بلاک خالی بیت کوین چیست؟ بررسی دلایل استخراج بلاک بدون تراکنش

وقتی به یک مرورگر بلاک‌چین نگاه می‌کنید و می‌بینید بلاکی تازه استخراج شده اما هیچ تراکنشی در آن نیست، در حالی که هزاران انتقال در ممپول با کارمزدهای بالا منتظر تایید هستند، این تصویر شبیه به یک خطای سیستمی یا رفتار خودخواهانه از سوی ماینرهاست. این تضاد ظاهری، درک سازوکار شبکه را برای کاربرانی که به دنبال تحلیل داده‌های آنچین هستند، پیچیده می‌کند. در این مقاله، معمای بلاک‌های خالی بیت‌کوین را بررسی می‌کنیم و نشان می‌دهیم چرا ماینرها گاهی رقابت بر سر زمان را به دریافت کارمزد ترجیح می‌دهند و این تصمیم چه تاثیری بر سرعت شبکه و زمان انتظار شما خواهد داشت.

بلاک خالی بیت کوین چیست؟

دنیای رمزارزها پر از مفاهیم و اصطلاحات جالب است و یکی از پدیده‌هایی که ممکن است در زمان بررسی داده‌های شبکه‌ی بیت‌کوین با آن روبرو شوید، بلاک خالی است. اگر با ساختار شبکه‌ی بیت‌کوین آشنا باشید، می‌دانید که وظیفه‌ی اصلی این شبکه پردازش و ثبت انتقال‌های مالی است. پس مواجه شدن با بلاکی که ظاهرا هیچ انتقالی در آن ثبت نشده است، در نگاه اول کمی عجیب و حتی متناقض به نظر می‌رسد. در این بخش، این مفهوم را با زبانی ساده و قدم به قدم بررسی می‌کنیم.

درک مفهوم بلاک خالی در شبکه بلاک چین

برای درک بهتر این موضوع، شبکه‌ی بیت‌کوین را مانند یک سیستم اتوبوس‌رانی بزرگ تصور کنید. هر بلاک شبیه به یک اتوبوس است و تراکنش‌های مالی کاربران همان مسافرانی هستند که در ایستگاهی به نام ممپول (Mempool: اتاق انتظار یا استخری که تراکنش‌های جدید و تایید نشده در آنجا جمع می‌شوند تا ماینرها آن‌ها را انتخاب کنند) منتظر سوار شدن ایستاده‌اند.

وظیفه‌ی ماینر (Miner: دستگاه یا شخص استخراج‌کننده‌ای که با صرف قدرت پردازشی، امنیت شبکه را تامین کرده و تراکنش‌ها را تایید می‌کند) این است که مسافران را سوار کند و اتوبوس را حرکت دهد. در حالت عادی، ماینرها اتوبوس را تا جای ممکن پر می‌کنند تا بابت هر مسافر هزینه‌ی بلیت یا همان کارمزد دریافت کنند.

اما گاهی اوقات یک اتفاق جالب می‌افتد؛ ماینر تصمیم می‌گیرد اتوبوس را کاملا خالی و بدون اینکه منتظر سوار شدن هیچ مسافری بماند، به حرکت درآورد! به این پدیده استخراج بلاک خالی می‌گویند. در واقع، بلاک خالی، بلاکی است که ماینر آن را پیدا و به زنجیره‌ی اصلی اضافه کرده است، اما هیچ‌گونه تراکنش عادی مربوط به کاربران در آن وجود ندارد.

تراکنش کوین بیس تنها عضو حاضر در بلاک های خالی

شاید با شنیدن کلمه‌ی خالی تصور کنید که این بلاک هیچ داده‌ای درون خود ندارد و حجم آن صفر مطلق است. اما در واقعیت این‌طور نیست. حتی خالی‌ترین اتوبوس‌ها هم حداقل یک نفر را درون خود دارند: راننده‌ی اتوبوس!

در شبکه‌ی بیت‌کوین، هر بلاک خالی حداقل دارای یک تراکنش ویژه و بسیار مهم است که به آن تراکنش کوین‌بیس (Coinbase Transaction: اولین و مهم‌ترین تراکنش در هر بلاک که از طریق آن، شبکه‌ی بیت‌کوین پاداش استخراج را به صورت خودکار تولید و به کیف پول ماینر واریز می‌کند) می‌گویند.

