سختی شبکه چیست؟ چرا مهم است و چطور حساب کنیم؟

سختی شبکه یکی از مفاهیم مهم در استخراج ارز دیجیتال است. در این مطلب به زبان ساده این مفهوم و نحوه‌ی استفاده از داده‌های آن را به شما آموزش می‌دهیم. اگر جزو جامعه‌ی بزرگ ماینرها هستید، خواندن این مطلب برای شما ضروری است. اگر جزو سرمایه‌گذران هستید، این مقاله به شما کمک می‌کند تا با بررسی نمودار سختی شبکه احساسات بازار را تجزیه و تحلیل کنید.

سختی شبکه چیست؟

سختی شبکه (network difficulty) یک عدد و معیار است که مدت زمان و مقدار انرژی لازم برای استخراج یک بلوک از شبکه‌ی بلاک چین را نشان می‌دهد. این متغییر هنگام طراحی شبکه‌ی یک ارز دیجیتال تعیین می‌شود و همواره باید یک مقدار ثابت باشد، بنابراین علت تغییرات دائمی در این معیار، ثابت نگه داشتن آن است.

مفهوم سختی شبکه فقط برای بلاک چین‌هایی استفاده می‌شود که با الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) کار می‌کنند. فقط در این بلاکچین‌ها می‌توان در مورد مفهوم استخراج ارز دیجیتال صحبت کرد.

چرا سختی شبکه مهم است؟

سختی شبکه، یکی از با اهمیت‌ترین معیارها در دنیای ارزهای دیجیتال است و همواره مورد توجه ماینرها و معامله‌گران قرار گرفته؛ زیرا نشان دهنده‌ی امنیت و سلامت یک شبکه‌ی اثبات سهام است.

مهم ترین علت‌های اهمیت سختی شبکه موارد زیر است:

• امنیت
• ثبات شبکه 
• سختی استخراج
• احساسات بازار 

در ادامه هر یک از این عوامل توضیح داده می‌شود.

امنیت 

در مورد اهمیت سختی شبکه همین بس که هر چقدر این میزان بیشتر باشد، بلاک چین و بطور کلی، ارز دیجیتال بومی آن، در برابر حملات مخرب هکرها ایمن‌تر خواهد بود.

برای درک بهتر رابطه‌ی این معیار و امنیت شبکه، بد نیست بدانید نفوذ در یک شبکه‌ی بلاک چین به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد. در واقع باید یک سیستم به قدری قدرتمند باشد که بتواند با یک حمله 51 درصدی، کنترل بیش از نیمی از شبکه را در دست بگیرد. حال وقتی تعداد استخراج کنندگان افزایش می‌یابد، در نتیجه ضروری است که برای حفظ زمان لازم برای استخراج هر بلوک، سختی شبکه نیز افزایش پیدا کند تا فرایند استخراج دشوارتر شود. با این کار، در اختیار گرفتن کنترل بیش از نیمی از شبکه برای هکرهایی که قصد نفوذ در آن را دارند تقریباً غیر ممکن می شود.

ثبات شبکه 

طبیعی است که با افزایش روز افزون تعداد ماینرها، مقدار زمان مورد نیاز برای استخراج یک بلوک در بلاک چین کاهش پیدا کند و تعادل شبکه بر هم بریزد. این اتفاق از قبل در طراحی بلاک چین پیش‌بینی و سختی شبکه برای جلوگیری از این اتفاق طراحی شده است. به واسطه‌ی این پارامتر، سعی می‌شود مقدار زمانی که برای استخراج یک بلوک لازم است، ثابت نگه داشته شود و بدین ترتیب، ثبات شبکه حفظ می‌شود.

سختی استخراج

هرچقدر که سختی افزایش پیدا کند، دستگاه‌های ماینر به سخت افزار قدرتمندتری نیاز دارند. به همین علت است که در استخراج بیت کوین پس از مدتی، دستگاه‌های CPU,GPU,FPG از رده خارج و سخت افزار ASIC که قدرت بیشتری دارد جایگزین شد.

احساسات بازار

افزایش سختی شبکه به عنوان معیاری از احساسات مثبت در بازار ارز دیجیتال در نظر گرفته می‌شود؛ زیرا نشان می‌دهد که ماینرها برای تأمین امنیت شبکه، هزیده‌ی زیادی پرداخت می‌کنند. بنابراین احساساتشان در  مورد رشد بیت کوین مثبت است و به بازدهی این مقدار امید دارند.

سختی شبکه چطور کار میکند؟

از آنجا که دستگاه‌های ماینر با حدس‌های تصادفی سعی در حل معادلات پیچیده‌ی ریاضی برای استخراج بلوک‌های جدید دارند، با افزایش تعداد این دستگاه‌ها، مدت زمان کمتری برای حدس و یافتن پاسخ‌های صحیح مورد نیاز خواهد بود. در نتیجه برای اینکه این اتفاق نیفتد و توجیه زمانی لازم برای ماین کردن بلوک‌ها در شبکه‌ی بلاک چین باقی بماند، باید با تغییر سختی شبکه این زمان را حفظ کرد.

کار دستگاه‌های ماینر این است که مقادیر کمتر از یک هدف خاص برای هر بلوک را پیدا کنند و با این کار به استخراج آن بلوک کمک کنند.

شبکه‌ی ارزهای دیجیتال این مقدار هدف برای هر بلوک را تعیین می کند و ماینرها با حدس‌های تصادفی، آن را کشف می‌کنند. با تغییر عدد هدفی که دستگاه‌های ماینر باید آن را حدس بزنند، سختی شبکه افزایش می‌یابد. این کار با افزودن تعداد صفر به ابتدای هش‌های هدف انجام می‌شود.

چرا عدد سختی شبکه مدام تغییر می‌کند؟

هر ارز دیجیتال دارای میانگین زمان از پیش تعیین شده برای یافتن بلوک است که توسط یک شبکه مدیریت می‌شود. اگر تعداد ماینرها افزایش یابد، هش ریت شبکه افزایش می یابد. در نتیجه، زمان یافتن بلوک کمتر از مقدار از پیش تعیین شده می‌شود.

در این شرایط، شبکه به تدریج دشواری خود را افزایش می‌دهد، یعنی دشواری مسئله‌ی محاسباتی که ماینرها برای دریافت پاداش باید حل کنند، بالا می‌رود. سختی شبکه تا وقتی که مدت زمان یافتن بلوک به مقدار از پیش تعیین شده برسد، به افزایش خود ادامه خواهد داد.

زمانی که تعداد ماینرها کاهش می‌یابد، همین اتفاق می‌افتد. وقتی ماینرها شبکه را ترک می‌کنند، هش ریت شبکه کاهش می‌یابد. ماینرها برای یافتن یک بلوک به زمان بیشتری نیاز دارند. بنابراین شبکه دشواری خود را کاهش می‌دهد و در نتیجه حل مسئله را آسان تر می‌کند.

کدام ارزهای دیجیتال سختی شبکه استخراج دارند؟

همان طور که در بالا ذکر شد، فقط شبکه‌هایی که با الگوریتم اثبات کار فعالیت می‌کنند، سختی شبکه دارند؛ به عبارت دیگر امکان استخراج ارز دیجیتال، فقط در این شبکه‌ها وجود دارد.

از مهم‌ترین این شبکه‌ها می‌توان به بیت کوین، اتریوم و مونرو اشاره کرد. در ادامه، به طور مختصر به هر یک از این شبکه‌ها اشاره می‌کنیم.

بیت کوین

شبکه‌ی بیت کوین از معروف‌ترین و اصلی‌ترین شبکه‌هایی است که با الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) فعالیت می‌کند. ماینرهای زیادی در این شبکه فعال هستند و بنابراین سختی شبکه‌ی بیت کوین مدام در حال تغییر است.

رابطه سختی شبکه با قیمت بیت کوین

سختی شبکه و قیمت بیت کوین با هم ارتباط مستقیم و تنگانگی دارند. اگر قیمت بیت کوین بالا برود، استخراج سود بیشتری خواهد داشت، بنابراین افراد بیشتری ماین می‌کنند و عدد این معیار را بالا می‌برد.

اگر قیمت پایین بیاید، برخی از ماینرها متوجه می‌شوند که پاداش شبکه دیگر نمی‌تواند هزینه‌ی برق مصرفی آنها را تأمین کند. بنابراین به احتمال زیاد دستگاه ماینر را خاموش خواهند کرد. در نتیجه سختی شبکه کاهش پیدا می‌کند. 

_{نمودار سختی شبکه بیت کوین در سه ماهه گذشته (دسامبر 2022 الی فوریه 2023)، منبع: سایت coinwarz}

همانطور که در نمودار بالا ملاحظه می‌کنید، در پایان سال 2022 و آغاز سال 2023، با افزایش قیمت بیت کوین، سختی شبکه به صورت پله‌ای بالا رفته است.

اتریوم

سابقاً شبکه‌ی اتریوم یکی از بهترین شبکه‌ها برای استخراج محسوب می‌شد. اما در سپتامبر 2022، آپدیت مرج اتریوم یا Ethereum Merge در دو مرحله‌ انجام شد و در آن الگوریتم اجماع اثبات کار یا POW در شبکه بلاک چین اتریوم به الگوریتم اثبات سهام یا POS تغییر پیدا کرد. این یعنی دیگر کسی نمی‌تواند در شبکه‌ی Ethereum استخراج ارز دیجیتال انجام دهد، بنابراین سختی شبکه و محاسبه آن دیگر برای اتریوم مطرح نیست.

ماینرهای شبکه‌ی اتریوم، پس از آپدیت مرج به کسب درامد از استیک اتریوم روی آورده‌اند؛ زیرا پاداش استیکینگ مشابه پاداش ماینری است.

اتریوم کلاسیک

سختی شبکه اتریوم کلاسیک در پایین ترین سطح سه ماه گذشته (از ژانویه 2023 تاکنون) قرار دارد.

_{نمودار یکساله سختی شبکه اتریوم، منبع: سایت 2miners}

این معیار تا آگوست 2022، در محدوده‌ای ثابت قرار داشت، اما با نزدیک‌ترین به آپدیت مرج اتریوم یک جهش را ثبت کرده است. این نشان از مهاجرت ماینرهای اتریوم به این شبکه دارد، پس از ماه سپتامبر، این روند رو به کاهش گذاشت و در حال حاضر، در 1.5p،  پایین‌ترین نقطه نسبت به سپتامبر 2022 قرار دارد.

مونرو

سختی شبکه مونرو یک مقدار عددی برای استخراج این ارز دیجیتال است. در واقع ماینرها برای یافتن یک بلوک جدید در شبکه‌ی مونرو باید معادلات پیچیده‌‌ای را حل کنند. سختی حل این معادلات، بستگی به تعداد ماینرها دارد. هر چه تعداد ماینرها بیشتر باشد، سختی شبکه مونرو نیز بیشتر می‌شود. به عبارت دیگر، هرچه ماینرهای بیشتری مونرو را استخراج کنند، یافتن بلوکی که باید به آن پاداش داده شود دشوارتر است. 

_{نمودار سختی شبکه مونرو در سه ماهه گذشته (دسامبر 2022 الی فوریه 2023)- منبع: سایت Coinwarz}

آموزش محاسبه سختی استخراج یا Difficulty

سختی شبکه می‌تواند به سرعت تغییر کند. اما آیا فقط می‌تواند افزایش یابد؟ آیا فرمولی برای محاسبه یا پیش‌بینی آن وجود دارد؟

در هر بلاک چین، پس از این که ظرفیت یک بلوک پر و آن بلوک بسته می‌شود، یک مهر یا برچسب زمانی روی آن می‌خورد. به ازای تعداد معینی از بلوک‌های استخراجی، مهرهای زمانی با یکدیگر مقایسه می‌شوند. اگر مدت زمان استخراج کمتر از مدت زمان تعریف شده باشد، برطبق فرمول، سختی شبکه نیز افزایش پیدا می‌کند. در ادامه، با توضیح فرمول سختی شبکه بیت کوین، نحوه محاسبه‌ی این پارامتر را به صورت عملی توضیح می‌دهیم.

