blog

الهيكل الفني لشبكة البيتكوين

إن شبكة الـ Bitcoin عبارة عن شبكة غير مركزية تعمل من نظير إلى نظير، ومُصممة لإرسال قيمة نقدية بشكل آمن من طرف إلى آخر في شكل عملة بيتكوين، وستُقدم هذه المقالة نظرة عامة على الهيكل الفني للبيتكوين بما في ذلك blockchain والعُقد ومُعدني البيتكوين وتعدين الـ POW.

Blockchain Ledger

المقصود بـ Blockchain Ledger أن شبكة Bitcoin تحتفظ بدفتر الأستاذ العام الموزع الذي يسجل ملكية جميع عملة البيتكوين، وهي رمز الأصل الرقمي للشبكة، كما يتم تجميع المعاملات الجديدة معًا في كتل وإضافتها بالتسلسل إلى سلسلة الكتل المستمرة للشبكة، ومن هُنا جاء مصطلح blockchain، و تحتوي الـ blockchain Bitcoin على أول كتلة معروفة باسم Genesis Block.

كما يتم استضافة نسخ مُتطابقة من blockchain على أجهزة الكمبيوتر حول العالم التي تشغل برنامج Bitcoin، وتُسمى أجهزة الكمبيوتر هذه بالعُقد أوNodes، ويضمّن هذا التصميم عدم وجود كيان واحد يتحكم في الـ blockchain أو البروتوكول الذي يحكمه.

فالطبيعة المُوزعة للبيتكوين تجعلها لامركزية ومقاومة للسيطرة أوالإغلاق من قِبل أي حكومة أو سلطة مركزية، ونظريًا تدمير جميع العُقد التي تحتفظ بنسخة كاملة من blockchain المعروفة باسم العُقد الكاملة أو Full Nodes من أجل محو blockchain Bitcoin، ليست مهمة بسيطة حيث توجد عُقد كاملة تطفو فوق الأرض في الفضاء، وذلك تعبيرًا على كثرتها وإستحالة الوصول إليها.

العُقد المعروفة باسم المُعدِّنين أو الـ Minners، هدفها التحقق من صحة مُعاملات البيتكوين وتأمين دفتر الأستاذ blockchain، ففي النظام المصرفي التقليدي، عندما تقوم بإرسال أموال من حسابك المصرفي إلى حساب مصرفي آخر، تعمل البنوك كوسطاء موثوق بهم، حيث تقوم بخصم الأموال من حساب وإضافتها إلى حساب آخر، ومع Bitcoin يتم استبدال الوسطاء المركزيين بشبكة من المُعدِّنين .

عُقد شبكة P2P  

تُعد العُقد جزءًا رئيسيًا من البروتوكولات القائمة على blockchain وأساس اللامركزية والأمان والشفافية، وتتواجد عدة أنواع من العُقد على شبكة البيتكوين، فعندما يتصل المستخدمِ بشبكة Bitcoin لإرسال أو استقبال Bitcoin، يعمل جهاز الكمبيوتر الخاص به كعُقدة.

وتُعرف معظم العُقد باسم العقد الخفيفة أو Light Nodes، والتي عادةً ما تقوم فقط بتنزيل بيانات blockchain الأحدث اللازمة لمعالجة المعاملات الجديدة والتحقق منها، إذ أن هذا النهج البسيط يحافظ على عمل العُقد الخفيفة بسرعة وكفاءة دون الحاجة إلى الكثير من موارد الحُوسبة أو التخزين.

وفي المقابل، تحتوي العُقد الكاملة على نسخة كاملة من blockchain في الوقت الفعلي، إذ تقوم تلك العُقد بتنزيل كل كتلة من المعاملات التي حدثت على الشبكة منذ العُقدة الأولى Genesis Block وليس أحدثها فقط؛ حيث أنه طالما تتواجد الـ blockchain الكامل على عُقدة كاملة واحدة على الأقل، سيكون هناك سجل لجميع معاملات البيتكوين والبيتكوين نفسه عبر التاريخ.

وأخيرًا، هناك العُقد التي تسمى المُعدِّنون الذين يكتبون كتلًا من المعاملات الجديدة إلى blockchain، والتي يُقصد بها تصنيع عملات بيتكوين جديدة.

