Blockchain في سبع خطوات: كيف يعمل التعدين وكيف تتم معالجة المعاملات

تساءلت يوما كيف يعمل التعدين في blockchain ، أو كيف يتم تأكيد المعاملات و تضاف إلى blockchain؟ انا ايضا ولكن نظرًا لحقيقة أنني لم أواجه شرحًا واضحًا ويمكن الوصول إليه خطوة بخطوة لهذه العملية ، فقد قررت أن أكتبها بنفسي. لذلك ، أقدم لكم نتيجة بحثي حول موضوع كيفية معالجة المعاملات على blockchain. وفي سبع خطوات فقط.

الخطوة 1: المستخدم ، الذي يعتزم إرسال شخص معين مبلغ معين في العملة المشفرة أو الرمز المميز ، يؤكد المعاملة في تطبيق محفظته.

الخطوة 2: ثم يتم إرسال المعاملة عن طريق التطبيقمحفظة لشبكة blockchain المقابلة. هناك ، تقع في "مجموعة المعاملات غير المؤكدة" ، حيث سيتم تحديد موقعها حتى يلتقطها أحد عمال المناجم (الشخص الذي يقوم بالتعدين). مثل هذا التجمع عبارة عن مجموعة من المعاملات غير المؤكدة في انتظار المعالجة. في معظم الأحيان ، يتم جمع المعاملات غير المؤكدة ليس في مجموعة عملاقة واحدة ، ولكن في مجمعات محلية صغيرة مقسمة.

الخطوة 3: عمال المناجم عبر الإنترنت (تسمى أحياناالعقد أو العقد ، ولكن هذا لا يختلف تمامًا عن عمال المناجم!) ، حدد المعاملات من المجمعات وجمع "كتلة" جديدة منها. كتلة ، في الواقع ، هي مجموعة من المعاملات (في هذه المرحلة من الوقت من المعاملات لا تزال غير مؤكدة) ، بالإضافة إلى البيانات الوصفية الإضافية. كل عامل منجم يجمع كتلة المعاملات الخاصة به. يمكن أن تضاف نفس المعاملات من قبل عمال المناجم مختلفة لبناتهم.

مثال: النظر في اثنين من عمال المناجم ، عامل منجم A و B. قد يقرر كل من هؤلاء العمال تضمين بعض المعاملات X في القطع الخاصة بهم. كل blockchain لها قيودها الخاصة على الحد الأقصى لحجم الكتلة. في Bitcoin blockchain ، يبلغ الحد الأقصى لحجم الكتلة 1 ميغابايت (MB) من البيانات. قبل إضافة معاملة إلى الكتلة ، يتعين على عامل المناجم التحقق مما إذا كانت الصفقة تلبي متطلبات التنفيذ وفقًا لسجل المعاملة في blockchain. إذا كان هناك ما يكفي من المال على رصيد محفظة المرسل وفقًا لسجل معاملة blockchain الحالي ، فسيتم اعتبار المعاملة صالحة ويمكن إضافتها إلى الحظر. إذا أراد مالك Bitcoin تسريع عملية معالجة معاملاته ، فيمكنه تقديم مكافأة أعلى مقابل التعدين. في هذه الحالة ، كقاعدة عامة ، سيخصص عمال المناجم أولوية أعلى لهذه المعاملة مقارنة بالآخرين ، بسبب إمكانية الحصول على مكافأة أكبر لعملية التعدين.

الخطوة 4: عن طريق اختيار المعاملات وإضافتها إلى حظرك ،عمال المناجم وبالتالي إنشاء كتلة من المعاملات. لكي تتم إضافة كتلة فيما بعد إلى blockchain (مما يعني أن جميع العقد في blockchain ستقوم بتسجيل المعاملات في هذه الكتلة) ، تحتاج الكتلة أولاً إلى توقيع يسمى أيضًا "إثبات العمل" (Eng. Proof-of العمل أو PoW). يتم إنشاء هذا التوقيع عن طريق حل مشكلة رياضية معقدة للغاية ، وهي فريدة من نوعها لكل مجموعة من المعاملات. تتوافق الكتل المختلفة مع المشكلات الرياضية المختلفة ، بحيث يعمل كل عامل منجم على حل لمشكلته ، فريد من نوعه في الكتلة التي قام بتكوينها. جميع المهام هي نفس الصعوبة في حلها. في حل هذه المشكلة الرياضية ، يتم إنفاق القوى الحسابية الكبيرة (وبالتالي ، كمية كبيرة من الكهرباء). يمكنك مقارنة ذلك بإجراء حسابات على آلة حاسبة ، فقط في هذه الحالة يكون كل شيء أكثر تعقيدًا ويتم على جهاز كمبيوتر شخصي. هذه العملية تسمى مينينجن. إذا كنت تريد معرفة المزيد حول مافيما يتعلق بالمشكلات الرياضية التي يتعين عليك حلها في هذه العملية (في الواقع ، ليس الأمر صعبًا للغاية) ، فالرجاء مواصلة القراءة. خلاف ذلك ، إذا كنت بحاجة إلى مادة "أسهل" ، فانتقل على الفور إلى "الخطوة 5".