محاسبه سختی شبکه بیت کوین

وقتی ساتوشی ناکاموتو بلوک پیدایش (اولین بلوک بیت کوین) را  ایجاد می‌کرد، سختی شبکه‌ی بیت کوین را برابر با عدد 1 قرار داد.

$ bitcoin-cli getblockhash 0
000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f

$ bitcoin-cli getblockheader 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
{
  ...
  "height": 0,
  ...
  "bits": "1d00ffff", "difficulty": 1,
  ...
}

بنابراین سختی شبکه بیت کوین هرگز نمی تواند کمتر از 1باشد. این پارامتر طوری برنامه‌ریزی شده است که مدت زمان استخراج تعداد 2016 بلوک، دو هفته طول بکشد. بنابراین به ازای هر 2016 بلوک، مُهرهای زمانی بلوک‌ها با یکدیگر مقایسه می‌شوند تا مشخص شود چه مقدار زمان برای یافتن این 2016 بلوک‌ طول کشیده است و این زمان در فرمول با حرف "T" نمایش داده می‌شود.

برای بدست آوردن این زمان دو هفته، باید عدد 2016 را در 10 که مقدار دقیقه‌ی لازم برای استخراج هر بلوک است، ضرب کنیم که حاصل آن عدد 20160 دقیقه، معادل دو هفته است. اگر متغییر T برابر با دو هفته نباشد، یعنی از آن بیشتر یا کمتر باشد، سختی شبکه تغییر پیدا می‌کند. به طور مثال، ممکن است تعداد ماینرها در یک بازه‌ی زمانی، با شیب تندتری افزایش یابد که موجب کوتاه شدن این مدت دو هفته‌ای و در نتیجه افزایش سختی خواهد شد.

حال بیایید باهم یک مثال در خصوص سختی شبکه حل کنیم تا بیشتر با این موضوع آشنا شویم:

بسته به اینکه یافتن بلوک های 2016 ام کمتر یا بیشتر از 2 هفته طول بکشد، دشواری می تواند افزایش یا کاهش یابد. به طور کلی، پس از کاهش هش ریت شبکه، دشواری کاهش می یابد.

به عنوان مثال، اگر استخراج یک بلوک از بیت کوین 10 روز طول بکشد، T< 14 به این معنی است که سختی شبکه بیت کوین 2 روز کمتر از زمان پیش‌بینی شده است، بنابراین 40٪ افزایش می‌یابد.

اگر ضریب تصحیح بزرگتر از 4 (یا کمتر از 1/4) باشد، به جای آن از 4 یا 1/4 استفاده می شود تا از تغییر بیش از حد و ناگهانی جلوگیری شود.

یک اشکال در پیاده سازی این فرمول وجود دارد که به دلیل آن، گاهی اوقات محاسبه بر اساس زمان یافتن آخرین بلوک های 2015 به جای 2016 انجام می‌شود. رفع این مشکل به هارد فورک نیاز دارد و بنابراین فعلاً به تعویق افتاده است.

نتیجه گیری

در پایان باید بدانیم که سختی شبکه یک معیار از پیش تعیین شده است و مقدار آن برای هر شبکه تفاوت دارد. این پارامتر در زمان برنامه‌نویسی بلاک چین توسط طراحانش تعیین می‌شود. یکی از مهمترین عوامل تعیین این مقدار، تعداد کل بلوک‌های قابل استخراج در شبکه‌ی یک ارز دیجیتال است.

اگرچه افزایش سختی برابر با دشوارتر شدن استخراج هر بلوک برای ماینرها خواهد بود، اما اگر این تغییر رخ ندهد، فرآیند استخراج دیگر توجیهی نخواهد داشت چرا که با افزایش تعداد ماینرها، بلوک‌های باقیمانده در مدت کوتاهی استخراج شده و این باعث تولید بی‌رویه‌ی آن ارز دیجیتال و تورم و یا کاهش ارزش آن ارز به دلیل فراوانی خواهد شد. ارزهای دیجیتال دیگری از جمله اتریوم، مونرو، زی کش و گرین نیز دارای سختی شبکه هستند.

سؤالات متداول (FAQ)

شما می‌توانید سؤالات خود را در بخش نظرات ثبت کنید.