تعدين POW: آلية إجماع البيتكوين

يتنافس المُعدِّنون لحل لغز عمل حسابي مكثف، ويُكافأ المُعدِّن الفائز بعدد مُحدد من البيتكوين بالإضافة إلى رسوم معاملات الشبكة، ويُطلق على تلك المكافأة اسم مكافأة الكتلة.

حيث يفوز المُعدِّن بمكافأة الكتلة كل 10 دقائق تقريبًا، بغض النظر عن مقدار قوة المعالجة التي يجلبها المُعدِّنون بشكل جماعي للتأثير على الشبكة، فالمزيد من قوة المعالجة يُزيد فقط من فرص المُعدِّنين في الفوز لا تسرع المنافسة، إذ لا يمكن للمُعدِّنين تسريع جدول التوريد المُحدد لعملة البيتكوين أو تغييره بطريقة أخرى.

ويتطلب حل اللغز أن ينشئ المُعدِّن كتلة جديدة عن طريق أخذ جميع معاملات الشبكة الجديدة، بالإضافة إلى المعلومات من الكتلة السابقة أي ما تُسمى رأس الكتلة، وتفعيل الـ Hash باستخدام خوارزمية SHA-256.

الـ Hash هي عملية يتم من خلالها إدخال مُحدد على سبيل المثال السابق بيانات المعاملة الحديثة ورأس الكتلة، في خوارزمية لتوليد مُخرجات مُحددة، ويجب أن يأخذ المُعدِّن هذا الإدخال ويخمن رقمًا يسمى Nonce والذي عند إدخاله في SHA-256، سيولد ناتجًا يُلبي الإخراج المطلوب والمُحدد في بروتوكول Bitcoin.

ويتلخص التعدّين في التخمين في أسرع وقت ممكن، إذا وصل المُعدِّن إلى الإخراج المُحدد، فسوف يبث مجموعته الجديدة إلى المُعدِّنين الآخرين على الشبكة؛ حتى يتمكنوا من تجزئتها بأنفسهم والتحقق من الحل الخاص بها، وإذا توصلت غالبية المُعدِّنين (51٪ أو أكثر) إلى توافق في الآراء بشأن حلها، فسيُسمح لها بإضافة كتلتها الجديدة إلى blockchain والحصول على مكافأة الكتلة ثم يبدأ السبّاق من جديد.

ويُذكر في هذا الشأن أنه إذا تم تغيير أي من بيانات المعاملة حتى بأصغر مبلغ على سبيل المثال ساتوشي، سيتغير ناتج التجزئة، ونتيجة لذلك ستفشل غالبية المُعدِّنين في التوصل إلى توافق في الآراء حول أي عمل غير رسمي يحل اللغز باستخدام بيانات المعاملات التي تم التلاعب بها، وهذا يمنع المُعدِّن غير النزيه من الفوز ويشجع المُعدِّنين الأخرين على التصرف بدقة مع مواردهم الحسابية الثمينة.

فتعدين البيتكوين يُعد تصميمًا أنيقًا يخدم الغرض المزدوج المتمثل في التحقق من المعاملات وسك عملات البيتكوين الجديدة، فضلًا عن أن التعدّين يتطلب قوة معالجة كبيرة للكمبيوتر، فهناك تكلفة حقيقية لسك عملة البيتكوين، مما يمنحها نُدرة رقمية، وهذا الأمر يحاكي إنتاج الذهب في العالم الحقيقي بقدر ما يتطلب كلاهما طاقة للتعدّين، ولكن على عكس Bitcoin، لا يعمل تعدّين الذهب على التحقق من صحة المعاملات ومعالجتها، بينما يقوم تعدّين البيتكوين بالأمرين معًا.

تحليل الكتلة

يقتصر حجم كل كتلة بيتكوين على واحد ميغا بايت من البيانات، وبالنسبة لكتل Segregated Witness (SegWit)، تقتصر بيانات المعاملة على واحد ميغا بايت، بينما يتم فصل بيانات التوقيع وتقتصر على ثلاثة ميغا بايت؛ إذ أنّ هذا يحافظ على حجم الكتلة عند ميغا بايت واحد مع زيادة مساحة الكتلة لبيانات المعاملة، وتحتوي الكتلة على المعلومات التالية:

رأس الكتلة

وتتضمن رأس الكتلة ما يلي:

  • رقم الإصدار
  • Hash لرأس الكتلة السابقة.
  • Hash لأساس Merkle Tree لجميع المعاملات في الكتلة الحالية.
  • الطابع الزمني.
  • هدف الصعوبة للكتلة الحالية (بمعنى مدى صعوبة العثور على تجزئة الهدف).
  • Nonce.

