كيف تعمل معاملة البيتكوين

كيف تعمل معاملات البيتكوين؟

معاملة البيتكوين هي تحويل مبلغ معين من عملات البيتكوين من عنوان إلى عنوان آخر يتم تسجيله على سلسلة الكتل.

ولكن كيف تتم عملية "التحويل" هذه في الواقع؟

في هذا الدرس، سأوضح لك في هذا الدرس كيفية عمل معاملة البيتكوين من البداية إلى النهاية.

أولاً، سنلقي نظرة على كيفية عمل معاملة بيتكوين من منظور المستخدم. وبعد ذلك، سنلقي نظرة على كيفية عمل معاملة بيتكوين من منظور المستخدم.

سيساعدك هذا على تذكر جميع المفاهيم الجديدة التي تعلمتها في الدروس السابقة.

هل أنت مستعد؟

لنفترض أن لدى Ironman عملة بيتكوين واحدة تريد إرسالها إلى باتمان.

من وجهة نظر الرجل الحديدي

أول شيء سيفعله الرجل الحديدي هو فتح محفظة البيتكوين الخاصة به.

يمكن أن يكون هذا أي نوع من المحفظة ولكن في هذا المثال، فهو يستخدم محفظة برمجية قام بتثبيتها على حاسوبه المحمول.

الشيء التالي الذي يفعله هو أن يطلب من باتمان عنوان البيتكوين الخاص به.

هذا هو المكان الذي يريد باتمان استلام عملة البيتكوين الخاصة به. يرسل له باتمان عنوان البيتكوين بالبريد الإلكتروني ويقوم الرجل الحديدي بنسخه ولصقه.

ثم يقوم الرجل الحديدي بإدخال مبلغ البيتكوين الذي يريد إرساله إلى باتمان.

ونظراً لأن أصابعه الضخمة المصنوعة من سبائك الذهب والتيتانيوم عرضة للأخطاء المطبعية، فإنه يتحقق مرة أخرى من أنه أدخل الرقم الصحيح.

ويضغط على إرسال.

ثم يطلب برنامج المحفظة كلمة المرور لتأكيد المعاملة.

ولإرسال البيتكوين، يحتاج الرجل الحديدي إلى أن يثبت لشبكة البيتكوين أنه هو من يرسل المال بالفعل وأنه يمتلك البيتكوين.

وهنا يأتي دور مفتاحه الخاص (الذي يتم تخزينه في المحفظة).

بعد أن يقوم الرجل الحديدي بإدخال كلمة المرور الصحيحة، يقوم برنامج المحفظة "بتوقيع"المعاملةباستخدام المفتاح الخاص للرجل الحديدي، مما يؤدي إلى إنشاء جزء منفصل من البيانات يُعرف باسم "التوقيع الرقمي". (كل هذا يتم خلف الكواليس).

معاملة بيتكوين خلف الكواليس

من هنا فصاعدًا، تتم مشاركة باتمان.

يتصل برنامج المحفظة بعقدة بيتكوين ويرسل رسالة المعاملة، إلى جانب"التوقيع الرقمي" والمفتاح العام.

تتحقق العقدة لمعرفة ما إذا كانت المعاملة صالحة:

• هل لدى المرسل ما يكفي من البيتكوين المرتبط بعنوانه لإجراء المعاملة؟
• هل المرسل مخول بإرسال البيتكوين؟

على سبيل المثال، تتحقق من أن باتمان لديه بالفعل 1 بيتكوين لإرسالها. إذا اجتازت المعاملة جميع عمليات التحقق، تقوم العقدة بتمرير المعاملة إلى العُقد الأخرى.

بشكل افتراضي، لا تثق العُقد ببعضها البعض، لذا ستتحقق من صحة المعاملة مرة أخرى لنفسها.

وفقط إذا رأت أن المعاملة صالحة، ستقوم بمشاركة المعاملة مع العُقد المتصلة بها.

إذا اعتُبرت المعاملة صالحة، يتم تخزينها بعد ذلك في منطقة تخزين مؤقتة تُعرف باسم "تجمع الذاكرة" أو "mempool".

في هذه المرحلة، تعتبر المعاملة "غير مؤكدة" أو "معلقة".

تقوم العُقد الخاصةالمعروفة باسم"المُعَدِّنين" بتجميع هذه المعاملة مع معاملات أخرى صالحة من مجمّع الذاكرة الخاص بهم في "كتلة".

ثم يتنافس المُعدِّنون بعد ذلك ليكونوا أول من "ينقب" عن الكتلة الخاصة بهم. يتضمن ذلك محاولة العثور على رقم يبدأ بعدد محدد من الأصفار.

