ماینینگ (استخراج) ارز دیجیتال یعنی چه و چطور کار می‌کند

ماینینگ (Mining) یا استخراج، فرایندی است که در آن رایانه‌های تخصصی با هم رقابت می‌کنند تا تراکنش‌های تازه را در یک بلوک جمع کنند، با حل یک معمای محاسباتی آن بلوک را به زنجیره بیفزایند و در عوض پاداش بگیرند. طبق پرسش‌های متداول Bitcoin.org، بیت‌کوین‌های جدید با همین فرایند رقابتی و غیرمتمرکز ساخته می‌شوند و ماینرها با سخت‌افزار تخصصی تراکنش‌ها را پردازش می‌کنند، شبکه را امن نگه می‌دارند و در عوض بیت‌کوین جدید می‌گیرند ^[۱].

این درس بخشی از بخش بلاک‌چین و فناوری است و فرض می‌کند با بلاک‌چین به زبان ساده و مسیر تأیید یک تراکنش بلاک‌چینی آشنا هستید. زاویهٔ این درس سازوکار و هزینه است، نه سودآوری. در ادامه می‌بینید ماینر دقیقاً چه کاری انجام می‌دهد، پاداشش از کجا می‌آید، چرا شبکه سختی کار را مدام تنظیم می‌کند و این رقابت چه هزینه‌ای برای ماینر و برای جهان دارد.

ماینینگ به زبان ساده؛ رقابت برای ساختن بلوک بعدی

وقتی تراکنشی را ارسال می‌کنید، آن تراکنش ابتدا در صف انتظار شبکه می‌نشیند. ماینر کسی است که از میان تراکنش‌های منتظر، تعدادی را انتخاب می‌کند و آن‌ها را در یک «بلوک نامزد» کنار هم می‌گذارد. این بلوک نامزد، علاوه بر تراکنش‌ها، اثر انگشت بلوک قبلی را هم در خود دارد؛ یعنی به زنجیرهٔ موجود گره خورده است.

اما هر کسی نمی‌تواند بلوکش را به زنجیره اضافه کند. قواعد شبکه می‌گوید بلوک فقط وقتی پذیرفته می‌شود که هش آن از یک عدد هدف کوچک‌تر باشد. ماینر نمی‌تواند این هش را از پیش حساب کند یا حدس هوشمندانه‌ای بزند؛ تنها راه این است که یک عدد کوچک به نام «نانس» (Nonce) را در بلوک عوض کند، دوباره هش بگیرد و نتیجه را بسنجد. این کار بارها و بارها تکرار می‌شود.

فرض کنید معما این باشد: عددی پیدا کنید که وقتی کنار محتوای بلوک قرار گیرد و هش شود، خروجی با چند صفر پشت سر هم شروع شود. هیچ فرمولی شما را مستقیم به جواب نمی‌رساند؛ فقط باید امتحان کنید. کسی که در هر ثانیه حدس‌های بیشتری امتحان کند، شانس بیشتری دارد، درست مثل کسی که بلیت‌های بیشتری در یک قرعه‌کشی دارد.

نخستین ماینری که پاسخ معتبر را پیدا کند، بلوک را برای بقیهٔ شبکه می‌فرستد. نکتهٔ مهم این است که یافتن پاسخ بسیار دشوار است، اما بررسی درستی آن برای بقیهٔ گره‌ها فقط یک هش ساده لازم دارد. گره‌ها بلوک را بررسی می‌کنند و اگر تراکنش‌ها و پاسخ معتبر باشند، آن را به نسخهٔ خود از زنجیره می‌افزایند و رقابت برای بلوک بعدی از نو آغاز می‌شود.

به این سازوکار اثبات کار (Proof of Work) می‌گویند. «کار» همان انرژی و محاسبه‌ای است که صرف یافتن پاسخ شده و «اثبات» همان هش معتبری است که هر کس می‌تواند درستی‌اش را بسنجد.

