سختی شبکه یا Network difficulty، میزانی است که تعیین می کند چقدر طول می کشد که کاربران ماینینگ بتوانند بلوک های جدید معاملات را به شبکه بلاک چین بیفزایند. این میزان سختی، هر 2 هفته یکبار به روز می شود تا اطمینان حاصل شود که به طور متوسط 10 دقیقه طول می کشد تا یک بلوک جدید به بلاک چین افزوده شود. زیاد شدن یا کم شدن تعداد ماینرها در میزان تولید رمزارزها موثر است، بنابراین انعطاف‌پذیری شبکه در مقابل میزان استخراج بسیار ضروری است.

سختی شبکه، برای نشان دادن چگونگی یافتن هشی که پایین تر از هدف تعیین شده توسط سیستم باشد، نیز قابل استفاده است. شبکه بیت کوین یک سختی شبکه جهانی نیز دارد. بلوک های معتبر باید یک هش زیر این هدف داشته باشند. استخرهای معدن همچنین سختی مشارکت در استخر اختصاصی دارند که در حد پایینی از مشارکت تنظیم شده است. تشریح سختی شبکه مشکل به نظر می رسد، لذا بهتر است ابتدا با مفاهیم پایه در رمزارزهایی که قابل ماینینگ هستند آشنا شویم. البته در دوره آموزش ماینینگ به تشریح کامل تمام این موارد با زبان ساده پرداخته شده است.

ویدیو رابطه هش ریت با سختی شبکه چیست؟

لینک دانلود ویدیو با کیفیت HD

شبکه تولید بیت کوین چگونه کار می کند؟

یکی از توانایی ‌های رمزارزها که باعث شده مورد علاقه کاربران واقع شود، وجود بلاک چین ‌هایی است که این ارزهای رمزنگاری را حمایت می کنند.

شبکه های بلاک چین‌ غیرمتمرکز هستند یعنی هیچ نهاد یا موسسه مالی مشخصی بر آن نظارت و حاکمیت ندارد. بنابراین هر کاربری بدون آنکه به مجوزی احتیاج داشته باشد، می‌تواند برای کار وارد این شبکه ‌ها شود و هر زمان که خودش خواست از آن‌ خارج گردد.

فرض کنید شما بخواهید وارد شبکه بیت کوین یا هر آلتکوین دیگری شوید، فقط کافی است کل بلاک چین را بارگیری نموده و با اجرای یک گره کامل یا full node مشغول مبادله در این شبکه‌ ها گردید.

منظور از فول نود، سیستم رایانه یا تلفن هوشمندی است که تمامی تاریخ های معاملات و داده های مربوط به آنها را در خود نگه داشته، و در هنگام ارزیابی اعتبار شبکه از آن استفاده می گردد.

اشخاصی که به استخراج ارز دیجیتال یا همان ماینینگ روی می آورند، کاملا شخصی و آزادانه می‌توانند در این شبکه وارد شوند.

نقش هش در تولید رمزارزها چیست؟

پایه تولید ارزهای دیجیتالی که از روش ماینینگ حاصل می‌شوند، حل یک مسئله بغرنج به نام هش است. هش در هر تراکنش شامل سه قسمت است که شامل آدرس بلوک قبلی، مقدار تراکنش و آدرس بلوک بعدی است به این ترتیب زنجیره تراکنش ها برای همیشه متصل به هم حفظ می شوند. ماینرها وقتی بخواهند هش هر بلاک را پیدا کنند، بیشتر بر اساس حدس و خطا پیش می روند.

هش همان جزء اصلی در همه رمزارزها می باشد، که بر اساس یک تابع ریاضی به نام تابع هش (Hash Function) پدید می آید. این تابع ریاضی اطلاعات ورودی که در واقع همان تراکنش ‌هایی است که توسط افراد مختلف حاصل می شود، را دریافت می‌کند و خروجی آن رشته عباراتی با طول و حجم ثابت است. یکی از جالب‌ترین ویژگی‌های توابع هش آن است که امکان رسیدن به داده اولیه از طریق داشتن خروجی را تقریبا غیرممکن می‌کند.

منظور از سختی شبکه استخراج چه می باشد؟

باید گفت برآورد میزان سختی شبکه برای همه ارزهای دیجیتال مشابه می باشد. بنابراین اگر دیفیکالتی شبکه برای استخراج بیت کوین تشریح شود، برای بقیه رمزارزها هم به همان صورت خواهد بود.