الطريقة الوحيدة للعثور على هذا الرقم هي التجربة والخطأ. بمعنى آخر، إجراء أكبر عدد ممكن من التخمينات.

أول عامل منجم يخمن رقمًا صحيحًا يعني أنه أول من "ينقب" عن كتلته.

في اللحظة التي يخمّن فيها المُعدِّن تخمينًا صحيحًا، فإنه يشارك كتلته مع "الرقم الفائز" مع العُقد الأخرى في شبكة البيتكوين.

تتحقق العُقد على شبكة البيتكوين من أن المُعدِّن قد خمَّن الرقم الصحيح، وإذا كان تخمينه صحيحًا، فإنها تضيف كتلة المُعدِّن الفائز إلى نسختها من سلسلة الكتل. ويقومون أيضًا بإرسال هذه الكتلة إلى العقد الأخرى.

وبما أن الكتلة (التي تحتوي على المعاملة) قد تمت إضافتها الآن إلى النسخة "الرسمية" من سلسلة الكتل، فإن المعاملة تعتبر الآن "مؤكدة"

وبمجرد إنشاء تلك الكتلة والتحقق من المعاملة الجديدة وإدراجها في تلك الكتلة، يُقال إن المعاملة حصلت على"تأكيدواحد".

من وجهة نظر باتمان

يرى باتمان أن المعاملة قد تم تأكيدها ويتحقق من محفظة البيتكوين الخاصة به لمعرفة ما إذا كان قد تم تحويل البيتكوين.

كلما زاد عدد الكتل التي تم إنشاؤها فوق الكتلة التي تحتوي على معاملة الرجل الحديدي، كلما زاد "تأكيد" المعاملة على سلسلة الكتل.

في الأساس، تعتبر كل كتلة مضافة"تأكيدًا إضافيًا". إن انتظار ستة تأكيدات هو المعيار الحالي لمعظم المعاملات التي تعتبر آمنة.

وثلاثة لديك!

تم الآن نقل عملة بيتكوين واحدة من عنوان يملكه الرجل الحديدي إلى عنوان جديد يملكه باتمان.

وما لم يقم الرجل الحديدي أو الرجل الوطواط بمشاركة عنوان محفظة البيتكوين الخاصة بهما علنًا، فلن يعرف أحد أن بطلين خارقين مشهورين كانا متورطين في معاملة بيتكوين.

كل ما سيراه أي شخص هو 1 بيتكوين يتم إرساله من عنوان إلى آخر، لكنهم لن يعرفوا من يقف وراء العناوين.

وكما ترى، فإن الكثير من الخطوات في معاملة البيتكوين تتم خلف الكواليس.

بمجرد أن يشارك باتمان عنوانه مع الرجل الحديدي، ويبدأ الرجل الحديدي المعاملة باستخدام محفظة البيتكوين الخاصة به، يتم التعامل مع الباقي بواسطة أجهزة الكمبيوتر والبرمجيات البرمجية.

نظرة شاملة على معاملة بيتكوين

الآن دعونا نلقي نظرة شاملة على كيفية عمل معاملة البيتكوين.

لنفترض أن الرجل الحديدي قد أدخل بالفعل عنوان باتمان ومبلغ البيتكوين المراد إرساله.

تتصل محفظة الرجل الحديدي بعقدة تقوم ببث رسالة إلى جميع أجهزة الكمبيوتر ("شبكة البيتكوين") التي تقوم بتشغيل نسخة من قاعدة البيانات المحدثة ("سلسلة الكتل الخاصة بالبيتكوين") تقول، بشكل فعال، "أريد إرسال بيتكوين واحد إلى باتمان."

يمتلك الرجل الحديدي سلسلة فريدة من الحروف والأرقام تسمى"المفتاح الخاص". وباستخدام هذا المفتاح الخاص، يقوم برنامج محفظة باتمان بإنشاء"توقيع رقمي" يضمنأن الرسالة قادمة منه وليس من أي شخص آخر.

يمكن لأجهزة الكمبيوتر("العُقد الكاملة") فيشبكة البيتكوين أن تتأكد بسهولة ما إذا كان الرجل الحديدي هو الذي أرسل الرسالة بالفعل باستخدام سلسلة مختلفة من الحروف والأرقام التي يوفرها الرجل الحديدي والتي تسمى "المفتاح العام"للتحقق من هذا "التوقيع الرقمي".

