تُعرَف صعوبة التعدين بأنَّها درجة الصعوبة التي يواجهها المُعدِّنون من حيث الوقت وقوة الهاش في التوصل إلى معدل الهاش (التوقيع) الملائم للبلوك الخاص بهم (لأنَّ بلوك أي معاملة يحتاج إلى معدل هاش ملائم للتحقق منه وإضافته إلى البلوكتشين). وفي بلوكتشين البتكوين (BTC)، يحاول المعدنون التوصل إلى معدل الهاش الملائم عن طريق تخمين أرقام عشوائية. وفي ما يلي ملخص قصير لهذه العملية.

التعدين أو ما يسمى عملية فك الهاش.

في ما يلي مراجعة سريعة لهذا المفهوم: أنَّ شبكة البتكوين لن تقبل بلوك أي معاملة إلا إن كان التوقيع (المشفر عبر خوارزمية الهاش) الذي يحمله يستوفي شروط معينة (في حالة البتكوين مثلاً، لابد للتوقيع أن يبدأ بعددٍ محدد من الأصفار). ولكي يتوصل المعدّنون إلى التوقيع الصحيح، يضطرون إلى بذل قدرةٍ حاسوبية (أو طاقة هاش) لإجراء مجموعة محددة مسبقاً من العمليات على أرقام عشوائية، إلى أن يتوصلوا إلى رقمٍ ناتجٍ يستوفي الشروط اللازمة أي يفك تشفير التوقيع المشفر بوظيفة هاش. لكنَّ التوصل إلى ناتج يبدأ بصفر واحد فقط أسهل بكثير (وأكثر شيوعاً بصفة عامة) من التوصل إلى ناتج يبدأ بخمسة أصفار متتالية (وهذه حالة نادرة للغاية، لذا فإنَّ التوصل إلى رقم يُنتِج ناتجاً بهذه الشروط يستغرق وقتاً أطول بكثير).

التوقيع الصحيح (معدل الهاش) أو “صعوبة التعدين”

إذن، عدد الأصفار المتتالية الذي لابد للتوقيع أن يبدأ به يحدد مدى الصعوبة التي يواجهها المُعدِّنون للتوصل إليه (أي مدى طاقة الهاش اللازمة لفكه ومتوسط المدة المستغرقة). هذا بالضبط هو معنى “صعوبة التعدين”: كلما زاد عدد الأصفار المطلوبة، ازدادت صعوبة التوصل إلى التوقيع الصحيح (صعوبة أكبر في التعدين). لكن كيف يمكن تحديد صعوبة التعدين؟

كيف يمكن تحديد صعوبة التعدين؟

صعوبة التعدين على الشبكة تُعدَّل تلقائياً كل أسبوعين حسب معدل إنتاج البلوكات عليها. وعند انضمام مُعدِّنين جدد للشبكة لتعدين البتكوين، يزيد إجمالي طاقة الهاش بها. من ثم، يمكن افتراض أنَّ الشبكة بالكامل ستتمكن حينئذٍ من التوصل إلى التوقيع الملائم بصورة أسرع؛ مما يعني أنَّها سوف تضيف البلوكات إلى البلوكتشين في وقتٍ أقل. مثال على ذلك:

• إن افترضنا أنَّ جميع المُعدِّنين في هذا المثال يملكون قدرةً حاسوبية (معدل هاش) متساوية، والمُعدِّن الواحد يستغرق في المتوسط ساعة زمنية واحدة للتوصل إلى معدل الهاش الملائم. لذا فإنَّ عشر مُعدِّنين سوف يتوصلون إلى 10 معدلات هاش صحيحة في الساعة الزمنية الواحدة. وإذا كان معدل إنتاج البلوكات للمُعدِّن الواحد هو 1 بلوك في الساعة، سيُنتج عشر معدنين 10 بلوكات في الساعة؛ وهو معدل أسرع بكثير!