بيانات لكل معاملة

وتتضمن البيانات الخاصة بكل معاملة، الأتي:

  • رقم الإصدار.
  • علم (فقط لمعاملات SegWit).
  • مُدخلات المعاملات.
  • مُخرجات الصفقة.
  • الشهود (فقط لمعاملات SegWit).
  • قفل الوقت.

Bitcoin Halving

لدى Bitcoin جدول توريد مُحدد يُسمى جدول Bitcoin Halving، وهو الذي يحدد إجمالي المعروض من Bitcoin عند 21 مليون Bitcoin، ويتم سك عملة البيتكوين الجديدة عندما يفوز المُعدِّن بمكافأة الكتلة، ويقوم Bitcoin Halving بخفض مقدار مكافأة الكتلة إلى النصف كل أربع سنوات تقريبًا، فجدول Bitcoin Halving هو كما يلي:

  • 2009 إلى 2012: مكافأة الكتلة = 50 بيتكوين.
  • 2012 إلى 2016: مكافأة الكتلة = 25 بيتكوين.
  • 2016 إلى 2020: مكافأة الكتلة = 12.5 بيتكوين.
  • من 2020 إلى 2024: مكافأة الكتلة = 6.25 بيتكوين.

وسيحدث النصف التالي في أوائل عام 2024، عندما تنخفض كتلة المكافأة إلى النصف إلى 3.125 بيتكوين، ومع استمرار انخفاض مكافأة الكتلة إلى النصف، ستقترب في النهاية من الصفر تقريبًا في عام 2140.

بمعنى آخر أنه بعد عام 2140، لن يتم سكّ أي عملة بيتكوين جديدة وستتكون مكافأة الكتلة فقط من رسوم المعاملات التي يفرضها المُعدِّنون عندما تكون عملة البيتكوين أُرسلت على الشبكة، ويمنح جدول Bitcoin Halving والمُحدد مسبقًا لعملة البيتكوين أموالًا صعبة، ومخزنًا لخصائص ذات قيمة، ولهذا السبب يعتبر الكثير من الأشخاص أن البيتكوين هي ذهبًا رقميًا.

Bitcoin Forks

الـ Forks تحدث عندما ينقسم blockchain  الأساسي إلى نوعين مختلفين من blockchain، ويحدث هذا عندما يتم تحديث بروتوكول لا تعتمده جميع العُقد، وهناك نوعان من الـ Forks التي يمكن أن تواجهها البلوكشين، وهما:

  • Soft Fork، حيث يمكن للعُقد القديمة والعُقد الجديدة قراءة كل من البلوكشين المتوافقة.
  • Hard Fork، حيث لا تستطيع العُقد القديمة قراءة البلوكتشين الجديد والعكس صحيح، أي أنهم غير متوافقين، وينتج عن الـ Hard Fork سلسلتين منفصلتين مع رموز أصول رقمية مُميزة ومُنفصلة عن بعضها البعض.

وعند إجراء تحديثات على بروتوكول Bitcoin، يجب أن تحدد العُقد الفردية ما إذا كانت ستقبل التغييرات الجديدة أم لا، فإذا رفض أحد مكونات العُقد داخل الشبكة اعتماد التغييرات، فسيحدث الانقسام الكلي.

وقد واجهت Bitcoin العديد من الـ Forks من كلا النوعين، بما في ذلك Bitcoin Cash Hard fork الذي حدث في الكتلة 661،647، وكانت آخر كتلة مشتركة بين Bitcoin و Bitcoin Cash انبثقت عن Bitcoin Cash fork من خلاف في مجتمع Bitcoin حول حجم الكتلة.

كما اعتمدت Bitcoin Cash حجم كتلة يبلغ ثمانية ميغا بايت لزيادة إنتاجية المعاملات، بينما احتفظت Bitcoin بحجم كتلة واحد ميغا بايت؛ لتعزيز مشاركة أكبر في العُقد وضمان اللامركزية.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى