در شبکه‌های بلاکچین مختلف سرعت پردازش تراکنش‌ها و قدرت آن‌ها در پاسخگویی به نیاز تعداد زیاد کاربران اهمیت بسیاری دارد. به این موضوع مقیاسپذیری می‌گویند و فاکتوری است که شبکه‌های بلاکچین در حال رقابت بر سر آن هستند. مقیاسپذیری یک شبکه به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ هش گذاری یا نرخ هش یکی از این عوامل است که در مقاله کنونی اکس مارتی بررسی می‌شود.
هش ریت عاملی است که با رشد آن، مقیاسپذیری شبکه هم افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه کاربران بیشتری می‌توانند از شبکه استفاده کنند، تعداد کاربران چیزی است که قیمت یک ارز دیجیتال و ارزش آن را تعیین می‌کند. به عنوان مثال بیت کوین در سال ۲۰۲۰ به عنوان قدرتمندترین ابرکامپیوتر جهان که هش ریت بالایی داشت، شناسایی شد. این شبکه بعد از ۵ سال توانسته بود نسبت به ۵۰۰ ابر رایانه بزرگ در سراسر جهان بیشتر شود. سوال این است که قدرت بلاکچین محاسباتی بلاکچین بیت کوین از کجا آمده؟ پاسخ به این سوال را در مقاله هش گذاری می‌خوانید.
هش گذاری چیست؟
در شبکه‌های بلاکچینی مانند بیت کوین تراکنش‌هایی که در بازه زمانی حدود ده دقیقه‌ای صورت می‌گیرند، روی یک بلوک ذخیره می‌شوند. این بلوک‌ها باید به شبکه بلاکچین اضافه شوند و برای این کار به شناسه نیاز دارند. شناسه هر بلوک داده‌ای است که با ترکیب اطلاعاتی چون شناسه بلوک قبلی، داده‌های تراکنش‌های موجود روی بلوک و یک متغیر به نام nonce ایجاد می‌شود. nonce مقداری است که به صورت خودکار ایجاد می‌شود.
هر شبکه بلاکچین از یک تابع هش منحصر به فرد برای ساخت شناسه بلوک‌ها استفاده می‌کند. مثلا تابعی که در بلاکچین بیت کوین به کار می‌رود، SHA256 است. اطلاعاتی که برای ساخت شناسه مورد استفاده قرار می‌گیرند، وارد این تابع می‌شوند. تابع هم با ایجاد تغییرات از پیش برنامه‌ریزی شده روی این داده‌ها، یک رشته ۲۵۶ بیتی را به عنوان خروجی ارائه می‌دهد. به این فرایند هش گذاری می‌گویند.
ماینرها وظیفه هش گذاری داده‌های شبکه بلاکچین را بر عهده دارند و زمانی که شناسه صحیحی برای بلوک‌ها ایجاد کنند، می‌توانند پاداش ماینینگ را دریافت کنند. ایجاد شناسه صحیح برای یک بلوک و اضافه کردن آن به شبکه بلاکچین به معنی تایید تمام تراکنش‌های موجود روی آن بلوک و به پایان رسیدن این تراکنش‌هاست.
البته آنچه درباره هش گذاری گفتیم، بیان ساده‌ای از یک مفهوم بسیار پیچیده بود. این فرایند تا این اندازه ساده نیست و دستگاه‌های ماینینگ و شبکه بلاکچین طی محاسبات بسیار پیچیده، بلوک‌ها را رمزنگاری می‌کنند.
در قسمت‌های بعدی اطلاعات بیشتری درباره استخراج ارزهای دیجیتالی که با هش گذاری سروکار دارند، صحبت می‌کنیم.
هش ریت چیست؟
با توجه به مفهوم هش گذاری می‌توان هش ریت را هم تعریف کرد. هش ریت مقیاسی است که به کمک آن می‌توانیم قدرت پردازش یک نود یا شبکه را بسنجیم. در واقع هر چه یک نود بتواند با سرعت بالاتری هش گذاری را انجام دهد، هش ریت بیشتری دارد.
هش ریت مقیاسی است که تعداد هش‌هایی که یک دستگاه یا شبکه می‌تواند در یک ثانیه پردازش کند را نشان می‌دهد. به عنوان مثال اگر یک کامپیوتر بتواند در هر ثانیه هزار بار هش گذاری را انجام دهد، قدرت آن یک کیلو هش بر ثانیه (KHS/s) است. واحدهای اندازه‌گیری هش ریت مگا (MHS)، گیگا (GHS/s)، ترا (THS/s) و… هستند. در حال حاضر پتاهش بزرگ‌ترین واحد اندازه‌گیری است که برای هش ریت وجود دارد و به معنی پردازش یک کواردیلیون (ده به توان پانزده) هش بر ثانیه است.
