هش ریت یا نرخ هش در بلاک چین ارز دیجیتال بیت کوین به چه معنا است؟

هش ریت (Hash Rate) یا نرخ هش معیاری برای مشخص کردن سرعت یک دستگاه حین شرکت در فرآیند استخراج ارز دیجیتال است. در ادامه بیشتر با قدرت هش دستگاه ماینر و شبکه‌های رمز ارزی آشنا خواهیم شد.

منظور از هش ریت به طور ساده، سرعتی است که بر اساس آن یک سیستم کامپیوتری عملیات هشینگ را انجام می‌دهد. در یکی از مطالب قبلی به طور مفصل درباره Hashing صحبت کردیم، پس بهتر است برای درک کامل این عملیات و کاربرد آن به مطلب زیر مراجعه کنید. در حال حاضر کافی است بدانید هشینگ فرآیند ایجاد یک خروجی با اندازه ثابت از یک ورودی، بر اساس یک تابع ریاضی است.

هش ریت در مبحث کریپتوکارنسی و بیت کوین

در زمینه بیت کوین و رمز ارزها، نرخ هش نشان‌دهنده کارایی و عملکرد یک دستگاه ماینر طی عمل ماینینگ یا همان استخراج است. ماینینگ به عنوان فرآیند اصلی و هسته‌ای رمز ارزهای مبتنی بر سیستم اثبات کار، شدیدا متکی بر فرآیند هشینگ است. به همین دلیل بالا بودن هش ریت استخراج‌کننده از اهمیت زیادی برخوردار است.

در چارچوب رمز ارزها، نرخ هش سرعت یک ریگ ماینینگ برای محاسبه یک هش بلاک قابل قبول را نشان می‌دهد. برای درک بهتر این موضوع، بهتر است نگاهی به مطلب زیر داشته باشید.

به طور خلاصه، فرآیند استخراج شامل بی‌شمار مرتبه هشینگ تا رسیدن به جوابی قابل قبول است. پروتکل شبکه بیت کوین یا دیگر رمز ارزها مقدار مشخصی به عنوان جواب قابل قبول در نظر نگرفته و یک بازه قانونی اعلام می‌کند. وقتی مجموعه‌ای از تراکنش‌های خرید یا فروش بیت کوین داخل یک بلاک قرار گرفت، ماینر تا وقتی که یک هش معتبر برای آن بلاک پیدا کند، به هشینگ ادامه می‌دهد. حال هر چه قدر نرخ هش یا همان هش ریت دستگاه ماینر بالاتر باشد، سریع‌تر از بقیه این تست‌های پیاپی را انجام داده و زودتر به پاسخ صحیح می‌رسد. در نتیجه جایزه را از آن خود خواهد کرد.

اما منظور از جواب معتبر یا قابل قبول چیست؟ به دلایل مختلف، که در مطلب استخراج بیت کوین به آن‌ها اشاره کردیم، فرآیند ماینینگ دشوار طراحی شده و توان پردازشی و محاسباتی بسیار بسیار زیادی نیاز دارد. علت، نیاز به هشینگ مستمر دیتا (بلاک حاوی تراکنش‌ها) است. برای سخت شدن فرآیند که نیاز به هش ریت بالا را ایجاد می‌کند، محدودیتی برای هش‌های قابل قبول در نظر گرفته شده که شامل وجود تعدادی صفر در ابتدای جواب است. پس تا زمانی که جواب پایین‌تر از مقداری تعیین شده توسط پروتکل قرار نگیرد، قابل قبول نیست.

استخراج‌کننده، در هر مرتبه تلاش یک دیتای بی‌ارزش به بلاک اضافه و مجددا فرآیند هشینگ را اجرا می‌کند، بلکه جوابی قابل قبول حاصل شود. دلیل نیاز به این کار قطعی بودن هشینگ است؛ تا زمانی که ورودی تغییر نکند، خروجی تغییر نخواهد کرد. تصور کنید خروجی یک تابع Hashing برابر 256 بیت است. وقتی از روی اجبار پروتکل شبکه، باارزش‌ترین خانه آن صفر می‌شود، احتمال یافتن جواب درست شدیدا کاهش پیدا خواهد کرد. با ورود کاربران جدید به شبکه، پروتکل به وسیله افزایش تعداد صفرهای ابتدای جواب‌های صحیح، ماینینگ و در نتیجه رقابت بین استخراج‌کنندگان را دشوارتر می‌کند.

مشخص شدن پیروز میدان بر اساس نرخ هش

فرآیندی که تا اینجا خیلی ساده بررسی کردیم، از آن چه تصور می‌کنید سنگین‌تر است. به همین دلیل دستگاه‌های ماینر سودآور چند ده و شاید چند صد میلیون تومان قیمت داشته و از طرفی برق را می‌بلعند! هر ریگ ماینینگ که هش ریت بالاتری داشته باشد، طبیعتا تعداد هشینگ‌های بیشتری در یک واحد زمانی مشخص انجام خواهد داد. پس شانس بیشتری برای یافتن سریع‌تر یک جواب صحیح و کسب جایزه استخراج دارد. نرخ هش رابطه مستقیمی با سودآوری یک ماینر یا یک استخر ماینینگ دارد.

معمولا هش ریت به صورت تعداد هش بر ثانیه (h/s) اندازه‌گیری می‌شود. با توجه به بالا بودن تعداد اعمال در ثانیه توسط دستگاه‌های استخراج‌کننده، پشت عدد پیشوندی در قالب مگا، گیگا یا حتی ترا آورده می‌شود. به عنوان نمونه، یک شبکه بلاک چین که در هر ثانیه یک تریلیون Hash محاسبه می‌کند، دارای نرخ هش 1 تریلیون هش بر ثانیه (Th/s) است.

هش ریت چگونه محاسبه می‌شود و واحد آن چیست؟

واحد اندازه‌گیری هش ریت، هش بر ثانیه یا H/s است. برای مثال اگر Hash Rate یک دستگاه 60 هش بر ثانیه باشد، در هر ثانیه 60 هش متفاوت (پاسخ) را برای حل بلوک (حل معما) ارائه می‌کند. نرخ هش بیت کوین را با عباراتی همچون مگا، گیگا و ترا نشان می‌دهند. علت استفاده از این واحدها این است که عدد هش ریت بیت کوین بسیار بالاست. به همین دلیل برای نمایش آن از واحد مگا ( میلیون)، گیگا (میلیارد) و ترا (هزار میلیارد) استفاده می‌شود. مثال‌های نرخ هش را در زیر ملاحظه می‌کنید:

• 1KH/S = یک کیلو هش به معنی هزار هش در ثانیه است.
• 1MH/S = یک مگا هش به معنی یک میلیون هش در ثانیه است.
• 1GH/s = یک گیگا هش به معنی یک میلیارد هش در ثانیه است.
• 1TH/s = یک ترا هش به معنی هزار میلیارد هش در ثانیه است.

برای اینکه بدانید برای استخراج بیت کوین به چه قدرتی نیاز دارید، باید از ماشین حساب‌ نرخ هش استفاده کنید که برای این کار هم به اطلاعات زیر نیاز خواهید داشت:

• قدرت هش
• میزان برق مصرفی
• کارمزد استخر
• هزینه به ازای هر کیلو وات ساعت

با در نظر گرفتن موارد بالا مشخص می‌شود که درآمد روزانه شما از ماین کردن بیت کوین چقدر خواهد بود.

ارتباط بین هزینه برق، هش ریت و سختی شبکه با سود ماینرها

اگر به بخش استخراج و ماینینگ بیت کوین علاقه‌مند باشید، احتمالا یکی از سوال‌های شما ارتباط بین نرخ هش و سختی شبکه با سود ماینرها خواهد بود. در واقع سوال این است که با بالا رفتن هش ریت و سختی شبکه، سود ماینرها چه تغییری می‌کند؟ Hash Rate و سختی شبکه به طرق مختلف بر روی سودآوری ماین کردن و استخراج ارزهای دیجیتال اثر گذار است. برای نمونه، بیت کوین را در نظر بگیرید. زمانی که هش ریت شبکه افزایش یابد، به دنبال آن سختی شبکه افزایش می‌یابد و در نتیجه درآمد ماینرها کاهش می‌یابد.