در مورد بیت کوین، میزان دیفیکالتی شبکه هر چهارده روز یک بار تغییر می‌ نماید، یعنی هر بار که 2016 بلاک در زنجیره بلاک ها ساخته می شود. از نظر محاسبات ریاضی برای تولید هر بلاک، زمانی حدود 10 دقیقه صرف می شود. بنابراین زمان ساخت به واحد دقیقه برای 2016 بلاک، حدود دو هفته می‌شود.

حال اگر تعداد دستگاه های استخراج، در این مدت چهارده روز افزوده شود و یا زمان حل تابع ریاضی برای بلاک ها، زمان بیشتر یا کمتری را بگیرد، در این حال لازم است سختی شبکه، خود را با تعداد ماینرها تطابق بدهد.

اگر فرض کنیم زمان حل بلاک ها در دو هفته 18000 دقیقه باشد، پس دیفیکالتی شبکه برای زمان قبلی که 20160 دقیقه بود، نسبت به زمان فعلی 18000 دقسق برابر با 1.12 خواهد شد.

پس می توان این نتیجه گیری را انجام داد که اگر نسبت محاسبه شده بیشتر از 1 گردد، نشان می دهد که ماینرها با سرعتی بیشتر از میزان معمول توانسته اند بلاک‌ ها را حل کنند و اگر عدد به دست آمده کمتر از یک گردد، توانایی ماینرها نسبت به حالت پیشین، کاهش داشته است.

نمودار سختی شبکه نمایانگر چه پارامترهایی می باشد؟

اگر به چارت دیفیکالتی شبکه بیت کوین دقت کنیم، اعداد روی نمودار نشانگر میزان سختی و یک نسبت است. این نسبت سختی شبکه استخراج بیت کوین را نشان می دهد، به این معنی که دیفیکالتی شبکه در قیاس با هفته گذشته یا اولین روزهای آغاز انتشار بیت کوین، چقدر سخت تر شده است.

فرض کنید اعداد یک تا صد روی نموداری قرار گرفته اند و در هر دقیقه ماشینی یک عدد تصادفی انتخاب می نماید. اگر یکی از این اعداد تصادفی عدد 50 باشد، به طور متوسط دو دقیقه طول می کشد که عددی زیر 50 انتخاب گردد.

حال اگر هدف انتخاب عددی زیر 20 باشد، برای انتخاب کردن این عدد، زمان لازم 5 می باشد. البته امکان دارد بر حسب شانس، اولین عددی که ماشین به طور تصادفی انتخاب می نماید، زیر 20 دقیقه باشد. اما در یک محدوده زمانی طولانی، مدت زمانی که لازم است سپری شود تا عدد زیر 20 پیدا شود، همان 5 دقیقه خواهد بود.

اگر هر عدد منتخب دیگری را به عنوان هدف درنظر بگیریم، مدت زمان لازم برای به دست آوردن آن نیز عوض می شود.

نقش اعداد تصادفی در فعالیت ماینینگ چیست؟

در واقع کارکرد سختی شبکه یا network difficulty نیز مشابه نمونه های بالایی است. ماینرها سعی دارند با استخراج اعداد تصادفی، به هش ‌هایی دست پیدا کنند که کمتر از هش هدف یا Target Hash باشد.

هرچه ماینینگ سخت ‌تر شود، میزان هش هدف هم کمتر می گردد. صفرهای بیشتری به اول هش هدف اضافه می شود که سبب کمتر شدن هش هدف می گردد.

در بررسی هشِ بلاک‌های جدیدتر در شبکه هر ارز دیجیتالی از جمله بیت کوین دیده می شود که در قیاس با بلاک‌های اولین سال های تولید، صفرهای بیشتری دارند.

تنظیم سختی شبکه چگونه انجام پذیر است؟

دو حالت را در نظر میگیریم:

• وقتی فاصله زمانی 9 دقیقه است، برای 2016 بلاک عدد 18144 به دست می آید که عدد سختی کمتر از یک می شود.
• هنگامیکه فاصله زمانی تولید بلاک کمتر از 10 دقیقه باشد در مقیاس 2016 بلاک، سختی شبکه بیشتر از 1 میشود.

پس دیفیکالتی شبکه به این صورت تنظیم می گردد، اگر عدد حاصل کمتر از 1 باشد، یعنی تعداد بلاک ها کمتر از حالت ایده آل بوده، پس باید سختی شبکه کمتر شود تا بتواند کارکرد شبکه را به میزان 10 دقیقه برساند.

