بیت کوین: ساختار فنی اساسی

اگر تا به حال فکر کرده اید که در زیر کاپوت بیت کوین چه می گذرد ، دیگر نگاه نکنید. ما در پشت نحوه عملکرد بیت کوین به فناوری شیرجه می شویم.

به روز شده در 12 مارس 2021 • 5 دقیقه بخوانید

خلاصه

شبکه بیت کوین یک شبکه غیرمتمرکز ، بی اعتماد و همتا به همسالان است که برای ارسال ایمن ارزش پولی را از یک طرف به طرف دیگر در قالب بیت کوین ارسال می کند. در این مقاله مروری بر ساختار فنی بیت کوین از جمله blockchain ، گره ها ، معدنچیان و اثبات معدن کاری ارائه شده است. اگر می خواهید جنبه های دیگر بیت کوین را بخوانید ، حتماً مقالات دیگر ما از جمله بیت کوین را بررسی کنید: منشاء و اهمیت فرهنگی و بیت کوین: امنیت شبکه.

فهرست

دفترچه blockchain

شبکه بیت کوین یک دفترچه عمومی توزیع شده را در اختیار دارد که مالکیت کلیه بیت کوین ، نشانه دارایی دیجیتال بومی شبکه را ثبت می کند. معاملات جدید در "بلوک" ها قرار می گیرند و به طور متوالی به زنجیره بلوک های در حال انجام شبکه اضافه می شوند - از این رو اصطلاح "blockchain". blockchain بیت کوین شامل هر بلوک از زمان شروع است ، و تمام راه را به اولین بلوک معروف به "بلوک پیدایش" کشیده است.

نسخه های یکسان از blockchain در رایانه هایی در سراسر جهان که نرم افزار بیت کوین را اجرا می کنند ، میزبانی می شوند. این رایانه ها "گره" نامیده می شوند. این طرح تضمین می کند که هیچ موجودی واحد کنترل blockchain یا پروتکل که حاکم بر آن است ، نیست. ماهیت توزیع شده بیت کوین باعث می شود که توسط هر دولت یا مرجع مرکزی ، کنترل نشده و مقاوم در برابر کنترل (یا تعطیل شدن) باشد. از لحاظ تئوریکی ، تمام گره هایی که یک نسخه کامل از blockchain - معروف به "گره های کامل" را حفظ می کنند - برای پاک کردن blockchain بیت کوین باید از بین بروند. هیچ کار کوچکی وجود ندارد زیرا حتی گره های کامل در فضا در بالای زمین شناور هستند!

گره هایی که به عنوان "معدنچیان" شناخته می شوند ، هدف از اعتبارسنجی معاملات بیت کوین و ایمن سازی دفترچه blockchain را دارند. در سیستم بانکی سنتی ، هنگامی که از حساب بانکی خود به حساب بانکی دیگری ارسال می کنید ، بانک ها به عنوان واسطه های معتبر عمل می کنند ، وجوه را از یک حساب کسر می کنند و آنها را به دیگری اضافه می کنند. با بیت کوین ، واسطه های متمرکز توسط یک شبکه بی اعتماد از معدنچیان جایگزین می شوند. ما توضیح خواهیم داد که چگونه این کار به زودی کار می کند.

گره های شبکه همتا به همسالان

گره ها بخش عمده ای از پروتکل های مبتنی بر blockchain و سنگ بنای عدم تمرکز ، امنیت و شفافیت هستند. انواع مختلفی از گره ها در شبکه بیت کوین وجود دارد. هنگامی که کاربر برای ارسال یا دریافت بیت کوین به شبکه بیت کوین متصل می شود ، رایانه وی به عنوان یک گره عمل می کند. بیشتر گره ها به عنوان گره های سبک شناخته می شوند ، که به طور معمول فقط داده های جدید blockchain مورد نیاز برای پردازش و تأیید معاملات جدید را بارگیری می کنند. این رویکرد حداقل باعث می شود گره های سبک به سرعت و کارآمد در حال اجرا باشد بدون اینکه به منابع محاسباتی یا ذخیره سازی بیش از حد نیاز داشته باشد.

در مقابل ، گره های کامل حاوی یک نسخه کامل از blockchain در زمان واقعی هستند. آنها هر بلوک از معاملات را که تاکنون از زمان بلوک پیدایش در شبکه اتفاق افتاده است - نه تنها جدیدترین موارد ، بارگیری می کنند. تا زمانی که blockchain کامل در حداقل یک گره کامل وجود داشته باشد ، رکورد تمام معاملات بیت کوین و بیت کوین در طول تاریخ وجود خواهد داشت.

