علیرغم راهاندازیش در اکتبر ۲۰۲۰ به برترین استخر استخراج شبکه تبدیل شد. نکته مهم این است که در ماههای پس از ممنوعیت، چندین استخر مستقر در چین مانند Lubian، BTC.top و 1THash ظاهرا فعالیت خود را متوقف کردند و جریان فعالیت را برای جایگزینهای موجود فراهم کردند. استخر Foundry USA در حال حاضر به دقت توسط رقبای خود یعنی AntPool با در دست داشتن ۱۴ درصد قدرت شبکه و F2Pool با در دست داشتن ۱۳ درصد قدرت شبکه، دنبال میشود که این ۳ استخر مجموعا با هم ۴۵ درصد از تولید بلاک در شبکه بیت کوین را تشکیل میدهند.
با این حال، کاهش استخرهای چینی نیز با افزایش قابلتوجه تعداد بلاکهای غیرقابل انتساب یا «ناشناخته» همزمان است، که نشان میدهد استخرهای غالب قبلی که همگی وابسته به چین بودند، اکنون با توجه به موضع تهاجمی چین علیه استخراج ممکن است تلاشهای هماهنگی برای پنهان کردن آدرسها و عملیات خود انجام دهند.
این روند را از دادههای مرکز تامین مالی جایگزین کمبریج (CCAF) نیز میتوان دریافت که سهم جغرافیایی در شبکه استخراج بیتکوین را بر اساس آدرسهای IP ماینرها اندازهگیری میکند. در ماههای پس از ممنوعیت استخراج در چین، CCAF تخلیه کامل فعالیتها از چین و افزایش بزرگ در مناطق ایرلندی و آلمانی را نشان داد. مشکل این است که قیمت برق هم در ایرلند و هم در آلمان به قدری بالاست که هیچ ماینینگ مرتبطی نمیتواند در آنجا انجام شود.
گمان ما این است که این فعالیت در واقع به بهترین وجه به ماینرهای چینی زیرزمینی نسبت داده میشود که به دنبال کار غیرقابلشناسایی با استفاده از VPN و آدرسهای IP پروکسی تنظیم شده در مکانهای دیگر کشورها هستند. همچنین مشکوکیم که استراتژی مشابهی ممکن است در میان استخرهای چینی استفاده شود که سعی دارد آدرس کیف پول آنها را در میان پوشش بسیار خطرناکتری از فشار دولتی پنهان کند. اخیرا، تعداد بلاکهای غیرقابل انتساب به استخرهای ماینینگ، از سال ۲۰۱۴ به بالاترین میزان خود رسیده است، زمانی که هشریت ۰.۰۳ درصد امروز بود و استخراج صنعتی هنوز در مراحل ابتدایی خود بود.
با این حال، با نگاهی به بلاکهای قابل انتساب آسانتر، این روند نشان میدهد که استخرها وارد دورهای متعادلتر میشوند. در ظاهر این امر با توجه به نگرانیهای مربوط به تمرکز استخر بسیار مثبت است، اما با افزایش تعداد بلاکهای ناشناخته، آینده سنجش تمرکز ماینینگ دشوارتر خواهد بود و ممکن است نتیجه به طور عمدی توسط استخرها در مکانهایی با مقررات سختگیرانه مختل شود.
نقش پروتکل جدید استخراج در متمرکزسازی استخر
از این تجزیه و تحلیلها میتوان فهمید که تمرکز استخر ماینینگ در حال حاضر یا در آینده تهدیدی جدی برای حمله ۵۱ درصدی نیست. بدیهی است که هیچ راهی برای دانستن اینکه اگر مجموعهای از استخرها یک حمله کاملا مهندسی شده را ایجاد کنند، دقیقا چه اتفاقی میافتد، وجود ندارد، اما این کار به نفع اقتصادی آنها نیست و تاریخ به وضوح نشان میدهد که استخرهای ماینینگ قدرت بسیار کمی برای اعمال بر بیتکوین دارند.
دلیل عمده این امر این است که مالکیت دستگاه های ماینر ارائهدهنده کار به جای اینکه به استخر منتقل شود، همیشه در اختیار ماینرها باقی میماند. به این معنا که دستگاه هایی که در واقع بلاکهای جدید تولید میکنند، بدون توجه به اینکه با کدام استخر درگیر هستند، متعلق به ماینرها هستند و توسط آنها اداره میشوند. این موضوع، ریسک طرف مقابل را برای استخراج تلفیقی محدود میکند و به ماینرها اجازه میدهد تا بررسی کنند که در کدام زنجیره مشارکت دارند و آیا قوانین پروتکل بیت کوین را زیر پا میگذارند یا نه.
همانطور که در بالا ذکر شد، هزینه کم سوئیچینگ بین استخرها قدرت چانهزنی قابلتوجهی را برای ماینرها ایجاد میکند و این واقعیت که هم استخرها و هم ماینرها پاداشهای بیت کوین را دریافت میکنند، حمایت از شبکه را تشویق میکند. ماینرها که تولید بیت کوین آتی را از طریق ASICهای خود پیش خرید کردهاند، با آسیب رساندن به قیمت بیت کوین تنها میتوانند به خود آسیب برسانند و استخرها که ارائه دهندگان صرف خدمات در صنعت به شدت روابط محور هستند، اگر به منافع مشتریان خود آسیب برسانند، فورا خود را نابود خواهند کرد.
قدرت استخرهای استخراج احتمالا کمتر هم میشود. در حال حاضر، شاید بزرگترین مسئولیت استخر استخراج، معماری هر بلاک باشد. یعنی دستور میدهند دستهای از تراکنشها گنجانده شود و قالب بلاک را برای ماینرها ارسال میکنند تا کار را انجام دهند.
با این حال، یک پروتکل جدید در حال توسعه ماینینگ به نام Stratum V2، نحوه تعامل ماینرها و استخرهای ماینینگ را (در صورت اجرا) تغییر خواهد داد. در حالی که باز کردن کامل پروتکل جدید در این مقاله نمی گنجد، جز مهمی از این پروتکل این است که ماینرها میتوانند انتخاب کنند که کدام تراکنشها در بلاکهایشان گنجانده شود.
اگر ماینرها تصمیم بگیرند که بلاکهای خود را معماری کنند، این تصمیم به طور کامل توانایی استخر را برای کم یا دوبرابر کردن هزینه از بین میبرد. پس از آن استخرها چیزی بیش از بازارهایی برای هش ریت نخواهند بود که برای جذب ماینرها به پلتفرمهای خود پیشنهاد میدهند.
در حالی که باید دید که آیا Stratum V2 پذیرش قابل توجهی دارد یا خیر، اگر ماینرها در نهایت قدرت معماری بلاکهای خود را در واقعیت موجود موانع اقتصادی سنگین بر ترفندهایی در سطح استخر دوباره به دست آورند، همچنان بحث پیرامون مشکلات متمرکزسازی استخر وجود خواهد داشت.
کلام آخر
در این مقاله علاوه بر آنکه با تاریخچه تولید بلاک بیت کوین