در شرایطی که نسبت بزرگتر از 1 باشد، بایستی سختی آن را زیاد کرد تا بتوان شبکه را به 10 دقیقه رساند.
البته در نظر داشته باشید که دیفیکالتی شبکه در محدوده حداقل یک چهارم و حداکثر چهار برابر می تواند بشود.

جمع بندی مطالب ارائه شده:

یکی از بهترین و زیرکانه ترین بخش های شبکه بیت کوین، پروسه سختی شبکه و چگونگی کارکرد آن می باشد.
دیفیکالتی شبکه مدت زمانی است که یک دستگاه استخراج بتواند ماینینگ یک بلاک را انجام داده و سپس تولید بلاک بعدی را برای فرآیند ماینینگ شروع کند.
جهت انجام این کار، پارامتر دیفیکالتی شبکه در نظر گرفته شده که تولید و استخراج این بلاک از مدت زمانی کمتر یا بیشتر نشود.
برای آنکه سختی شبکه در همان محدوده زمانی که از پیش تعریف شده است، همیشه ثابت باقی بماند، لازم است هر چهارده روز یک بار تنظیم شود. زیرا دیفیکالتی شبکه در هر 2016 بلوک تغییر می کند که 14 روز طول می کشد.
شبکه تولید بیت کوین، تنظیمات تولید یک بلاک را در محدوده زمانی ثابت ده دقیقه ای انجام می دهد. به بیان دیگر فاصله زمانی بین تولید دو بلاک به مدت ده دقیقه می باشد که با دیفیکالتی شبکه تنظیم می شود.
در هر رمزارز دیگر همین شرایط موجود است ولی ممکن است زمانها متفاوت باشد.

سوالات متداول:

آیا سختی شبکه اهمیت دارد؟

اهمیت سختی شبکه از آن نظر است که فاصله زمانی بین ساخت هر دو بلاک را ضمانت می کند، بدین مفهوم که اگر در هر زمان تعداد ماینرها کم و زیاد شوند، این فاصله زمانی به میزان 10 دقیقه ثابت باقی بماند.
در واقع با کم و زیاد شدن تعداد ماینرها، سختی شبکه را متناسب با آن به گونه ای تنظیم می کند که در نهایت به طور متوسط برای تولید هر بلاک 10 دقیقه زمان لازم باشد. در غیر اینصورت، اگر دیفیکالتی شبکه ثابت باقی بماند، با افزوده شدن ماینر ها، میزان افزایش هر بلاک کمتر می گردد.

در چه فواصل زمانی سختی شبکه تغییر می کند؟

پس از تولید هر 2016 بلاک در شبکه بیت کوین، سختی عوض می شود، که از لحاظ زمانی هر دو هفته یا 14 روز یکبار می شود. برای تولید هر بلاک ده دقیقه زمان نیاز است و برای تعداد 2016 بلاک زمانی معادل دو هفته بایستی صرف می شود که بعد از آن زمان تغییر سختی شبکه انجام می گیرد.
البته زمان 10 دقیقه ثابت نیست و به طور متوسط زمان 10 دقیقه در نظر گرفته می شود. فواصل زمانی تغییر دیفیکالتی شبکه از حاصل ضرب متوسط زمانی ده دقیقه در 2016 بلاک حاصل می گردد.
ممکن است در برخی از ارزهای دیجیتال متوسط زمانی 9 دقیقه شود در اینصورت فاصله زمانی تغییر شبکه حاصلضرب 2016 در 9 دقیقه خواهد بود.

چگونه می توان هَشِ هدف را به دست آورد؟

اگر برای مثال بخواهیم هَشِ هدف یا Hash target یک بلاک را به دست آوریم، ابتدا در نمودار سختی شبکه، هش معتبری که برای آن بلاک به دست آمده را در نظر میگیریم. جهت دستیابی به هَشِ هدف، نقطه بالایی در نمودار را تقسیم بر دیفیکالتی شبکه می کنیم.
در برخی از سایت ها از جمله bitcoinwisdom، مقادیر ماکزیمم هش که با الگوریتم SHA-256 به دست آمده را میتوانید پیدا کنید.

منابع:

https://btc.com/stats/diff
https://en.bitcoinwiki.org/wiki/
https://bitcoin.stackexchange.com/