ويمكنهم أيضًا التأكد بسهولة من أن الرجل الحديدي لديه عملة بيتكوين واحدة لإرسالها لأن لديهم جميعًا نسخة من قاعدة البيانات الحالية.

تقوم جميع العُقد بتحديث بعضها البعض باستمرار بأحدث المعلومات("المعاملات") التيتتم إضافتها إلى شبكة البيتكوين.

توجد المعاملة كسجل لنقل البيتكوين من عنوان إلى آخر. لا يتم تسجيل المعاملات بشكل فردي على سلسلة الكتل، ولكن يتم تجميعها أولاً في كتل.

والأهم من ذلك، في هذه المرحلة، تكون المعاملة قد تم اقتراحها فقط. لم يقم أي جهاز كمبيوتر بتحديث نسخته من دفتر الأستاذ("سلسلة الكتل") حتى الآن.

يتم وضع المعاملات في البداية في ما يرقى إلى غرفة انتظار ("mempool")،حيثتجلس في انتظار التأكيد.

mempool (مجمع الذاكرة) هو قاعدة بيانات أصغر للمعاملات غير المؤكدة (المعلقة) التي تحتفظ بها كل عقدة. جميع المعاملات في مجمّع الذاكرة (mempool) معلقة، ولا ينبغي الوثوق بها حتى يتم تضمينها في كتلة.

نظرًا لأن المعاملة يتم اقتراحها فقط وليس تسويتها، يمكن للنظام نقل الرسالة بسرعة لضمان أن يكون كل مشارك على علم بها.

في الرسم البياني أدناه، يُمثّل الرجل الحديدي والرجل الوطواط على هيئة محافظ أرجوانية.

تمثل الدوائر الرمادية أجهزة الكمبيوتر ("العُقد الكاملة") التي تشكل جزءًا من شبكة البيتكوين من نظير إلى نظير (P2P).

تمثل المربعات السوداء "سلسلة الكتل"، وهي نسخ محدثة بالتسلسل من دفتر الأستاذ، في الوقت الذي يقترح فيه الرجل الحديدي معاملته على الشبكة.

كما ترى، يتم تخزين نسخ متطابقة من سلسلة الكتل على أجهزة الكمبيوتر في جميع أنحاء العالم ("العقد الكاملة")التي تقوم بتشغيلبرنامج البيتكوين. يضمن هذا التصميم عدم وجود كيان واحد يتحكم في دفتر الأستاذ ويجعل البيتكوين مقاومًا للتحكم فيه (أو إغلاقه) من قبل أي حكومة أو سلطة مركزية.

يجب تدمير جميع العقد التي تحتفظ بنسخة كاملة من سلسلة الكتل المعروفة باسم"العقد الكاملة"من أجل محو دفتر الأستاذ. وطالما أن دفتر الأستاذ بأكمله موجود على عقدة كاملة واحدة على الأقل، سيكون هناك سجل لجميع معاملات البيتكوين عبر التاريخ.

بالطبع، الرجل الحديدي ليس الوحيد الذي ينشئ معاملة. هناك أعضاء آخرون من المنتقمون يرسلون عملات البيتكوين الخاصة بهم إلى مستلمين آخرين. على سبيل المثال، يمكن أن يرسل كابتن أمريكا بعض عملات البيتكوين إلى جندي الشتاء.

هذا هو المكان الذي يدخل فيه مشارك خاص في الشبكة:"عمال المناجم".

المعدنون هم أجهزة كمبيوتر منتشرة حول العالم ويشكلون جزءًا مهمًا من شبكة البيتكوين. وتتمثل مهمتهم في تجميع أو تجميع المعاملات الجديدة الصالحة معًا، مثل معاملات الرجل الحديدي، واقتراحها للتسوية.

تُسمى هذه المجموعات من المعاملات"كتل"، ومن هنا تأتي كلمة "كتلة" في كلمة "بلوك تشين".

الكتلة هي مجموعة من المعاملات. وترتبط الكتل ببعضها البعض بترتيب زمني لتكوين "سلسلة من الكتل" أو سلسلة الكتل.

في أي وقت، تتنافس الآلاف من هذه الحواسيب مع بعضها البعض على الحق في إنشاء الكتلة التالية. تنطوي المنافسة على حل "لغز"، ولا يمكن للمُعدِّنين اقتراح كتلة جديدة إلا إذا قاموا بحل اللغز الحالي.

يتلخص هذا "اللغز" في الأساس في محاولة تخمين رقم صحيح. تبلغ احتمالات تخمين رقم صحيح حوالي 1 في 6 تريليون.

