معادلاتی که در فرآیند استخراج ارز دیجیتال حل می‌شوند

معادلاتی که در فرآیند استخراج ارز دیجیتال حل می‌شوند، معمولاً معادلات ریاضی پیچیده‌ای هستند که به نام مسائل هش (Hash problems) شناخته می‌شوند. این مسائل بخشی از سیستم امنیتی ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین هستند و هدف آن‌ها تأمین امنیت شبکه و تأیید تراکنش‌ها می‌باشد. بیایید با جزئیات بیشتر توضیح دهیم.

1. هش و تابع هش

اول از همه، باید بفهمیم که منظور از "هش" چیست:

هش (Hash) یک تابع ریاضی است که ورودی‌ای از هر اندازه را می‌گیرد و آن را به یک خروجی با اندازه ثابت تبدیل می‌کند. به عبارت ساده، هش یک نوع "اثر انگشت" یا "کد شناسایی" برای داده‌هاست. به طور معمول، خروجی این تابع یک رشته از حروف و اعداد است.

برای مثال، تابع هش در بیت‌کوین از یک تابع به نام SHA-256 استفاده می‌کند. این تابع هر نوع داده‌ای را (مثل تراکنش‌ها، زمان و تاریخ، و غیره) می‌گیرد و آن را به یک هش 256 بیتی تبدیل می‌کند.

2. معادله‌های استخراج و Proof of Work (PoW)

در فرآیند استخراج، استخراج‌کنندگان باید یک معادله خاص را حل کنند که مرتبط با پیدا کردن یک هش خاص است. در شبکه بیت‌کوین، این به معنای پیدا کردن یک هش است که تحت یک شرط خاص قرار بگیرد. معمولاً شرط این است که هش باید کمتر از یک مقدار معین باشد (که به آن هدف (target) می‌گویند).

این معادله‌ها به طور خاص به صورت زیر هستند:

1. ترکیب اطلاعات بلوک: استخراج‌کنندگان یک سری داده‌ها از جمله تراکنش‌های داخل بلوک، هش بلوک قبلی و سایر اطلاعات مربوط به شبکه را به عنوان ورودی به تابع هش وارد می‌کنند.

2. پیدا کردن یک مقدار خاص (Nonce): استخراج‌کنندگان با تغییر مقدار خاصی به نام nonce (که یک عدد است) تلاش می‌کنند که هش تولید شده از ترکیب این داده‌ها، از نظر عددی کمتر از هدف تعیین شده باشد. هدف در واقع یک عدد بسیار کوچک است که باعث می‌شود هش به یک عدد خاص برسد.

3. تست و خطا: استخراج‌کنندگان به طور مداوم با تغییر دادن nonce و محاسبه مجدد هش‌ها، سعی می‌کنند معادله را حل کنند. این فرآیند به نام "Proof of Work" (PoW) یا "اثبات کار" شناخته می‌شود. برای اینکه این معادله را حل کنند، استخراج‌کنندگان باید مقدار nonce را تنظیم کنند به طوری که هش به یک عدد خاص برسد.

3. چرا این معادله‌ها مهم هستند؟

• امنیت شبکه: معادله‌ها و الگوریتم‌های هش باعث می‌شوند که جعل و تقلب در شبکه بسیار دشوار باشد. تغییر کوچک در داده‌ها باعث می‌شود که هش به طور کامل تغییر کند، بنابراین هرگونه تلاش برای دستکاری تراکنش‌ها فوری قابل شناسایی خواهد بود.

• زمان‌بندی و منظم بودن: با حل این معادلات و اضافه کردن بلاک‌ها به زنجیره بلوک‌ها، استخراج‌کنندگان باعث می‌شوند که فرآیند تراکنش‌ها به صورت زمان‌بندی شده و منظم پیش برود و همه تراکنش‌ها در یک سیستم غیرمتمرکز به تأسیس‌گرها (استخراج‌کنندگان) وابسته نباشد.

4. مثال ساده:

تصور کنید شما باید یک معادله پیدا کنید که به این صورت باشد:

• ورودی: داده‌های بلوک + nonce
• معادله: هش(داده‌ها + nonce) < هدف

به عنوان مثال، فرض کنید هدف شما این است که هش باید کمتر از عدد 00000000000000000000000000000000 باشد. این هدف یک عدد بسیار کوچک است که باعث می‌شود پیدا کردن هش مناسب به زمان و تلاش زیادی نیاز داشته باشد.

استخراج‌کننده‌ها به طور مداوم nonce را تغییر می‌دهند تا بتوانند هش‌هایی با مقادیر زیر هدف پیدا کنند. این فرایند خیلی زمان‌بر است و به همین دلیل استخراج ارز دیجیتال به منابع پردازشی زیادی نیاز دارد.

نتیجه‌گیری

در نهایت، این معادلات به شکلی طراحی شده‌اند که هم امنیت شبکه ارز دیجیتال را تأمین کنند و هم استخراج‌کنندگان را به تلاش برای حل آن‌ها و تأیید تراکنش‌ها وادار کنند. این فرآیند به طور غیرمتمرکز، اعتبار تراکنش‌ها را تضمین می‌کند.