بنابراین، وقتی می‌گوییم یک بلاک خالی است، منظورمان این است که هیچ پولی بین کاربران عادی جابه‌جا نشده است. ماینر در این حالت از خیر دریافت کارمزد تراکنش (Transaction Fee: هزینه‌ی اضافه‌ای که فرستنده‌ی پول پرداخت می‌کند تا ماینرها تشویق شوند تراکنش او را سریع‌تر تایید کنند) می‌گذرد، اما همچنان پاداش اصلی شبکه یا همان پاداش بلاک را از طریق تراکنش کوین‌بیس دریافت می‌کند.

جدول مقایسه بلاک عادی و بلاک خالی

برای اینکه تفاوت‌های این دو نوع بلاک در شبکه‌ی بلاک‌چین را بهتر متوجه شویم، یک مقایسه‌ی ساده انجام داده‌ایم. این جدول به شما کمک می‌کند تا در یک نگاه، تفاوت عملکرد یک ماینر در حالت عادی و در زمان استخراج بلاک خالی را درک کنید:

ویژگی‌های بررسی شده	بلاک عادی شبکه‌ی بیت‌کوین	بلاک خالی شبکه‌ی بیت‌کوین
تعداد تراکنش‌ها	هزاران تراکنش مختلف از کاربران سراسر جهان	فقط 1 تراکنش (تراکنش ویژه‌ی کوین‌بیس)
حجم بلاک	پرحجم (معمولا بین 1 تا 2 مگابایت، بسته به شلوغی شبکه)	بسیار کم‌حجم (تنها چند صد بایت اطلاعات پایه‌ای)
کارمزد دریافتی ماینر	دارد (مجموع کارمزدهایی که کاربران برای انتقال پرداخت کرده‌اند)	ندارد (به دلیل نبود تراکنش کاربران، کارمزدی هم دریافت نمی‌شود)
پاداش اصلی شبکه	دارد (مقدار ثابت بیت‌کوین‌های تازه تولید شده)	دارد (این پاداش ارتباطی به پر یا خالی بودن بلاک ندارد)
تاثیر بر صف انتظار کاربران	کاهش شلوغی شبکه و تایید سریع‌تر تراکنش‌ها	بی‌تاثیر (تراکنش‌های کاربران همچنان در ممپول منتظر می‌مانند)

همان‌طور که در جدول بالا مشاهده می‌کنید، تنها تفاوت مهم برای ماینر این است که با تولید بلاک خالی، سود اضافه‌ای که از کارمزد کاربران به دست می‌آمد را از دست می‌دهد. اما چرا یک ماینر باید چنین تصمیم از نظر اقتصادی عجیبی بگیرد؟ این دقیقا همان معمای جذابی است که در بخش‌های بعدی مقاله به آن پاسخ خواهیم داد.

فرایند فنی استخراج بلاک خالی چگونه است؟

اکنون که می‌دانیم بلاک خالی چیست، زمان آن رسیده است که به پشت صحنه‌ی شبکه‌ی بیت‌کوین برویم. برای درک اینکه چرا یک بلاک بدون تراکنش تولید می‌شود، باید نگاهی به رقابت شدید ماینرها و نحوه‌ی کارکرد سیستم بیندازیم. در این بخش، قدم به قدم مراحل فنی این اتفاق را با هم مرور می‌کنیم.

مروری کوتاه بر مکانیزم استخراج بلاک در بیت کوین

استخراج یا ماینینگ (Mining: فرایند تایید تراکنش‌ها و تولید سکه‌های جدید با استفاده از قدرت پردازشی کامپیوترها) در واقع یک مسابقه‌ی بزرگ ریاضی است. در شبکه‌ی بیت‌کوین، هزاران دستگاه ماینر در سراسر جهان در حال رقابت هستند تا یک معمای پیچیده‌ی ریاضی را حل کنند.

برای ساخت یک بلاک جدید، دستگاه‌ها باید به یک عدد خاص به نام هش (Hash: یک کد دیجیتالی یکتا که مانند اثر انگشت برای داده‌ها عمل می‌کند) دست پیدا کنند.

• هر کس زودتر این معما را حل کند، برنده‌ی مسابقه است.
• فرد برنده حق دارد بلاک جدید را به زنجیره‌ی اصلی اضافه کند.
• در نهایت، شبکه‌ی بیت‌کوین جایزه‌ی برنده‌ی این رقابت را به صورت سکه‌های جدید پرداخت می‌کند.