لذا فإن الحيلة في أن تكون أول من يجد الرقم "الفائز" هي تخمين أكبر عدد ممكن من الأرقام. وهذا يتطلب الكثير من الطاقة الحاسوبية التي تستهلك كميات هائلة من الطاقة.

من يجد الحل أولاً يحق له الحصول على مكافأة تُعرف باسم"مكافأة الكتلة".

تم تصميم مكافأة الكتلة لتحفيز العقد على المشاركة في التعدين. وإلا فلن يكون هناك مُعدِّنين لأنهم لن يكونوا قادرين على استرداد التكلفة العالية لأجهزة الكمبيوتر وتكلفة الكهرباء اللازمة لتشغيلها.

تتكون مكافأة الكتلة من عنصرين:

1. عملات بيتكوين مسكوكة حديثاً
2. رسوم المعاملات (التي يدفعها الشخص الذي يبدأ المعاملة مثل الرجل الحديدي)

تُعرف عملات البيتكوين التي تم سكها حديثاً "التي يفوز بها المُعدِّن" باسم"دعم الكتلة" وتمثل الجزء الأكبر من المكافأة. في الوقت الحالي، تأتي كل كتلة جديدة حاليًا بمكافأة قدرها 6.25 عملات بيتكوين مسكوكة حديثًا.

وتحتوي كل كتلة على معاملات متعددة، وتتضمن جميع المعاملات رسومًا يجمعها المُعدِّنون.

باختصار

مكافأة الكتلة = دعم الكتلة + رسوم المعاملات

مكافأة الكتلة هي ما يحفز المُعدِّنين على أداء العمل اللازم للتحقق من المعاملات والحفاظ على قاعدة البيانات.

كل 210,000 كتلة، أو كل أربع سنوات تقريبًا، يتم تخفيض دعم الكتلة إلى النصف في حدث يُعرف باسم "التنصيف". ستستمر هذه العملية حتى يصل دعم الكتلة إلى الصفر. عند هذه النقطة، سيجمع المُعدِّنون رسوم المعاملات فقط

تتم تسوية الكتل الجديدة على شبكة البيتكوين كل 10 دقائق تقريبًا، على الرغم من أن الوقت المحدد يعتمد على مدى سرعة حل "اللغز".

اليوم، تتم معظم عمليات التعدين اليوم عن طريق "مجمعات التعدين"، وهي مجموعات من المُعدِّنين الذين يجمعون قوة المعالجة الخاصة بهم ويتشاركون مكافأة الكتلة فيما بينهم.

هذه العملية موضحة في الرسم البياني أدناه.

يتم تمثيل المُعدِّنين الآن على شكل دوائر برتقالية.

يُظهر المربع الأزرق دفتر الأستاذ المُحدَّث الذي يتضمن عددًا من المعاملات الجديدة، بما في ذلك معاملات الرجل الحديدي

في الوقت الحالي، يمكن لمشارك واحد فقط في الشبكة (المُعدِّن الذي اقترح كتلة المعاملات الجديدة) رؤية دفتر الأستاذ المُحدَّث بالكامل.

لا يزال جميع المشاركين الآخرين يرون الكتل القديمة فقط، والتي تظهر باللون الأسود.

ولأن المكافأة كبيرة، يتنافس العديد من المُعدِّنين على تسوية كل كتلة من المعاملات.

حسب التصميم، فإن حل "اللغز" هو مسعى مكلف لأنه يتطلب قوة حوسبة كبيرة ويتطلب الكثير من الكهرباء. كما أن معرفة أي من آلاف المُعدِّنين سيحل "اللغز" أولاً أمر مستحيل.

بمجرد أن يقوم أحد المُعدِّنين بحل "اللغز" (تخمين رقم صحيح)، يمكنه نشر الحل واقتراح كتلة المعاملات الخاصة به على الشبكة.

والأمر الرائع في هذا النهج هو أنه على الرغم من أن حل "اللغز" صعب ومكلف، إلا أن التحقق من النتيجة سهل للغاية. وعندما ينشر أحد المُعدِّنين حلاً وكتلة المعاملات الخاصة به، يتحقق الأعضاء الآخرون في الشبكة من العمل.

إذا كانت المعاملات صحيحة وكان حل "اللغز" صحيحاً، يقوم المشاركون في الشبكة بتحديث نسختهم من قاعدة البيانات لتعكس المعاملات الجديدة.

عند هذه النقطة، تُعتبر معاملة الرجل الحديدي قد تمت تسويتها أو "تم تأكيدها ". لقد انتقلت عملة البيتكوين الواحدة من عنوان الرجل الحديدي إلى عنوان باتمان وتم تسجيلها رسميًا على سلسلة الكتل.