***

التعدين ، المعروف أيضًا باسم التجزئة (خوارزمية توافق إثبات العمل)

المشكلة الرياضية التي يجب حلهاكل عامل منجم ، عند محاولة إضافة كتلة إلى blockchain ، هو العثور على كمية التجزئة (وتسمى أيضا التوقيع الرقمي) للبيانات الموجودة في هذه الكتلة. علاوة على ذلك ، يجب أن يبدأ التوقيع بعدد معين من الأصفار المتتالية. يبدو مهمة صعبة للغاية ، أليس كذلك؟ في الواقع ، كل شيء ليس معقدًا جدًا. اسمحوا لي أن أحاول شرح ذلك بطريقة مبسطة.

قبل المتابعة ، من المهم أن تعرف ما هي دالة التجزئة. بعبارات بسيطة ، فإن دالة هاش هي مشكلة رياضية بالغة الصعوبة من الصعب أن تقررلكن الجواب الذي تلقاه هو جدا فقط تحقق من.

تأخذ وظيفة التجزئة سلسلة الإدخال ،يتكون من أرقام وحروف (أي ، بالمعنى الحرفي للكلمة ، سلسلة من الحروف العشوائية والأرقام و / أو الأحرف) وتحويلها إلى سلسلة جديدة مكونة من 32 حرفًا تتكون من عشوائي الحروف والأرقام. هذه السلسلة المكونة من 32 حرفًا هي كمية التجزئة. إذا تغير أي رقم أو حرف في سطر الإدخال ، فسيتم تغيير مقدار التجزئة أيضًا بشكل عشوائي. ومع ذلك ، فإن نفس خط الإدخال دائما سوف الإخراج لديها نفس كمية التجزئة.

الآن نضع في اعتبارنا أن البيانات في الداخلكتلة هي الإدخال للتجزئة (نفس صف البيانات). نتيجة لمعالجة هذا الإدخال باستخدام دالة هاش ، نحصل على مجموع التجزئة (سلسلة مكونة من 32 حرفًا). تنص قواعد البيتكوين blockchain على أنه يمكن فقط إضافة تلك الكتل إلى blockchain التي تبدأ توقيعاتها (كمية التجزئة) بعدد معين من الأصفار. ومع ذلك ، يكون صف الإخراج الذي تم إنشاؤه دائمًا عشوائيًا لصفوف مختلفة من البيانات في الإدخال. ولكن ماذا لو كان سطر البيانات الخاص بالكتلة نتيجة للمعالجة بواسطة دالة التجزئة لا يعطي توقيعًا (مبلغ التجزئة) عند الإخراج ، بدءًا من هذا العدد المحدد من الأصفار المتتالية؟ لذلك هذا هو السبب في أن عمال المناجم يضطرون لتغيير جزء من البيانات بشكل متكرر من كتلة ، ودعا "مناسبة حالية"(المهندس. نونس). في كل مرة يغير فيها عامل التعدين الأسماء ، يستلزم ذلك تغييرًا بسيطًا في تخطيط بيانات الكتلة. وعندما تتغير بنية البيانات داخل الكتلة (أي بيانات الإدخال الخاصة بها) ، فإن توقيعها (أو بيانات الإخراج الخاصة بها) تتغير أيضًا. لذلك ، في كل مرة يتغير فيها أسماء الكتلة ، تتلقى هذه الكتلة توقيعًا عشوائيًا جديدًا.

يتم تكرار هذا الإجراء لتغيير nonseعمال المناجم عدد لا حصر له من المرات ، حتى في النهاية يتعثرون بطريق الخطأ على خط الانتاج الذي يلبي متطلبات توقيع كتلة (عدد معين من الأصفار في البداية). فيما يلي مثال يوضح هذه العملية. يستخدم المثال سبعة أصفار ، لكن عدد الأصفار يعتمد في الواقع على تعقيد الكتلة في blockchain. يعد تعقيد الكتلة موضوعًا أكثر تقدمًا إلى حد ما ، لذلك أقترح عليك أن تتعرف عليه لاحقًا.

هذه هي الطريقة التي يجب أن ينظر عمال المناجمتوقيع مناسب للكتلة الخاصة بك ، وهذا هو أيضًا السبب الذي يتطلب الكثير من القدرة الحاسوبية لحل هذه المشكلة الرياضية. التكرار عبر الكثير من الأرقام غير في محاولة لتخمين الرقم الصحيح يستغرق الكثير من الوقت وقوة الحوسبة كبيرة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه مع نمو قوة التجزئة (عدد عمال المناجم) في blockchain ، سيزداد تعقيد المشكلة الرياضية أيضًا ، مما يستلزم زيادة في متوسط ​​تكلفة الكهرباء المطلوبة لحل الكتلة (يمكن العثور على المزيد حول هذا الموضوع هنا). أنتم زملاء رائعون إذا قرأت هذه النقطة! دعنا نواصل والانتقال إلى الخطوة 5.