ولمّا كانت صعوبة التعدين على بلوكتشين البتكوين تُعدَّل كل أسبوعين، بحيث ينتج إجمالي قوة الهاش للشبكة 1 بلوك كل 10 دقائق في المتوسط، ففي حال انضمام عدد كبير من المُعدِّنين إلى بلوكتشين البتكوين وازدياد قوة الهاش الإجمالية نتيجةً لذلك، يمكن أن يرتفع معدل إنتاج البلوكات عندئذٍ من 1 بلوك كل 10 دقائق إلى 1 بلوك كل 9 دقائق، مما سيزيد صعوبة التعدين أيضاً بعد فترة. وعليه، حتى مع قوة الهاش الإضافية الجديدة، سيظل معدل إنتاج البلوكات ثابتاً عند 1 بلوك كل 10 دقائق. الأمر نفسه ينطبق عند حدوث عكس ما سبق، أي عند توقف المعدِّنين عن التعدين على البلوكتشين وانخفاض قوة الهاش التراكمية نتيجةً لذلك: ففي هذه الحالة، سوف تنخفض صعوبة التعدين على الشبكة أيضاً. السؤال المهم هنا: لماذا 1 بلوك كل 10 دقائق بالذات؟

لماذا يُنتَج بلوك واحد فقط كل عشر دقائق؟

قد لا تدرك هذا من الوهلة الأولى، لكنَّه سؤال وجيه للغاية استغرقت الإجابة عنه وقتاً طويلاً، ويبدو أنَّه يثير فضول الكثيرين أيضاً كما ترى في هذه الصورة لنتائج البحث على غوغل Google.

لماذا قد تزيد صعوبة التعدين من الأساس؟ هذا هدر للكهرباء! لماذا لا تُخفَض صعوبة التعدين ويزيد معدل إنتاج البلوكات بدلاً من ذلك، لا سيما وأنَّ ذلك سيعني معالجة أسرع لمعاملات البتكوين؟

لمدة طويلة، لم تكن هناك إجابة شافية عن هذا السؤال، إلى أن نشر أحد الأشخاص الإجابة على موقع ريديت Reddit أخيراً! ساتوشي ناكاموتو (مبتكر البتكوين) شخصياً هو من قرر أن معدل إنتاج البلوكات لابد وأن يظل ثابتاً عند 1 بلوك كل 10 دقائق للأسباب التالية: لأنَّه قدّر أنَّ البلوكتشين سوف تحتاج إلى 10 دقائق لتعميم  البلوك (أو البلوكات) الجديدة على جميع عُقد الشبكة في جميع أنحاء العالم، من أجل الحفاظ على التزامن المطلوب للشبكة. وإن أُنتجت البلوكات بسرعة أكبر، قد لا تتمكن بعض العُقد الموجودة في الجزء البعيد الآخر من العالم من مواكبة بيانات المعاملات الجديدة بسرعة كافية. وعليه، قد تصبح تلك العُقد غير متزامنة مع الشبكة، مما يؤدي إلى حدوث ما يُسمى بـ”بلوكات العم” (أو “انقسامات البلوكتشين”)، وهو أمر يجب على البلوكتشين أن تتفادى حدوثه قدر الإمكان ببساطة لتظل محتفظةً بأمانها. وهي إجابة في غاية البساطة فعلاً، لكنَّها منطقية.

إذن، ما هي صعوبة إنتاج البلوكات؟

باختصار: تتوقف صعوبة إنتاج البلوكات على إجمالي قوة الهاش بالشبكة، وتعدَّل كل أسبوعين بحيث يظل معدل إنتاج البلوكات ثابتاً عند 1 بلوك كل 10 دقائق، مما يمهل الشبكة وقتاً كافياً لمزامنة وتحديث سجل البلوكتشين في جميع أنحاء العالم، وهو ما يعد ضرورياً للمحافظة على أمان السجل (إذ أنَّ بلوكات العم تؤدي إلى خفض معدل الأمان على الشبكة، لأنَّها من الممكن أن تصبح غير صالحة للاستخدام حتى بعد التحقق منها).

وكلما انضم مُعدِّنون جدد إلى الشبكة، ازدادت القدرة الحاسوبية التراكمية المبذولة للتوصل إلى التوقيعات الملائمة، وازداد معدل إضافة البلوكات الجديدة إلى البلوكتشين في حال ظلت صعوبة التعدين كما هي دون تغيير. وعليه، فإنَّ صعوبة التعدين تزداد بازدياد قوة الهاش وتنخفض بانخفاض قوة الهاش. وكما هو موضح أدناه، فإنَّ قوة الهاش التراكمية (أي معدل الهاش) حالياً هي 51 مليار غيغاهاش في الثانية، وكلما ارتفع معدل الهاش، ازداد صعوبة إنتاج البلوكات.