إن"آلية الإجماع" هذه لتحديد المعاملات التي يتم تسجيلها و"تأكيدها" بشكل دائم هي جوهر تصميم سلسلة بلوك تشين البيتكوين.

هذه العملية موضحة أدناه.

لقد قبل جميع المشاركين في الشبكة الآن كتلة المعاملات الجديدة المقترحة(المربع الأزرق ). ونتيجة لذلك، يتم تحديث دفاتر الأستاذ الخاصة بهم ومزامنتها.

والأهم من ذلك، تعتمد المنافسة على تسوية الكتلة التالية من المعاملات على تضمين المعلومات من الكتلة السابقة، مما يجعل المُعدِّنين يقومون بتحديث نسختهم من قاعدة البيانات بسرعة ويضمن أن التلاعب بالكتلة التي تمت تسويتها أمر صعب للغاية.

هذا "التسلسل المتسلسل للكتل معًا" هو سبب تسمية بنية قاعدة البيانات هذه"سلسلة الكتل".

تحتوي سلسلة بلوك تشين البيتكوين على كل كتلة منذ إنشائها، وصولاً إلى الكتلة الأولى المعروفة باسم"كتلة التكوين".

ماذا لو كان مُعدِّن البيتكوين المجهول الذي يرسل كتلة ما فاعلًا سيئًا ويقترح كتلة غير صالحة من المعاملات التي تفيده بطريقة ما؟

أو ماذا لو كان الرجل الحديدي خبيثًا، ويحاول إرسال نفس عملة البيتكوين الواحدة إلى كل من الرجل العنكبوت والمرأة الخارقة في نفس الوقت دون أن يلاحظ أحد؟

يفحص المشاركون في الشبكة كل معاملة في كل كتلة مقترحة ويرفضون الكتل ذات المعاملات غير الصالحة. اليوم، تقوم أكثر من 100,000 عقدة بالتحقق بشكل مستقل من صحة كل معاملة بيتكوين واحدة!

نظرًا لأن عمل التحقق من صحة المعاملات والتأكد من أن المعاملات الصالحة فقط هي التي تتم تسويتها أمر سهل للغاية بالنسبة للمشاركين في الشبكة ولكن محاولة تسوية المعاملات مكلفة، فإن الحافز لـ TRY الاحتيال على النظام هو الحد الأدنى.

ملخص

دعونا نلخص جميع التفاعلات على شبكة البيتكوين:

• إذا كنت ترغب في إرسال عملات بيتكوين إلى شخص آخر، فإنك تقدم عنوان البيتكوين الخاص بالمستلم، وستتصل محفظتك بعقدة لبدء المعاملة.
• ستقوم العقدة بالتحقق من صحة المعاملة، والتحقق من صحتها ثم بث المعاملة الصالحة وترحيلها إلى العقد الأخرى وعمال التعدين. إذا كانت المعاملة تنتهك إحدى قواعد البيتكوين، سترفضها العُقد تلقائيًا.
• يقوم المُعَدِّنون بتجميع هذه المعاملات في "كتلة مرشحة" (كتلة مؤقتة) ويتنافسون على من ينشر كتلتهم على سلسلة الكتل من خلال كونهم أول من يخمن بشكل صحيح حل "لغز" رياضي.
• يحصل المُعَدِّن "الفائز" على نشر هذه الكتلة المؤقتة ككتلة دائمة على سلسلة الكتل، مما يؤكد المعاملة (والمعاملات الأخرى في الدفعة).
• تتلقى العقد هذه الكتلة وتتحقق من أن المُعدِّن يتبع قواعد الشبكة. (إذا كانت الكتلة تنتهك إحدى قواعد البيتكوين، سترفضها العقد تلقائيًا).
• عندما تتلقى إحدى العُقد كتلة جديدة وترى أنها صالحة، تقوم بترحيلها إلى العُقد الأخرى، بحيث تظل جميع العُقد (بما في ذلك المُعدِّنين) متزامنة وتحتفظ بسلاسل كتل متطابقة.
• يحذف جميع المُعَدِّنين الآخرين الكتلة المؤقتة التي كانوا يعملون عليها ويبدأون في "كتلة مرشحة" جديدة مع "لغز" رياضي جديد.
• بمجرد أن تتلقى العقدة التي تتصل بها محفظة المستلم الكتلة الجديدة، ستُظهر محفظة المستلم رصيدًا مُحدَّثًا بعُملات البيتكوين المستلمة حديثًا.