چرا این رقابت شبکه را امن می‌کند

اگر کسی بخواهد تراکنشی قدیمی را تغییر دهد، هش آن بلوک عوض می‌شود و پیوندش با همهٔ بلوک‌های بعدی می‌شکند. برای جبران، مهاجم باید کار محاسباتی آن بلوک و همهٔ بلوک‌های بعد از آن را دوباره انجام دهد و در همان حال از بقیهٔ شبکه هم جلو بزند. تا وقتی توان پردازشی میان بازیگران مستقل پخش است، این کار چنان پرهزینه است که صرفه ندارد. به همین دلیل می‌گویند امنیت بیت‌کوین از هزینهٔ واقعی ماینینگ می‌آید، نه از اعتماد به یک نهاد مرکزی.

پاداش بلوک و هاوینگ

ماینری که بلوک را می‌سازد، دو نوع پاداش دریافت می‌کند. بخش اول «یارانهٔ بلوک» است: مقداری بیت‌کوین تازه که با همان بلوک به وجود می‌آید و راه اصلی ورود بیت‌کوین جدید به گردش است. بخش دوم مجموع کارمزدهایی است که فرستندگان تراکنش‌های داخل آن بلوک پرداخته‌اند.

یارانهٔ بلوک ثابت نمی‌ماند. در قواعد بیت‌کوین پیش‌بینی شده که در فاصله‌های مشخصی از بلوک‌ها، نزدیک به هر چهار سال یک بار، این مقدار نصف شود. به این رویداد «هاوینگ» (Halving) می‌گویند. طبق گزارش The Block، چهارمین هاوینگ بیت‌کوین در ۲۰ آوریل ۲۰۲۴ و در بلوک شمارهٔ ۸۴۰٬۰۰۰ رخ داد و پاداش هر بلوک را از ۶٫۲۵ به ۳٫۱۲۵ بیت‌کوین کاهش داد ^[۲].

هاوینگ چند پیامد روشن برای ماینرها دارد:

• درآمد به ازای هر بلوک کم می‌شود. ماینر برای همان کار محاسباتی، بیت‌کوین تازهٔ کمتری می‌گیرد، در حالی که هزینهٔ برق و دستگاه همان است.
• نقش کارمزدها پررنگ‌تر می‌شود. با کوچک شدن یارانهٔ بلوک، کارمزد تراکنش‌ها سهم بزرگ‌تری از انگیزهٔ ماینرها را تشکیل می‌دهد.
• عرضهٔ تازه کندتر می‌شود. سرعت ورود بیت‌کوین جدید به گردش با هر هاوینگ کم می‌شود؛ این همان سازوکاری است که سقف عرضهٔ محدود بیت‌کوین را ممکن می‌کند.

سختی شبکه و چرا تنظیم می‌شود

بیت‌کوین برای فاصلهٔ میان بلوک‌ها هدفی ثابت دارد. اما تعداد ماینرها ثابت نیست: گاهی دستگاه‌های تازه و سریع‌تر وارد می‌شوند و گاهی ماینرها به دلیل گرانی برق یا فرسودگی دستگاه کنار می‌روند. اگر معما همیشه به یک اندازه سخت می‌ماند، با ورود ماینرهای بیشتر بلوک‌ها بسیار سریع‌تر ساخته می‌شدند و عرضهٔ بیت‌کوین از برنامه جلو می‌افتاد.

راه‌حل «سختی» (Difficulty) است. مجموع توان پردازشی ماینرها را «نرخ هش» (Hash Rate) می‌نامند. پروتکل پس از هر دورهٔ مشخص از بلوک‌ها نگاه می‌کند که بلوک‌ها سریع‌تر از هدف ساخته شده‌اند یا کندتر. اگر سریع‌تر بوده، عدد هدف را کوچک‌تر و معما را سخت‌تر می‌کند؛ اگر کندتر بوده، معما را آسان‌تر می‌کند.

فرض کنید نرخ هش کل شبکه در یک دوره دو برابر شود. در کوتاه‌مدت بلوک‌ها زودتر پیدا می‌شوند، اما در تنظیم بعدی، سختی هم تقریباً دو برابر می‌شود و فاصلهٔ بلوک‌ها دوباره به هدف برمی‌گردد. نتیجهٔ مهمی از این مثال به دست می‌آید: افزوده شدن دستگاه‌های بیشتر به شبکه، بیت‌کوین بیشتری تولید نمی‌کند؛ فقط رقابت بر سر همان پاداش ثابت را سخت‌تر می‌کند و سهم هر ماینر را کوچک‌تر.

