كيف تجري عملية التنقيب عن البتكوين؟

في الأنظمة المالية التقليدية، تقوم الحكومات ببساطة بطباعة المزيد من الأموال عندما تحتاج إليها، لكن في نظام عملة البتكوين، لا تتم طباعة…

في الأنظمة المالية التقليدية، تقوم الحكومات ببساطة بطباعة المزيد من الأموال عندما تحتاج إليها، لكن في نظام عملة البتكوين، لا تتم طباعة النقود على الإطلاق، بل يتم اكتشافها، حيث تقوم أجهزة حاسوب في جميع أنحاء العالم “بالتنقيب” عن العملات الرقمية من خلال التنافس فيما بينها.

كيف يحدث التنقيب؟
يرسل الناس بتكوين لبعضهم البعض عبر شبكة البتكوين طوال الوقت، ولكن ما لم يحتفظ شخص ما بسجل لجميع هذه المعاملات، فلن يتمكن أي شخص من تعقب من دفع ما. تتعامل شبكة بتكوين مع هذه المعضلة من خلال جمع كل المعاملات التي تتم خلال فترة معينة في قائمة، تسمى كتلة (block)، ومهمة المنقبين عن العملات تأكيد تلك المعاملات، وكتابتها في دفتر أستاذ عام (سجل المعاملات).

التجزئة (hashing)
دفتر الأستاذ أو سجل المعاملات، هو قائمة طويلة من الكتل، ومعروفة باسم البلوك تشين (أي سلسلة الكتل). يمكن استخدامها لاستكشاف أي معاملة تتم بين أي عناوين بتكوين في أي نقطة على الشبكة. عندما يتم إنشاء كتلة جديدة من المعاملات، يتم إضافتها إلى البلوك تشين، مما يؤدي إلى إنشاء قائمة طويلة من جميع المعاملات التي جرت على شبكة البتكوين. ويتم إعطاء نسخة محدثة باستمرار من البلوك تشين لكل من أعضاء الشبكة، حتى يعرفوا ما يجري.

ولكن يجب أن تكون هذه المعاملات المسجلة موثوقة، ولذلك يتم عقد كل هذا رقميًا. كيف يمكننا التأكد من أن البلوك تشين تبقى سليمة، ولا يتم العبث بها؟ هنا يأتي دور المنقبين.

عندما يتم إنشاء كتلة من المعاملات، يضعها المنقبون في العملية الآتية. يأخذون المعلومات الموجودة في الكتلة، ويطبقون صيغة رياضية عليها، ويحولونها إلى شيء آخر. هذا الشيء الآخر هو عبارة عن تسلسل عشوائي أقصر من الأرقام والأحرف يُعرف على أنه تجزئة. يتم تخزين هذه التجزئة مع الكتلة، في نهاية البلوك تشين في وقتها.

للتجزئة بعض الخصائص المثيرة للاهتمام، فمن السهل إنتاج تجزئة من مجموعة من البيانات مثل كتلة البتكوين، ولكن من المستحيل عمليًا تحديد البيانات من خلال النظر إلى التجزئة. وعلى الرغم من أنه من السهل جدًا إنتاج تجزئة من كمية كبيرة من البيانات، فإن كل تجزئة تكون فريدة ومختلفة عن الأخرى، وإذا قمت بتغيير حرف واحد فقط في كتلة البتكوين، فستتغير التجزئة بالكامل.

لا يستخدم المنقبون المعلومات من الكتلة لإنشاء التجزئة وحسب، حيث يتم استخدام بعض القطع الأخرى من البيانات أيضًا. واحدة من هذه القطع من البيانات هي تجزئة آخر كتلة مخزنة على البلوك تشين.

ونظرًا لأنه يتم إنتاج تجزئة كل كتلة باستخدام تجزئة الكتلة التي تسبقها، تصبح العملية أشبه بنسخة رقمية من ختم الشمع، وهو ما يؤكد أن هذه الكتلة، وكل كتلة بعدها، صحيحة، لأنه إذا تم العبث بها، فسيعرف الجميع.

إذا حاولت إجراء عملية وهمية عن طريق تغيير كتلة تم تخزينها بالفعل في البلوك تشين، فسيتم تغيير تجزئة الكتلة. إذا فحص شخص ما صحة هذه العملية عن طريق تشغيل وظيفة التجزئة، فسيجد أن التجزئة كانت مختلفة عن تلك التي تم تخزينها بالفعل مع هذه المجموعة على البلوك تشين، وسيتم رصد هذه الكتلة على الفور باعتبارها وهمية.

ولأنه يتم استخدام التجزئة من كل كتلة في إنتاج التجزئة في المجموعة التي تليها في السلسلة، فإن التلاعب بالكتلة يؤدي أيضًا إلى جعل تجزئة الكتلة اللاحقة خاطئة أيضًا، وسيستمر هذا على طول السلسلة، ولذلك نرمي كل شيء خارج السلسلة إذا لم تكن صحيحة.

التنافس على العملات
وهكذا يتنافس المنقبون فيما بنيهم للقيام بهذه العملية، وذلك باستخدام برامج مكتوبة خصيصاً للتنقيب عن هذه الكتل. في كل مرة يقوم شخص ما بإنشاء تجزئة بنجاح، يحصل على مكافأة قدرها 12.5 بتكوين، ويتم تحديث البلوك تشين، وإعلام الجميع على هذه الشبكة بذلك، وهو الحافز للحفاظ على التنقيب، والإبقاء على المعاملات على الشبكة.

وتكمن المشكلة في أنه من السهل جدًا إنتاج تجزئة من مجموعة من البيانات، ويستطيع أي جهاز كمبيوتر جيد القيام بذلك. إن شبكة البتكوين تضطر إلى جعل الأمر أكثر صعوبة، وإلا فإن الجميع سيشغلون أجهزتهم ويجزئون مئات المعاملات في كل ثانية، وسيتم التنقيب عن كل البتكوينات في دقائق. لذلك يعمل بروتوكول بتكوين على جعل الأمر أكثر صعوبة من خلال خوارزمية تسمى “إثبات العمل”.

ولا يقبل بروتوكول البتكوين أي تجزئة قديمة، حيث يتطلب أن تكون تجزئة الكتلة بشكل معين، مثل أن يكون لديك عدد معين من الأصفار في بدايتها. ولا توجد طريقة لمعرفة شكل التجزئة قبل إنتاجها، وبمجرد تضمين بيانات جديدة في هذا المزيج، سيكون شكل التجزئة مختلف تمامًا.

لا يُفترض أن يتدخل المنقبون في بيانات المعاملات في الكتلة، ولكن يجب عليهم تغيير البيانات التي يستخدمونها لإنشاء تجزئة مختلفة. يفعلون ذلك باستخدام قطعة أخرى عشوائية من البيانات تسمى “nonce”، يتم استخدامها مع بيانات المعاملة لإنشاء تجزئة. إذا لم تتناسب التجزئة مع التنسيق المطلوب، فسيتم تغيير قيمة nonce، وتتم عملية التجزئة بالكامل مرة أخرى. يمكن أن يستغرق الأمر عدّة محاولات لإيجاد القيمة، وهذا ما يفعله المنقبون على الشبكة، يحاولون حلّ اللغز معاً في نفس الوقت، وهكذا يكسب المنقبون البتكوين.