سرانجام ، گره هایی به نام معدنچیان وجود دارند که بلوک معاملات جدید را به blockchain می نویسند و با انجام این کار ، نعناع جدید بیت کوین.

معدن اثبات کار: مکانیسم اجماع بیت کوین

معدنچیان برای حل یک پازل کار با محاسباتی و محاسباتی رقابت می کنند. معدنچی "برنده" با تعداد مشخصی از بیت کوین (به علاوه هزینه معاملات شبکه) به نام "پاداش بلوک" پاداش می گیرد. یک معدنچی بدون در نظر گرفتن میزان قدرت پردازش که معدنچیان به طور جمعی در شبکه تحمل می کنند ، تقریباً هر 10 دقیقه پاداش بلوک را به دست می آورد. قدرت پردازش بیشتر فقط شانس برنده شدن یک معدنچی را افزایش می دهد. این رقابت را سرعت نمی بخشد. معدنچیان نمی توانند برنامه تعیین کننده قطعی بیت کوین را تسریع یا در غیر این صورت تغییر دهند.

این معمای با استفاده از تمام معاملات جدید و تأیید نشده شبکه و همچنین اطلاعاتی از بلوک قبلی (یعنی "عنوان بلوک" آن) و "هش" آنها با استفاده از الگوریتم SHA-256 ، یک معدنچی نیاز دارد تا یک معدنکار ایجاد کند. بشرهشویی فرایندی است که به موجب آن یک ورودی خاص (در این حالت ، داده های معامله اخیر و هدر بلوک) برای تولید یک خروجی خاص به یک الگوریتم وارد می شود. یک معدنچی باید این ورودی را بگیرد و تعدادی به نام "غیر" را حدس بزند که وقتی به SHA-256 وارد شوید ، خروجی تولید می کند که آستانه خروجی تعیین شده توسط پروتکل بیت کوین را برآورده کند. استخراج معدن به حدس زدن افراد در اسرع وقت می رسد. اگر یک معدنچی به آستانه خروجی مشخص شده برخورد کند ، بلوک جدید خود (که شامل غیرقانونی او است) را به سایر معدنچیان در شبکه پخش می کند تا بتوانند خودشان را هشدار دهند و راه حل او را تأیید کنند. اگر اکثر معدنچیان - 51 ٪ یا بیشتر - به اجماع بر روی راه حل خود برسند ، به او اجازه می دهد بلوک جدید خود را به blockchain اضافه کند و پاداش بلوک را دریافت کند. و سپس مسابقه دوباره از همه آغاز می شود.

بخش مهم اینجاست: اگر هر یک از داده های معامله حتی با کمترین مقدار تغییر یابد (مثلاً "Satoshi" ، که 0. 00000001 BTC است) ، خروجی هش تغییر خواهد کرد. در نتیجه ، اکثر معدنچیان نتوانند پیرامون هرگونه غیرقانونی که با استفاده از داده های معامله دستکاری شده ، معما را حل می کند ، به اجماع برسند. این امر باعث می شود که یک معدنکار نامشخص از برنده شدن و معدنچیان را ترغیب کند تا با منابع محاسباتی گرانبهای خود به طرز فجیعی عمل کنند.

Bitcoin Mining یک طراحی زیبا است که در خدمت هدف دوگانه اعتبارسنجی معاملات و مینی کردن بیت کوین جدید است. اما تعداد بیشتری وجود دارداز آنجا که استخراج معدن به قدرت پردازش رایانه (یعنی انرژی) نیاز دارد ، هزینه واقعی برای مینینگ بیت کوین وجود دارد که به آن کمبود دیجیتالی می دهد. این امر از تولید طلای دنیای واقعی تقلید می کند ، زیرا هر دو به من نیاز به انرژی دارند. اما بر خلاف بیت کوین ، استخراج طلا به اعتبار (و پردازش) معاملات خدمت نمی کند. معدن بیت کوین هر دو را انجام می دهد ، و این یک چیز زیبا است.

آناتومی یک بلوک

هر بلوک بیت کوین از نظر اندازه به یک مگابایت داده محدود است. برای بلوک های "شاهد جداگانه" (SEGWIT) ، داده های معامله محدود به یک مگابایت است ، در حالی که داده های امضای (شاهد با نام مستعار) تفکیک شده و محدود به سه مگابایت است. این باعث می شود اندازه بلوک در یک مگابایت ضمن افزایش فضای بلوک برای داده های معامله ، در یک مگابایت قرار گیرد.

یک بلوک حاوی اطلاعات زیر است:

هش از هدر بلوک قبلی

هش ریشه درخت مرکل از تمام معاملات موجود در بلوک فعلی

هدف دشواری بلوک فعلی (به معنای پیدا کردن هش هدف چقدر دشوار خواهد بود)