هزینه برق چه تاثیری بر سودآوری استخراج دارد؟

در صنعت ماینینگ ارزهای دیجیتال، هزینه برق یکی از المان‌های مهم در محاسبه سودآوری است. برای مثال، یک دستگاه استخراج بیت کوین با هش ریت 12 تراهش بر ثانیه را در نظر بگیرید. با توجه به درجه سختی شبکه فعلی بیت کوین، این دستگاه به صورت تئوری در هر سال قادر به ماین کردن 0.318 بیت کوین است. اما برای محاسبه سود خالص آن، باید هزینه برق را هم در نظر گرفت. این مورد را کارایی ماینر می‌گویند.

هرچه هش ریت یک دستگاه افزایش یابد، هزینه برق مصرفی آن و در نهایت سودآوری آن کاهش می‌یابد. به طور کلی در زمان انتخاب ماینر، همواره بالاتر بودن نرخ هش دستگاه به معنی سودآور بودن آن نسبت به دیگر دستگاه‌ها نیست. در انتخاب دستگاه ماینر، همواره به کارایی آن توجه کنید.

سختی شبکه چه تاثیری بر سودآوری استخراج دارد؟

سختی شبکه، میزان دشواری فرآیند تولید یک بلاک جدید را به ما نشان می‌دهد. بنابراین هر چقدر سختی یک شبکه رمز ارزی بیشتر باشد، کار ماینرها هم سخت‌تر خواهد شد و برای تولید بلاک جدید به قدرت پردازشی بیشتری نیاز خواهد بود. به عبارتی دیگر، هر زمان سختی شبکه افزایش پیدا کند، معمولا سود ماینرها کمتر می‌شود.

هدف از داشتن درجه سختی متغیر در بلاک چین، پایدار کردن آن است. بسیاری از بلاک چین‌های اثبات کار سختی استخراج را با توجه به تعداد ماینرها (و قدرت پردازشی آنان) تنظیم کرده تا هر بلاک با فاصله زمانی نسبتا یکسانی پیدا شود.

زمان استخراج بیت کوین با لپ تاپ چقدر است؟

همانطور که در بالا اشاره شد، استفاده از لپ تاپ برای ماین کردن بیت کوین کاملا منسوخ شده است. اما شاید برایتان جالب باشد بدانید اگر فردی بخواهد با سیستم معمولی خود استخراج بیت کوین انجام دهد، چقدر زمان نیاز دارد. نرخ هش یک لپ تاپ را 48 در نظر بگیرید. به صورت تئوری برای استخراج یک بیت کوین در روز، به 16500 تراهش بر ثانیه نیاز داریم. این مقدار برابر 1,425,600,000 تراهش در روز است.

در نتیجه برای ماین یک بیت کوین در روز به 1,425,600,000,000,000,000,000 هش نیاز داریم. هش ریت لپ تاپ 48 هش بر ثانیه است. این دو عدد را باهم مقایسه کنید! با یک محاسبه ساده متوجه خواهیم شد که 343,750,000,000,000 روز لازم است تا مقدار هش لازم برای استخراج یک بیت کوین را با لپ تاپ تامین کنیم! محاسبات بالا نشان می‌دهد که چرا دیگر ماینینگ با استفاده از کامپیوترهای معمولی منسوخ شده است. همچنین دلیل استفاده از استخرهای ماینینگ، بالا بودن هش ریت شبکه است.

استخراح بیت کوین دیگر برای کاربران عادی ممکن نیست!

در اولین سال‌های ظهور Bitcoin، کاربران با کامپیوترهای خانگی و حتی لپ تاپ‌های عادی خود اقدام به ماینینگ و تامین امنیت شبکه می‌کردند. در ابتدا پاداش تکمیل هر بلاک 50 واحد BTC بود. آن‌ها سپس با هدف افزایش سودآوری، به قدرتمندتر کردن دستگاه‌های خود رو آوردند. در هر صورت استخراج فرآیندی رقابتی است و ماینر دارای هش ریت بالاتر، شانس بسیار بالاتری نیز دارد.

ارتقای دستگاه‌های استخراج‌کننده به افزایش نرخ هش منجر شد. اکنون نیاز به یک ارتقای اساسی دیگر حس می‌شد. در اینجا ایده محول کردن وظیفه هشینگ روی دوش پردازشگر گرافیکی مطرح شد. کارت‌های گرافیک (GPU) در مقایسه با پردازنده‌های عادی (CPU) قدرت پردازشی بسیار بسیار بالاتری دارند. کاربران برای حداکثر کردن سودآوری، شروع به ساخت دستگاه‌های ماینر با تعدادی کارت گرافیک کردند. هش ریت شبکه بیت کوین باز هم افزایش پیدا کرد.

پله پیشرفت بعدی مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر (FPGA) بود. این یک مدار مجتمع طراحی شده برای پیکربندی بعد از ساخت به شمار می‌رود. از آن جایی که یک دستگاه ماینر ساخته شده با FPGA صرفا استخراج کریپتوکارنسی انجام داده و کاربرد دیگری ندارد، کارایی آن در مقایسه با دستگاه‌های دو نسل قبل شدیدا افزایش پیدا کرده بود. یکی دیگر از مزیت‌های بزرگ آن، کاهش مصرف برق در عین افزایش هش ریت بود. برای مقایسه باید بدانید یک GPU با هش ریت 600 مگاهش بر ثانیه دارای مصرف برق 400 وات برق است، ولی این مقدار برای یک FPGA استاندارد دارای نرخ هش 826 مگاهش بر ثانیه، به 80 وات کاهش می‌یابد! به لطف دستیابی به این مصرف انرژی بهینه، زمینه برای ساخت نخستین مزرعه‌های استخراج فراهم شد.

منظور از مزرعه، کنار هم قرار دادن تعداد زیادی دستگاه ماینر برای دستیابی به یک نرخ هش خارق‌العاده تحت یک مجموعه است. با ظهور مزارع استخراج بیشتر، کار برای کاربران خانگی که با یک کامپیوتر دارای چند GPU یا یک ماینر مبتنی بر FPGA فعالیت می‌کردند. بسیار سخت شد. آن‌ها برای رقابت با مزارع، دست به دست هم داده و استخرهای ماینینگ را ایجاد کردند. در یک ماینینگ پول تعدادی استخراج‌کننده قدرت پردازشی‌شان را تجمیع کردن و در قالب یک مجموعه کار می‌کنند. بعد از اهدای جایزه، هر نفر به ازای توان محاسباتی که در اختیار مجموعه قرار داده است بخشی از هدیه را دریافت خواهد کرد.

بعد از مدتی رقابت وارد فاز کاملا متفاوتی شد؛ زیرا دستگاه اسیک هش ریت بیت کوین زیر و رو کرد! یک ASIC، میکروچیپی طراحی و ساخته شده تنها برای استخراج BTC با سرعتی شدیدا بالا است. جالب است بدانید اگرچه یک اسیک ماینر تا صد برابر نرخ هش بیشتری دارد، اما همچنان در مقایسه با دستگاه‌های مبتنی بر فناوری قبلی، برق بسیار کمتری مصرف می‌کند! برخی متخصصان عقیده دارند اسیک، انتهای مسیر پیشرفت سخت افزارهای مخصوص بیت کوین ماینینگ است و حداقل در آینده‌ای نزدیک، فناوری بهتری ارائه نخواهد شد.

این روزها کاربران عادی با استفاده از اسیک ماینرها استخراج انجام داده و سرمایه‌داران نیز با استفاده از آن‌ها اقدام به ایجاد مزارع ماینینگ می‌کنند.

تاثیر نرخ هش بر امنیت شبکه بلاک چین چیست؟

Hash rate معیار بسیار خوبی برای ارزیابی سلامت یک شبکه بلاک چین است. برای مثال زمانی که هش ریت شبکه بیت کوین بالاتر رود، احتمال وقوع حمله 51 درصد بسیار کاهش می‌یابد. بالا بودن نرخ هش بیت کوین به این معناست که برای حمله به شبکه، باید تعداد بیشتری ماینر مشارکت داشته باشند. به عبارت دیگر، برای حمله به یک شبکه سالم، به قدرت پردازش بالاتری نیاز است. همین ویژگی در شبکه بیت کوین باعث شده تا رخنه به این شبکه بسیار دشوار شود و عملا این کار غیرممکن به نظر برسد.

اما تسلط بر هش پاور – Hash Power نکته نگران کننده‌ در شبکه بیت کوین است. برای تشریح این جمله به تحقیقی که در سال 2018 انجام شده مراجعه می‌کنیم. این تحقیق نشان می‌دهد که 80 درصد ماینینگ بیت کوین توسط شش گروه از ماینرها انجام می‌شود و پنج مورد از آن‌ها مستقیما توسط افراد یا شرکت‌های چینی اداره می‌شوند. این تحقیق نشان می‌دهد که قدرت قابل توجهی از شبکه بیت کوین توسط چینی ها تامین می‌شود.

هش ریت و توزیع فعلی شبکه بیت کوین چه میزان است؟

هش ریت شبکه بیت کوین با افزایش تعداد و قدرت ماینرهای آن به طور مستمر افزایش پیدا کرد و به عددی باورنکردنی طی سال‌های اخیر رسید. این مقدار برای Bitcoin در سال 2011، دو سال بعد از راه‌اندازی رسمی شبکه، برابر یک Th/s بود، اما دو سال بعد به هزار TH/s رسید! در اولین سال‌های شکل‌گیری شبکه، کاربران می‌توانستند حتی با لپ تاپ‌ها و کامپیوترهای خانگی نیز اقدام به استخراج BTC کنند، اما ظهور بازیگران قدرتمند عرصه را بر کاربران عادی تنگ‌‌ و در نهایت آن‌ها را از دور خارج کرد.

شرکت‌هایی با هدف دستیابی به نرخ هش بالاتر و کسب سود بیشتر، دستگاه‌هایی اختصاصی برای ماینینگ اختراع کردند. با ظهور اسیک ماینرها هش ریت شبکه بیت کوین شدیدا افزایش پیدا کرد، به طوری که استخراج برای کاربران عادی با کامپیوترهای خانگی عملا بی‌فایده شد. بد نیست بدانید در سال 2016 نرخ هش نتورک بیت کوین از 1 میلیون Th/s عبور کرد و یک سال بعد به ده میلیون Th/s رسید! بر اساس آخرین ارزیابی‌ها در نیمه سال 2019، این مقدار برابر شصت و هفت میلیون TH/s بوده است!

در روزهای پایانی سال میلادی 2022 (اواخر آذر 1401)، هش ریت شبکه Bitcoin در حوالی دویست و شصت میلیون TH/s قرار دارد. منابع مختلف میزان توزیع هش ریت بین کشورهای مختلف را اعلام کرده‌اند، اما از آن جایی که نمی‌توان به هر عدد و رقمی که در اینترنت پیدا می‌شود اعتماد کرد، در ادامه نتایج به دست آمده توسط مرکز تحقیقاتی اقتصاد جایگزین دانشگاه کمبریج (CCAF) را با شما به اشتراک می‌گذاریم. بر اساس آمار این مرکز تحقیقاتی، میانگین توزیع هش ریت شبکه بیت کوین تا ژانویه 2022 (دی 1400) به شرح زیر است:

• ایالات متحده:‌ 37.84 درصد
• چین: 21.11 درصد
• قزاقستان: 13.22 درصد
• روسیه: 4.66 درصد

در پایان بد نیست بدانید که علی‌رغم سهم کاهش یافته ایران در تازه‌ترین آمارها (0.12 درصد)، داده‌های ثبت شده در مرکز CCAF حاکی از آن است که در مارچ 2021 (اسفند 1399) تقریبا 7.5 درصد از کل هش ریت شبکه BTC در اختیار ایران بوده است!

رابطه هش ریت و قیمت بیت کوین

در گذشته معمولا هر زمان هش ریت شبکه BTC در حال افزایش بوده، قیمت بیت کوین هم در حال طی کردن یک روند صعودی بوده است. از طرف دیگر، کاهش هش ریت نیز به معنای کاهش علاقه ماینرها به استخراج بیت کوین و نشان دهنده افت قیمت است.