مصرف انرژی و پراکندگی جغرافیایی

چون امنیت اثبات کار از محاسبهٔ واقعی می‌آید، مصرف برق جزء جدانشدنی ماینینگ است، نه عارضهٔ جانبی آن. پرسش این است که این مصرف چقدر است و از چه منابعی تأمین می‌شود.

گزارش صنعت ماینینگ دیجیتال مرکز مالی جایگزین کمبریج که در آوریل ۲۰۲۵ منتشر شد، مصرف برق سالانهٔ بیت‌کوین را حدود ۱۳۸ تراوات‌ساعت برآورد می‌کند، یعنی حدود ۰٫۵٪ مصرف برق جهان ^[۳]. بر پایهٔ همین گزارش، سهم منابع پایدار در برق ماینرها ۵۲٫۴٪ است که از ۹٫۸٪ هسته‌ای و ۴۲٫۶٪ تجدیدپذیر تشکیل می‌شود؛ سهم گاز طبیعی ۳۸٫۲٪ و سهم زغال‌سنگ ۸٫۹٪ گزارش شده است ^[۳].

دربارهٔ پراکندگی جغرافیایی، همین گزارش نشان می‌دهد که از نرخ هش گزارش‌شده، ۷۵٫۴٪ در آمریکا و ۷٫۱٪ در کانادا قرار دارد ^[۳]. ماینرها معمولاً به جایی می‌روند که برق ارزان‌تر، هوا خنک‌تر و زیرساخت پایدارتر باشد، و همین باعث می‌شود نقشهٔ ماینینگ با تغییر قیمت انرژی و سیاست‌های کشورها جابه‌جا شود.

بحث زیست‌محیطی ماینینگ دو طرف دارد. منتقدان می‌گویند این مقدار برق برای ثبت تراکنش‌ها زیاد است و بخشی از آن هنوز از سوخت فسیلی می‌آید. طرف مقابل می‌گوید ماینرها می‌توانند از انرژی مازاد یا دورافتاده استفاده کنند و سهم منابع پایدار در حال افزایش است. هر دو استدلال را می‌توان با همین داده‌ها سنجید و این درس داوری نهایی را به عهدهٔ شما می‌گذارد.

استخرهای استخراج و تمرکز

با بالا رفتن سختی، شانس یک ماینر منفرد برای یافتن بلوک آن‌قدر کم شده که ممکن است مدت بسیار طولانی هیچ پاداشی نگیرد. راه‌حل رایج «استخر استخراج» (Mining Pool) است: ماینرها توان پردازشی خود را روی هم می‌گذارند، هر بار که یکی از اعضا بلوک پیدا کند پاداش میان همه به نسبت سهمشان تقسیم می‌شود و در عوض، استخر کارمزدی برمی‌دارد. استخر درآمد را منظم‌تر می‌کند، اما مقدار میانگین آن را افزایش نمی‌دهد.

استخرها یک پیامد مهم برای غیرمتمرکز بودن شبکه دارند. طبق تحلیل سال ۲۰۲۵ یک توسعه‌دهندهٔ مستقل بیت‌کوین، فقط شش استخر ماینینگ بیش از ۹۵٪ بلوک‌ها را استخراج می‌کنند؛ این استخرها قالب بلوک را می‌سازند و تعیین می‌کنند کدام تراکنش‌ها وارد بلوک شوند ^[۴]. به گفتهٔ همین تحلیل، تا وقتی این استخرها با هم تبانی نکنند و تراکنش‌ها را سانسور نکنند، مقاومت بیت‌کوین در برابر سانسور آسیب نمی‌بیند ^[۴].