روش محاسبه هش ریت چگونه است؟
تاکنون هیچ ابزاری برای اندازه‌گیری دقیق هش ریت وجود نداشته است. آنچه اکنون در اختیار داریم، به صورت تقریبی هش ریت یک شبکه بلاکچین را اندازه‌گیری می‌کند.
نکته مهم درباره هش ریت این است که به مرور زمان افزایش پیدا می‌کند. به عنوان مثال هش ریت بیت کوین در حال حاضر حدود 153 M THS/s است؛ در حالی که این مقدار در سال ۲۰۲۰ حدود 50 M THS/s بوده. تقویت سخت‌افزار ماینرها مهم‌ترین عامل افزایش هش ریت شبکه‌های بلاکچینی هستند.
با تعریف هش گذاری می‌توان درک کرد پروسه استخراج ارزهای دیجیتال چیست.
استخراج بیت کوین همان فرایند هش گذاری بلوک‌هاست. ارزهای دیجیتالی که مانند بیت کوین با الگوریتم PoW استخراج می‌شوند، با هش سر و کار دارند. بلاکچین بیت کوین برای هر بلوک یک هش مشخص در نظر می‌گیرد؛ یعنی شناسه‌ای که در قسمت‌های قبل راجع به آن صحبت کردیم، توسط بلاکچین بیت کوین تعیین می‌شود. ماینرها باید با هش گذاری به هشی که بلاکچین به عنوان هدف قرار داده، برسند. زمانی که یک ماینر بتواند مقداری کم‌تر یا برابر با هش هدف شبکه را پیدا کند، امکان اضافه کردن بلوک به شبکه بلاکچین را پیدا می‌کند و بعد از آن هم پاداش می‌گیرد.
بنابراین فرایند استخراج یعنی هش گذاری داده‌ها تا زمانی که خروجی تابع هش با مقدار تعیین شده توسط شبکه برابر باشد. ماینرها تا زمانی که به هش درست نرسند، به صورت مداوم داده‌ها را با nonce جدید وارد تابع هش می‌کنند تا به خروجی متفاوتی برسند.
منظور از سختی استخراج در یک شبکه بلاکچین چیست؟
اکنون که با مفهوم هش آشنا شده‌اید، تعریف سختی شبکه بلاکچین ساده‌تر است. اینکه هش گذاری یک بلوک و پیدا کردن هش هدف توسط ماینرها چقدر طول می‌کشد، سختی شبکه را تعیین می‌کند. هرچه سختی شبکه بیشتر باشد، ماینرها باید nonceهای بیشتری را امتحان کنند تا به هش هدف برسند. بنابراین فرایند ماینینگ پیچیده‌تر خواهد شد.
سختی شبکه بلاکچین بیت کوین توسط ناظران تعیین می‌شود و بعد از تشکیل هر ۲۰۱۶ بلوک تغییر خواهد کرد؛ تشکیل این تعداد بلوک به حدود دو هفته زمان نیاز دارد. بلاکچین‌ها مدت زمان متوسط مشخصی برای هش گذاری در نظر می‌گیرند؛ به عنوان مثال در بلاکچین بیت کوین هر بلوک باید طی ۱۰ دقیقه تشکیل شود. اگر تعداد ماینرها بیشتر باشد، احتمالا آن‌ها می‌توانند در زمانی کم‌تر از ۱۰ دقیقه هش هدف را پیدا کنند. در نتیجه ربات‌ها سختی شبکه را افزایش می‌دهند تا ماینرها بیشتر درگیر پیدا کردن هش شوند.
در مقابل اگر متوسط زمانی که ماینرها برای هش گذاری صرف می‌کنند، از ۱۰ دقیقه بیشتر شود، سختی شبکه کاهش پیدا می‌کند تا ماینرها بتوانند در مدت کوتاه‌تری بلوک‌ها را تشکیل دهند. هرچه تعداد ماینرهای فعال بیشتر باشد، سختی شبکه هم بیشتر می‌شود و هرچه تعداد آن‌ها کم‌تر باشد، سختی شبکه کاهش پیدا می‌کند.