افزایش قیمت BTC در واقع پاداش ماینرها را بیشتر می‌کند و به همین خاطر است که معمولا با افزایش نرخ هش شبکه همراه می‌شود. اما زمانی که قیمت BTC و در نتیجه پاداش ماینر کاهش پیدا کند، افراد کمتری قادر به دریافت سود مناسب خواهند بود و ماینرهایی که به دنبال فروش آنی پاداش خود هستند و روی احتمال افزایش قیمت BTC در آینده حساب باز نمی‌کنند، به سراغ ارزهای دیگر خواهند رفت.

دلیل کاهش و افزایش هش ریت و نتایج آن چیست؟

کاهش و افزایش نرخ هش یک شبکه رمز ارزی به مواردی مانند میزان تقاضا برای ارز دیجیتال بومی آن، نوسان قیمت و تحولات کلی بازار کریپتو بستگی خواهد داشت.

برای مثال زمانی که الگوریتم اجماع اتریوم از اثبات کار به اثبات سهام تغییر پیدا کرد، ماینرهای پرتعداد این شبکه مجبور شدند به سراغ شبکه‌های رمز ارزی جایگزینی بروند که هم بر مبنای PoW فعالیت داشته، و هم با دستگاه‌های استخراج آنان سازگار باشند. به همین دلیل پس از بروزرسانی مرج اتریوم (The Merge)، یک افزایش ناگهانی در نرخ هش شبکه اتریوم کلاسیک و برخی بلاک چین‌های دیگر را شاهد بودیم. علاوه بر این، باید این موضوع را هم در نظر داشته باشید که بیشتر ماینرها به دنبال رسیدن به حداکثر مقدار سود ممکن هستند و هر لحظه ممکن است به شبکه متفاوتی مهاجرت کنند؛ به همین دلیل نرخ هش اکثر شبکه‌ها همواره با نوسان مواجه خواهد شد.

به طور کلی هر زمان هش ریت یک شبکه افزایش پیدا می‌کند، یعنی قیمت ارز دیجیتال آن هم افزایش پیدا کرده و ماینرهای بیشتری به دنبال استخراج آن هستند. در مقابل هر زمان نرخ هش کاهش پیدا می کند، یعنی قیمت رمز ارز مربوطه کاهش یافته و تعدادی از ماینرها به سراغ ارزهایی رفته‌اند که استخراج‌شان سود بیشتری به همراه دارد. البته فراموش نکنید که درجه سختی بلاک چین‌ها هم نقشی اساسی ایفا می‌کند و برای مثال بلاک چین بیت کوین اجازه نمی‌دهد استخراج واحدهای جدید BTC با سرعتی بیشتر از حد از پیش تعیین شده انجام شود. بنابراین در پایان به تعادلی میان پاداش و درجه سختی می‌رسیم که باعث می شود تعداد ماینرهای BTC بیش از حد زیاد نشود.

سخن پایانی

اگر بخواهیم معنی هش ریت را در یک جمله بیان کنیم، نرخ هش سرعت پردازش یک دستگاه ماینر است. با جمع زدن قدرت پردازشی همه آن‌ها، هش ریت شبکه بیت کوین یا هر شبکه رمز ارزی دیگر محاسبه می‌شود. استخراج ارزهای دیجیتال به معنی یافتن یک معمای ریاضی برای بلاک‌های حاوی تراکنش‌ها است. دستگاه‌های زیادی در سراسر دنیا برای یافتن سریع‌تر پاسخ صحیح این معما با یکدیگر رقابت می‌کنند. برگ برنده آن‌ها در این مسابقه هش ریت است.

ماینرها با هدف یافتن جواب این معما، در هر ثانیه بی‌شمار پاسخ متفاوت ارائه می‌کنند تا در نهایت یکی بر اساس قوانین پروتکل قابل قبول باشد. هرچه سرعت پردازش یک ماینر بالاتر باشد، در بازه زمانی کوتاه‌تر، پاسخ‌های بیشتری برای پیدا کردن هش شبکه ارائه می‌کند. به همین دلیل احتمال موفقیت آن ماینر افزایش پیدا می‌کند. پس نرخ هش یک دستگاه استخراج، مهمترین عامل دخیل در انتخاب آن خواهد بود، اما این تنها معیار خرید دستگاه استخراج نیست و باید به موارد دیگر نظیر مصرف برق هم توجه کرد.

تهیه شده در بیت 24