استكشاف خوارزميات تعدين العملات الرقمية: شيفرة "الاندفاع نحو الذهب الرقمي" من Bitcoin إلى Dogecoin

Original Article Title: "Demystifying Cryptocurrency Mining Algorithms: The 'Digital Gold Rush' Code from Bitcoin to Dogecoin"

Original Source: Dr. Chai's Crypto

اليوم، سوف نتعمق في "المحرك الأساسي" للتعدين—خوارزمية التعدين. ما هي خوارزمية التعدين؟ لماذا تختلف طرق التعدين بين Bitcoin وDogecoin وLitecoin إلى هذا الحد؟ كيف يمكن للمبتدئين اختيار الخوارزمية المناسبة للتعدين؟ ستكشف هذه المقالة أسرار "حمى الذهب الرقمية" هذه بلغة بسيطة، وتأخذك من الصفر إلى عالم الخوارزميات!

01 ما هي خوارزمية التعدين؟ "اللغز الرياضي" في البلوكشين

خوارزمية التعدين هي القاعدة الأساسية لشبكة العملة الرقمية، وهي مجموعة من التعليمات الرياضية المعقدة التي توجه المعدنين للتحقق من المعاملات، وإنشاء كتل جديدة، والحفاظ على أمان البلوكشين. ببساطة، هي بمثابة "مسألة رياضية فائقة" تتطلب قوة حوسبة لحلها. المعدنون الذين ينجحون في حل اللغز يحصلون على مكافآت بالعملات الرقمية (مثل Bitcoin وDogecoin).

>  تشبيه يومي

تخيل خوارزمية التعدين كقفل، وأجهزة المعدن كمفتاح. قفل Bitcoin (خوارزمية التجزئة التشفيرية SHA-256) يتطلب مفتاحًا متخصصًا قويًا للغاية (جهاز ASIC). تحدد الخوارزميات المختلفة الأدوات التي تحتاجها، والتكلفة المطلوبة، وكمية "الذهب" التي يمكنك كسبها.

>  الاستخدامات الأساسية للخوارزمية

· التحقق من المعاملات: التأكد من صحة كل معاملة، ومنع الإنفاق المزدوج.

· إنشاء الكتل: تجميع المعاملات في كتل وإضافتها إلى دفتر البلوكشين.

· آلية المكافآت: يحصل المعدنون الذين ينجحون في حل اللغز على عملات جديدة ورسوم معاملات.

· أمان الشبكة: تعقيد الخوارزمية يجعل مهاجمة الشبكة مكلفًا للغاية، مما يضمن اللامركزية.

02 لماذا توجد خوارزميات تعدين مختلفة؟

منذ ولادة Bitcoin في عام 2009، تطورت صناعة العملات الرقمية بسرعة، مما أدى إلى ظهور خوارزميات تعدين متنوعة. لماذا هناك العديد من الخوارزميات؟ الأسباب الرئيسية ثلاثة:

· توافق الأجهزة: تتطلب الخوارزميات المختلفة أجهزة مختلفة. على سبيل المثال، SHA-256 مناسب لأجهزة ASIC، بينما Scrypt وEthash أكثر توافقًا مع GPU أو CPU، مما يقلل من عتبة الدخول للأشخاص العاديين.

· اللامركزية والأمان: يؤثر تصميم الخوارزمية على مركزية قوة الحوسبة. الخوارزميات المقاومة لـASIC (مثل Scrypt) تشجع على مشاركة أكبر، وتمنع احتكار الشبكة من قبل عدد قليل من مجمعات التعدين الكبرى.

· تميز المشروع: يمكن أن تساعد خوارزمية جديدة المشروع على التميز. على سبيل المثال، حسنت خوارزمية Scrypt المستخدمة في Dogecoin وLitecoin أمان الشبكة من خلال التعدين المدمج، وجذبت المزيد من المعدنين.

03 تحليل خوارزميات التعدين السائدة: Bitcoin، Dogecoin، والمزيد

حاليًا، تستخدم العملات الرقمية خوارزميات تعدين متنوعة، لكل منها متطلبات أجهزة وتجارب تعدين فريدة. فيما يلي أربع خوارزميات شائعة، مع التركيز على SHA-256 الخاصة بـBitcoin، وScrypt الخاصة بـDogecoin/Litecoin، مع ذكر موجز لخوارزميات أخرى.

1 SHA-256: "المسألة الفائقة الصعوبة" في Bitcoin

>  مقدمة

SHA-256 (خوارزمية التجزئة الآمنة 256-بت) هي خوارزمية إثبات العمل (PoW) المستخدمة في Bitcoin، صممتها وكالة الأمن القومي الأمريكية (NSA). تتطلب من المعدنين حساب قيمة تجزئة 256-بت للعثور على نتيجة تلبي متطلبات الصعوبة (تبدأ بعدة أصفار).