این مسابقه تقریبا هر ده دقیقه یک بار تکرار می‌شود و عامل زمان در آن حیاتی‌ترین نقش را بازی می‌کند.

نقش فضای ممپول در انتخاب و تایید تراکنش ها

همان‌طور که در بخش قبل اشاره کردیم، ممپول (Mempool: اتاق انتظار شبکه‌ی بلاک‌چین برای تراکنش‌های جدید و تایید نشده) جایی است که تمام انتقالات مالی کاربران در آن جمع می‌شود تا پردازش شوند.

وقتی یک ماینر می‌خواهد برنده‌ی مسابقه شود، هم‌زمان با حل معمای ریاضی، باید گروهی از این تراکنش‌های منتظر را انتخاب کرده و درون قالب بلاک خود قرار دهد. این فرایند شامل مراحل زیر است:

• بررسی کارمزدها: ماینرها معمولا تراکنش‌هایی که کارمزد بالاتری دارند را در اولویت قرار می‌دهند.
• تایید اعتبار: دستگاه ماینر باید مطمئن شود که فرستنده‌ی پول، موجودی کافی دارد و امضای دیجیتال او معتبر است.
• بسته‌بندی اطلاعات: تراکنش‌های تایید شده در قالب یک لیست منظم درون بلاک قرار می‌گیرند.

انجام دقیق این مراحل نیازمند زمان و پردازش داده‌ها است. اگرچه این زمان بسیار کوتاه به نظر می‌رسد، اما در دنیای رقابتی ماینینگ، حتی کسری از ثانیه هم می‌تواند سرنوشت‌ساز باشد.

استخراج سریع یا SPV Mining و نقش آن در شکل گیری بلاک خالی

مهم‌ترین دلیل پیدایش یک بلاک خالی، تکنیکی به نام استخراج سریع یا SPV Mining: روشی که در آن ماینرها بدون دریافت کامل اطلاعات بلاک قبلی، استخراج بلاک جدید را شروع می‌کنند) است. برای درک این تکنیک، فرض کنید در یک مسابقه‌ی دو امدادی شرکت کرده‌اید.

وقتی یک ماینر در یک نقطه‌ از جهان معمای یک بلاک را حل می‌کند، بلافاصله خبر آن را در کل شبکه‌ی بیت‌کوین پخش می‌کند. ماینر دیگری که فرضا در سمت دیگر کره‌ی زمین قرار دارد، به محض شنیدن این خبر متوجه می‌شود که مسابقه‌ی قبلی تمام شده و مسابقه‌ی ساخت بلاک جدید آغاز شده است. اما در اینجا یک چالش بزرگ وجود دارد:

• ماینر دوم برای اینکه تراکنش‌های جدیدی را در بلاک خود قرار دهد، ابتدا باید تمام اطلاعات بلاک برنده‌ی قبلی را دانلود و بررسی کند تا مبادا تراکنشی را به اشتباه و به صورت تکراری ثبت کند.
• دانلود و بررسی این اطلاعات در بستر اینترنت ممکن است یک الی دو ثانیه زمان ببرد.
• اگر ماینر دوم این چند ثانیه را صرف دانلود اطلاعات کند، از رقابت جدید عقب می‌ماند و ممکن است شانس خود را از دست بدهد.

راه‌حل ماینرها برای این مشکل، استفاده از تکنیک استخراج سریع است. ماینر دوم به جای صبر کردن، بلافاصله کار روی بلاک جدید را آغاز می‌کند؛ اما برای جلوگیری از هرگونه خطای تکراری شدن تراکنش‌ها، قالب بلاک خود را کاملا خالی می‌گذارد. از آنجایی که بلاک او هیچ تراکنشی ندارد، قطعا با بلاک قبلی تداخلی پیدا نخواهد کرد.

اگر این ماینر به قدری خوش‌شانس باشد که در همان چند ثانیه‌ی اول (پیش از دریافت کامل اطلاعات بلاک قبلی) معمای ریاضی را حل کند، یک بلاک کاملا خالی تولید و برای همیشه در تاریخچه‌ی شبکه‌ی بیت‌کوین ثبت می‌شود.