باید میان استخر و صاحب دستگاه فرق گذاشت. دستگاه‌ها به هزاران ماینر تعلق دارند و هر ماینر می‌تواند استخرش را عوض کند؛ اما تا وقتی قالب بلوک را اپراتور استخر می‌سازد، تصمیم دربارهٔ ترتیب و انتخاب تراکنش‌ها در دست تعداد کمی است. به همین دلیل تمرکز استخرها یکی از پرسش‌های باز و مهم شبکهٔ بیت‌کوین به شمار می‌آید.

اثبات کار و اثبات سهام؛ همهٔ ارزها استخراج نمی‌شوند

ماینینگ فقط در شبکه‌هایی وجود دارد که اجماعشان بر اثبات کار استوار است. بیت‌کوین شناخته‌شده‌ترین نمونه است. بسیاری از شبکه‌های جدیدتر روش دیگری به نام اثبات سهام (Proof of Stake) را به کار می‌برند؛ در این روش به جای رقابت محاسباتی، اعتبارسنج‌ها با قفل کردن مقداری از دارایی شبکه حق پیشنهاد و تأیید بلوک را به دست می‌آورند و اگر تقلب کنند بخشی از آن را از دست می‌دهند. مقایسهٔ کامل این دو روش را در درس تفاوت اثبات کار و اثبات سهام بخوانید.

اتریوم نمونهٔ شناخته‌شده‌ای است که مدتی است از اثبات کار به اثبات سهام رفته و دیگر ماینینگ به معنای این درس ندارد. بسیاری از توکن‌ها و استیبل‌کوین‌ها هم اصلاً استخراج نمی‌شوند؛ صادرکننده یا یک قرارداد هوشمند آن‌ها را می‌سازد. پس اگر کسی از «استخراج» یک توکن حرف زد، نخست بپرسید آن شبکه اصلاً از اثبات کار استفاده می‌کند یا نه.

هزینه‌ها و ریسک‌هایی که پیش از هر تصمیم باید دانست

ماینینگ روی کاغذ ساده به نظر می‌رسد: دستگاهی روشن می‌شود و بیت‌کوین می‌سازد. در واقعیت، هزینه‌ها پیوسته و مشخص‌اند، در حالی که پاداش به رقابت، سختی شبکه و قیمت بازار وابسته است. مهم‌ترین اقلام هزینه این‌هاست:

• سخت‌افزار تخصصی. استخراج بیت‌کوین امروز با دستگاه‌های ASIC انجام می‌شود که فقط برای همین محاسبه ساخته شده‌اند. کامپیوتر خانگی یا کارت گرافیک در این رقابت سهم محسوسی ندارد. دستگاه ASIC هم با ورود نسل‌های کارآمدتر و بالا رفتن سختی، به‌سرعت قدیمی می‌شود و کاربرد دیگری ندارد.
• برق. مهم‌ترین هزینهٔ جاری است. فرض کنید دستگاهی به‌طور پیوسته ۳ کیلووات برق بکشد؛ در یک شبانه‌روز، یعنی ۲۴ ساعت، این دستگاه ۷۲ کیلووات‌ساعت مصرف می‌کند. این عددها فرضی‌اند و فقط نشان می‌دهند که مصرف یک دستگاه با مصرف یک خانه قابل مقایسه نیست. اسناد رسمی مربوط به برق و پروانهٔ استخراج در ایران را در درس قانون ماینینگ در ایران مرور کرده‌ایم.
• گرما، صدا و ایمنی. این دستگاه‌ها گرمای زیاد و صدای بلند تولید می‌کنند و به تهویه و سیم‌کشی مناسب نیاز دارند. سیم‌کشی ناکافی برای بار پیوسته، خطر آتش‌سوزی دارد.
• کارمزد استخر و نگهداری. استخرها سهمی از پاداش برمی‌دارند و دستگاه‌ها به تعمیر و قطعهٔ یدکی نیاز پیدا می‌کنند.
• نوسان پاداش. پاداش به بیت‌کوین پرداخت می‌شود، اما هزینه‌ها به پول رایج؛ کاهش قیمت، افزایش سختی یا هاوینگ بعدی می‌تواند محاسبهٔ امروز را به‌کلی تغییر دهد.