كيف يعمل الرقم العشوائي في التعدين على البلوكتشين: أساس إثبات العمل

عندما يتنافس عمال مناجم بيتكوين للتحقق من كتلة جديدة، يواجهون لغزًا حسابيًا يتطلب العثور على رقم معين - يُعرف باسم nonce - ينتج تجزئة كتلة صالحة. هذه المهمة البسيطة ظاهريًا هي في الواقع الآلية الأساسية التي تؤمن شبكة blockchain بأكملها.

ما هو nonce ولماذا هو مهم؟

في جوهره، الـ nonce هو رقم يخدم غرضًا واحدًا لا يمكن استبداله: يمكن استخدامه مرة واحدة فقط. في أنظمة البلوكشين، يعمل الـ nonce كعداد يتم التلاعب به من قبل المعدنين خلال عملية التعدين. المصطلح نفسه هو اختصار لـ “رقم يستخدم مرة واحدة”، وفي سياق بروتوكولات إثبات العمل، يجب على المعدنين العثور على قيمة nonce، وعند دمجها مع بيانات المعاملات وتجميعها بشكل متكرر، تنتج مخرجًا يفي بمعايير محددة - عادةً ما يكون تجزئة تبدأ بعدد محدد مسبقًا من الأصفار.

عملية التعدين: التجربة والخطأ على نطاق واسع

هنا حيث تصبح الأمور مثيرة للاهتمام. لا يقوم عمال مناجم بيتكوين ببساطة بتخمين nonce الصحيح؛ بل يختبرون بشكل منهجي عددًا لا يحصى من الاحتمالات. لماذا؟ لأن احتمالات التخمين العشوائي لـ nonce صالح منخفضة بشكل هائل - تقريبًا صفر. بدلاً من ذلك، يعتمد عمال المناجم على نهج القوة الغاشمة، حيث يغيرون قيمة nonce بشكل تدريجي مع كل عملية حسابية ويتحققون مما إذا كان التجزئة الناتجة تلبي متطلبات الشبكة.

في كل مرة يتم فيها اختبار nonce، يتم توليد ناتج تجزئة جديد. إذا كان هذا الناتج لا يصل إلى العتبة ( مما يعني أنه لا يبدأ بعدد كافٍ من الأصفار)، يقوم المنقب بالتخلص منه ويجرب مرة أخرى مع nonce مختلف. تستمر هذه العملية التكرارية حتى يتم اكتشاف nonce الفائز، وفي هذه المرحلة يكون ناتج التجزئة صالحًا، ويمكن إضافة الكتلة إلى سلسلة الكتل، ويتلقى المنقب مكافأته.

تعديل الصعوبة: الحفاظ على توازن الشبكة

تستخدم شبكة البلوكشين آلية أنيقة ذاتية التنظيم تُسمى تعديل الصعوبة. تم برمجة البروتوكول لضمان توليد كتل جديدة تقريبًا كل 10 دقائق، بغض النظر عن كمية قوة الحوسبة الموجهة نحو التعدين.

عندما ينضم المزيد من عمال المناجم إلى الشبكة وتزداد قوة التجزئة الإجمالية، يرتفع مستوى الصعوبة. وهذا يعني أن عتبة التجزئة تصبح أكثر صرامة - ربما تتطلب المزيد من الأصفار البادئة - مما يجبر عمال المناجم على اختبار عدد أكبر بكثير من قيم nonce قبل العثور على قيمة صالحة. على العكس من ذلك، إذا انسحب عمال المناجم من الإنترنت وانخفضت قوة التجزئة، فإن مستوى الصعوبة يتكيف تلقائيًا نحو الأسفل، مما يقلل العبء الحسابي اللازم لاكتشاف nonce صالح.

تعتبر آلية الصعوبة الديناميكية هذه أساسية لاستقرار البلوكشين. بدونها، ستتذبذب مدة تعدين الكتل بشكل كبير. من خلال معايرة الصعوبة بناءً على مشاركة الشبكة، يضمن البروتوكول توليد كتل بشكل متسق مع الحفاظ على أمان النظام وسلامته.

الميزة التنافسية

تعتمد اقتصاديات التعدين بشكل مباشر على اكتشاف nonce. يحصل أول عامل تعدين يجد nonce ينتج تجزئة صالحة على الحق في اقتراح الكتلة التالية ويطالب بمكافأة الكتلة المرتبطة. يشجع هذا السباق التنافسي عمال المناجم على الاستثمار في الأجهزة والبنية التحتية، مما يخلق آلية إجماع موزعة تؤمن السلسلة الكتلية بأكملها دون الاعتماد على سلطة مركزية.

فهم كيف يقود nonce هذه العملية يكشف لماذا أثبتت أنظمة إثبات العمل أنها قوية للغاية: إن الجمع بين صعوبة الحوسبة، وقيم nonce العشوائية، والتعديل التلقائي للصعوبة يخلق نظامًا حيث يظل التعدين اقتصاديًا ولكن بشكل كافٍ لتحدي منع الجهات الخبيثة من مهاجمة الشبكة بسهولة.