دلیل اهمیت هش ریت چیست؟
هش ریت مقیاس مهمی است که میزان قدرت و امنیت یک شبکه بلاکچین را نشان می‌دهد. تا این بخش از مقاله ارتباط میان هش گذاری و قدرت شبکه را درک کرده‌اید. اما در این بخش به ارتباط آن با امنیت شبکه می‌پردازیم. هرچه هش ریت یک شبکه بیشتر باشد، یعنی تعداد ماینرهای فعال در آن بیشتر هستند، در نتیجه نفوذ به شبکه و انجام کارهای مخرب در آن سخت‌تر خواهد شد.
به عنوان مثال برای انجام حمله ۵۱ درصد، مهاجمان باید قدرت به دست گرفتن ۵۰ درصد از نرخ هش یک شبکه را داشته باشند. در صورتی که فرد یا گروهی بتواند حمله ۵۱ درصد انجام دهد، توانایی مسدود کردن یا ایجاد تغییر در تراکنش‌های شبکه را به دست می‌آورد. در نتیجه داده‌های موجود در شبکه به تناقض می‌رسد و می‌تواند زیربنای یک بلاکچین را به صورت کامل تخریب کند.
هرچه هش ریت بالاتر باشد، مهاجمان به بودجه بیشتر و دستگاه‌های قدرتمندتری برای به دست گرفتن ۵۰ درصد از قدرت آن نیاز دارند. معمولا هزینه این کار به حدی زیاد است که کسی توان انجام آن را نخواهد داشت. اما اگر نرخ هش کاهش پیدا کند، حمله ۵۱ درصد ساده‌تر، ارزان‌تر و در نتیجه محتمل‌تر خواهد بود.
تاثیر هش ریت بر قیمت یک ارز دیجیتال
یکی از نکات جالب در مبحث هش گذاری ارتباط آن با قیمت ارزهای دیجیتال است. در نگاه اول به نظر می‌رسد این دو کمیت هیچ ارتباطی باهم ندارند، اما آمارها نشان می‌دهد ارتباط مستقیمی بین قیمت ارز دیجیتالی مانند بیت کوین و هش ریت آن وجود دارد. یعنی هر وقت نمودار بیت کوین صعودی است، نرخ هش نیز افزایش پیدا می‌کند و هر گاه بیت کوین سیر نزولی دارد، هش ریت هم کم‌تر می‌شود.
علت این ارتباط مستقیم به فعالیت ماینرها بر می‌گردد. زمانی که قیمت بیت کوین صعودی است، ماینرهای غیر فعال برای به دست آوردن پاداش وارد شبکه می‌شوند و قدرت آن را افزایش می‌دهند. همچنین ممکن است ماینرهای فعال هم دستگاه‌های قوی‌تری بخرند تا بتوانند پاداش بیشتری از استخراج به دست آورند.
در مقابل زمانی که قیمت بیت کوین در سیر نزولی قرار دارد، برخی از ماینرها دستگاه‌هایشان را خاموش می‌کنند و از شبکه خارج می‌شوند؛ زیرا پاداشی که دریافت می‌کنند، برای تأمین هزینه‌های ماینینگ و درآمد کافی نیست. در نتیجه قدرت پردازش شبکه کم‌تر می‌شود. به دنبال کاهش یا افزایش هش ریت، میزان سختی شبکه هم کم‌تر یا بیشتر می‌شود.
کلام آخر؛ آیا می‌توان هش ریت را به صورت خودکار افزایش داد؟
می‌دانیم که هرچه تعداد کاربران شبکه‌های بلاکچین بیشتر شود، باید قدرت پردازش و سرعت تایید تراکنش‌ها هم افزایش پیدا کند. سرعت بالای تکنولوژی باعث شده است که ما انسان‌ها کم‌تر صبور باشیم و مدت زیادی برای تایید یک تراکنش منتظر نمانیم. بنابراین شبکه‌های بلاکچین برای تایید تراکنش‌ها در کوتاه‌ترین زمان ممکن، باید هش گذاری را با سرعت بیشتری انجام دهند.
از آنجایی که هش ریت ارتباط مستقیمی با قیمت یک ارز دیجیتال و میزان سختی شبکه آن دارد، امکان افزایش بی‌حساب آن وجود ندارد. به همین دلیل توسعه‌دهندگان بلاکچین‌ها باید با در نظر گرفتن فاکتورهای مختلف برای افزایش مقیاسپذیری شبکه‌هایشان تلاش کنند.