>  الميزات

· متطلبات قوة حوسبة عالية: إجمالي قوة الحوسبة للشبكة حوالي 859.01 EH/s بحلول عام 2025 (85.9 مليار مليار تجزئة في الثانية).

· أجهزة متخصصة: تتطلب أجهزة ASIC (أجهزة مصممة خصيصًا لـSHA-256).

· زمن الكتلة: حوالي 10 دقائق

>  العملات المدعومة

· Bitcoin (BTC)

· Bitcoin Cash (BCH)

>  الإيجابيات والسلبيات

· الإيجابيات: أمان مرتفع للغاية، تكلفة هجوم كبيرة؛ شهرة سوقية عالية لـBitcoin، قيمة مستقرة نسبيًا على المدى الطويل.

· السلبيات: أجهزة ASIC باهظة الثمن، استهلاك طاقة مرتفع

>  مناسب لـ

المعدنين المحترفين الكبار أو مزارع التعدين الكبرى ذات الكهرباء الرخيصة.

2 Scrypt: الخوارزمية "الصديقة للمبتدئين" لـDogecoin وLitecoin

>  مقدمة

Scrypt هي خوارزمية تعتمد على الذاكرة صممت في الأصل لمقاومة ASIC. تتطلب كمية كبيرة من الذاكرة لإجراء التجزئة، مما يقلل الاعتماد على قوة الحوسبة البحتة.

>  الميزات

· متطلبات ذاكرة عالية: مقارنة بـSHA-256، تعتمد Scrypt أكثر على الذاكرة من قوة الحوسبة البحتة.

· زمن كتلة سريع: Litecoin حوالي 2.5 دقيقة، Dogecoin حوالي دقيقة واحدة.

· التعدين المدمج: يمكن تعدين Dogecoin بالتزامن مع Litecoin لزيادة المكافآت.

>  العملات المدعومة

· Litecoin (LTC)

· Dogecoin (DOGE)

>  الإيجابيات والسلبيات

· الإيجابيات: عتبة دخول منخفضة، يمكن لـGPU المشاركة؛ إنشاء كتل سريع، مكافآت متكررة؛ التعدين المدمج لزيادة العائدات.

· السلبيات: دخول أجهزة ASIC تدريجيًا إلى تعدين Scrypt، تناقص تنافسية GPU؛ تقلبات سعر العملة عالية.

>  الجمهور المناسب

المبتدئون ذوو الميزانيات المحدودة، أو اللاعبون المهتمون بتجربة Dogecoin/Litecoin.

3 Ethash: "جنة GPU" لـEthereum Classic

>  مقدمة

Ethash هي خوارزمية PoW المستخدمة في Ethereum Classic (ETC)، صممت لتكون معتمدة على الذاكرة ومقاومة لـASIC، وتتطلب تجزئة مجموعة بيانات ديناميكية (DAG، حوالي 6GB).

>  الميزات

· الاعتماد على الذاكرة: حجم DAG ينمو مع الوقت، ويصل إلى حوالي 6-8GB بحلول عام 2025.

· الأجهزة: GPU هي السائدة، وكفاءة ASIC منخفضة.

· زمن الكتلة: حوالي 15 ثانية.

>  العملة المدعومة

Ethereum Classic (ETC)

>  الإيجابيات والسلبيات

· الإيجابيات: مقاومة لـASIC، مناسبة لتعدين GPU؛ مستوى عالٍ من اللامركزية.

· السلبيات: أرباح أقل، تتطلب GPU عالي الأداء؛ نمو DAG يزيد متطلبات الأجهزة.

>  الجمهور المستهدف

اللاعبون الذين يمتلكون بطاقات رسومية عالية الأداء ويرغبون في تجربة التعدين غير المرتبط بـBitcoin.

4 مقدمة عن خوارزميات أخرى

· Equihash (Zcash): كثيفة الذاكرة، مقاومة لـASIC، مناسبة لتعدين GPU، تركز على حماية الخصوصية.

· RandomX (Monero): صديقة لـCPU، مقاومة لـASIC، تشجع مشاركة الحواسيب العادية، وتحافظ على اللامركزية.

· X11 (Dash): تجمع بين 11 دالة تجزئة مختلفة، موفرة للطاقة وآمنة، تدعم GPU وASIC المتخصصة.

رسم بياني: مقارنة بين خوارزميات التعدين السائدة

ملاحظة: قد تختلف متطلبات الأجهزة وأوقات الكتل قليلاً بسبب ديناميكيات الشبكة. تم تعدين Litecoin وDash في البداية باستخدام GPU ولكن تم استبدالها في النهاية بأجهزة ASIC، مما جعل GPU غير تنافسية إلى حد كبير.