ملاحظة: في الواقع ، لا يتم تعريف هذه العملية على أنها مشكلة رياضية ، ولكنها بالأحرى شيء محدد - تقوم أجهزة الكمبيوتر بعمليات محددة مسبقًا على رقم لمعرفة ما إذا كانت النتيجة هي بالضبط ما هو مطلوب.

***

الخطوة 5: يقوم عامل المناجم ، أول من وجد توقيعًا يلبي متطلبات كتلته ، ببث هذه الكتلة وتوقيعها لجميع عمال المناجم الآخرين.

الخطوة 6: عمال المناجم الأخرى تحقق الآن من الشرعيةالتواقيع ، أخذ سلسلة البيانات الخاصة بالكتلة المترجمة وتقسيمها للتحقق مما إذا كان مبلغ التجزئة الناتج ينتج فعليًا عن التوقيع المتضمن في الكتلة مع العدد الصحيح من الأصفار (تذكر ، نعم؟ - من الصعب أن تقررلكن سهل تحقق من). إذا كان التوقيع صالحًا ، فسوف يؤكد جميع عمال المناجم الآخرين أصالته ويوافقون على أنه يمكن إضافة هذه الكتلة إلى blockchain (أي أنها ستصل إلى توافق ، بمعنى آخر ، سيتفق الجميع مع بعضهم البعض - وهذا هو المكان الذي يأتي منه مصطلح خوارزمية الإجماع). مصطلح "إثبات العمل" يتبع هذا. التوقيع هو بالتحديد "الدليل" المطلوب على أن العمل قد تم (تم استخدام الطاقة الحاسوبية). الآن يمكن إضافة الكتلة إلى blockchain وإرسالها إلى جميع العقد الأخرى في الشبكة. سيقوم هؤلاء ، بدورهم ، بقبول الحظر وحفظه ، مع إضافة المعاملات إلى بياناتهم ، بشرط أن يتم تنفيذ جميع المعاملات داخل هذه الكتلة وفقًا للتاريخ المسجل في blockchain.

الخطوة 7: بعد إضافة الكتلة إلى السلسلة ،جميع الكتل الأخرى التي ستتم إضافتها بعد اعتبارها "تأكيدًا" لهذه الكتلة. على سبيل المثال ، إذا تم تضمين المعاملة الخاصة بي في المربع 502 وكان طول blockchain 507 ، فهذا يعني أن معاملتي تحتوي على 5 تأكيدات (507-502). يُطلق على هذا التأكيد ، لأنه في كل مرة يتم فيها إضافة كتلة جديدة بعد ملكيتك ، يصل blockchain مرة أخرى إلى توافق في الآراء حول تاريخ المعاملات بأكمله ، بما في ذلك معاملتك وحظرتك. يمكنك أيضًا القول أنه في الوقت الحالي ، أكدت blockchain معاملتك 5 مرات. تعتمد Etherscan أيضًا على هذا عندما تعرض لك التفاصيل التفصيلية لمعاملتك. كلما زادت تأكيدات معاملتك (بمعنى آخر - كلما كانت الكتلة الخاصة بك أعمق في السلسلة) ، كلما كان من الصعب على المهاجمين استبدالها (المزيد حول كيفية عمل ذلك ، يمكنك قراءتها هنا). بعد إضافة كتلة جديدة إلى blockchain ، يحتاج جميع عمال المناجم إلى البدء من جديد من "الخطوة 3" وتشكيل كتلة معاملة جديدة. لا يمكن أن يستمر عمال المناجم (في الواقع ، يمكنهم ذلك ، لكن هذا يتجاوز إلى حد ما نطاق الموضوع الذي تمت مناقشته في هذه المقالة) لتقليص نفس الكتلة ، بمعنى آخر ، حل المشكلة - نفس الكتلة التي عملوا عليها لسببين:

أولا: قد تحتوي على المعاملات التي كانتتم التأكيد عليه بواسطة آخر كتلة تم إضافتها بالفعل إلى blockchain (تذكر أنه يمكن لعمال المناجم المختلفين تحديد / تضمين نفس المعاملة (المعاملات) في الكتلة التي يقررونها). قد يتم إبطال أي من هذه المعاملات ، إذا بدأت مرة أخرى ، لأنه قد يكون هناك بالفعل أموال غير كافية على رصيد محفظة المرسل.

والثاني: يجب أن تضيف كل كتلة كمية تجزئة (توقيع)آخر كتلة تضاف إلى blockchain في بياناتها الوصفية. هذا هو ما يجعل blockchain blockchain (سلسلة كتلة). إذا استمر عامل المناجم فجأة في استخراج نفس الكتلة التي كان يعمل عليها بالفعل ، فسوف يلاحظ عمال المناجم الآخرون أن كمية التجزئة الخاصة به لا تتطابق مع الكمية التي تم إضافتها في الكتلة الأخيرة ، وبالتالي ، يتم رفض هذه الكتلة.

</ P>