04 اتجاهات مستقبلية لخوارزميات التعدين

تطور خوارزميات التعدين لا يقتصر فقط على التقدم التكنولوجي، بل يشمل أيضًا تكاليف الطاقة، السياسات البيئية، ومبادئ اللامركزية. في ظل تسارع توزيع قوة الحوسبة عالميًا، وتطور تقنيات تصنيع الرقائق، وتنوع أنظمة البلوكشين، قد تتطور اتجاهات خوارزميات التعدين المستقبلية في الاتجاهات التالية:

>  خوارزميات أكثر كفاءة وتكيف مع الأجهزة

مع تقدم تصنيع الرقائق إلى عصر 3nm أو حتى 2nm، ستركز خوارزميات التعدين المستقبلية أكثر على مطابقة أداء الأجهزة مع كفاءة الطاقة. قد تقلل الخوارزميات الجديدة من العمليات الحسابية الزائدة، وتعزز إنتاجية قوة التجزئة لكل واط دون المساس بالأمان، وتطيل عمر الأجهزة، وتخفف من ضغوط اهتلاك المعدات.

>  تصميم مقاوم لـASIC وتحسين توزيع قوة التعدين

لمنع تركيز قوة الحوسبة بشكل مفرط في مزارع التعدين الكبرى، قد تعتمد المزيد من المشاريع خوارزميات صديقة لـCPU أو GPU. على سبيل المثال، خوارزمية RandomX الخاصة بـMonero يمكنها الاستفادة الكاملة من ذاكرة التخزين المؤقت ومجموعة التعليمات في المعالجات العامة، مما يلغي تقريبًا ميزة ASIC.

في المستقبل، قد يتم إدخال خوارزميات ديناميكية (مثل التعديلات الدورية على دالة التجزئة أو متطلبات الذاكرة) لقمع الجدوى الاقتصادية لتطوير ASIC، مما يسمح للمعدنين الأفراد بفترة مشاركة أطول.

>  التعدين الأخضر وأهداف الحياد الكربوني

بحلول عام 2024، من المتوقع أن يستخدم حوالي 54% من قوة الحوسبة العالمية لـBitcoin مصادر طاقة متجددة (المصدر: Bitcoin Mining Council)، لكن استهلاك الطاقة لا يزال يواجه انتقادات خارجية.

قد تكون الخوارزميات الجديدة أكثر توافقًا مع مصادر الطاقة المتقطعة (مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية) ويمكن دمجها مع أنظمة جدولة ذكية. سيؤدي ذلك إلى زيادة قوة الحوسبة تلقائيًا عندما تكون الطاقة المتجددة وفيرة وتقليلها في الفترات المنخفضة، مما يقلل البصمة الكربونية ويخفض تكاليف الكهرباء.

>  موازنة PoW وPoS

في سبتمبر 2022، أكملت Ethereum "الدمج" وانتقلت إلى PoS، مما أدى إلى انخفاض استهلاك الطاقة السنوي بأكثر من 99.95%، وأثار اهتمام العديد من المشاريع بـPoS.

ومع ذلك، لا تزال PoW تحتفظ بمزايا فريدة من حيث الأمان، وعدم الحاجة للثقة، ومقاومة الرقابة. لذلك، قد يتجه المستقبل نحو آليات توافق هجينة (مثل PoW+PoS أو PoW+PoA) لتحقيق التوازن بين اللامركزية وكفاءة الطاقة.

اختيار خوارزمية "التنقيب الرقمي" المناسبة

تعمل خوارزمية التعدين كـ"الكود الرياضي" لعالم العملات الرقمية، حيث تحدد عتبة التعدين، والتكاليف، والمكافآت. تتطلب الخوارزميات المختلفة متطلبات متفاوتة لقوة التجزئة، واستهلاك الطاقة، وأداء الأجهزة، مما يؤثر على ربحية التعدين.

تجذب خوارزمية SHA-256 المستخدمة في Bitcoin المعدنين المحترفين بمستوى أمانها العالي ومكافآتها. ومع ذلك، فهي تتطلب أجهزة ASIC باهظة الثمن وأسعار كهرباء منخفضة، مما يجعلها أقل سهولة للمعدنين الصغار والمتوسطين. توفر خوارزمية Scrypt المستخدمة في Dogecoin وLitecoin للمبتدئين فرصة "تنقيب" منخفضة العتبة، حيث يمكن تعدينها باستخدام GPU. تم تصميم خوارزميات مثل Ethash وRandomX لتكون مقاومة لـASIC، بهدف جذب المزيد من المشاركين وتعزيز اللامركزية.

سواء كنت تتعامل مع "المسألة الفائقة الصعوبة" لـBitcoin أو تستكشف "ثروة الميم" لـDogecoin، فإن فهم خوارزميات التعدين هو الخطوة الأولى نحو النجاح.