چرا ماینرها بلاک خالی استخراج می کنند؟

تا به اینجا متوجه شدیم که از نظر فنی چگونه یک بلاک بدون مسافر حرکت می‌کند. اما سوال مهم‌تری که برای هر کاربری پیش می‌آید این است که چرا ماینرها باید از خیر درآمد اضافه‌ی خود بگذرند؟ در نگاه اول، رها کردن کارمزدها یک تصمیم غیرمنطقی به نظر می‌رسد، اما وقتی پای منطق پنهان در شبکه‌ی بیت‌کوین به میان می‌آید، ماینرها دلایل بسیار هوشمندانه‌ای برای این کار دارند. بیایید این دلایل را با هم بررسی کنیم.

رقابت بر سر زمان؛ حیاتی ترین عامل در شبکه بیت کوین

در دنیای استخراج بیت کوین، زمان فقط طلا نیست، بلکه خود بیت‌کوین است! تصور کنید در یک مسابقه‌ی دو و میدانی شرکت کرده‌اید که تنها نفر اول جایزه می‌گیرد و بقیه‌ی دوندگان هیچ پاداشی دریافت نمی‌کنند. در شبکه‌ی بیت‌کوین نیز دقیقا همین قانون حاکم است.

وقتی مسابقه‌ی حل معمای بلاک جدید شروع می‌شود، دستگاه‌های استخراج در سراسر جهان با تمام توان پردازشی خود شروع به محاسبه می‌کنند. در این رقابت نفس‌گیر، برنده‌ی نهایی گاهی فقط با اختلاف چند هزارم ثانیه مشخص می‌شود. اگر یک ماینر بخواهد زمان خود را صرف جمع‌آوری تراکنش‌ها، بررسی اعتبار آن‌ها و چیدن این داده‌ها درون بلاک کند، ممکن است همین زمان بسیار کوتاه باعث شود رقیبش زودتر معما را حل کند. بنابراین، برای عقب نماندن از مسابقه‌ی سرعت، ماینر ترجیح می‌دهد بدون اتلاف وقت، کار روی یک قالب کاملا خالی را شروع کند.

ترجیح پاداش بلاک به کارمزد تراکنش ها در ثانیه های اولیه

برای درک بهتر این تصمیم مالی، باید بدانیم که سبد درآمدی یک ماینر از دو بخش اصلی تشکیل می‌شود:

• پاداش بلاک (Block Reward: مقدار ثابت و از پیش تعیین‌شده‌ای از بیت‌کوین‌های جدید که شبکه به عنوان جایزه‌ی اصلی به برنده‌ی مسابقه می‌دهد).
• کارمزد تراکنش‌ها (مبالغ خرد و کوچکی که کاربران عادی برای تایید سریع‌تر انتقال پول خود به ماینرها پرداخت می‌کنند).

پاداش اصلی شبکه، بخش بسیار بزرگ‌تر و جذاب‌تر درآمد ماینر را تشکیل می‌دهد. ماینرها با یک حساب و کتاب ساده‌ی اقتصادی به این نتیجه می‌رسند که بهتر است شانس گرفتن پاداش اصلی و بزرگ را با استخراج سریع یک بلاک خالی بالا ببرند، تا اینکه برای گرفتن چند دلار کارمزد اضافه‌ی بیشتر، کل جایزه‌ی چند هزار دلاری را به رقبای خود واگذار کنند. در واقع، این یک انتخاب منطقی برای کاهش ریسک مالی است.

تلاش برای جلوگیری از استخراج بلاک های نامعتبر و تکراری

یکی از سخت‌گیرانه‌ترین قوانین شبکه‌ی بلاک‌چین این است که هیچ تراکنشی نباید دو بار تایید و ثبت شود. اگر ماینری به اشتباه تراکنشی را که قبلا در بلاک قبلی ثبت شده است، دوباره در بلاک خود قرار دهد، شبکه‌ی بیت‌کوین بلافاصله بلاک او را نامعتبر می‌شناسد. در این حالت، بلاک استخراج شده به یک بلاک یتیم (Orphan Block: بلاکی که به دلیل خطای اطلاعاتی یا تاخیر، توسط شبکه‌ی اصلی پذیرفته نمی‌شود و به طور کامل دور انداخته می‌شود) تبدیل می‌گردد. با این اتفاق، تمام زحمات و هزینه‌ی سنگین برق ماینر به هدر می‌رود.

زمانی که یک بلاک جدید به تازگی توسط شخص دیگری استخراج شده است، ماینرها هنوز دقیقا نمی‌دانند کدام تراکنش‌های منتظر در ممپول، درون آن بلاک قرار گرفته‌اند. بنابراین، امن‌ترین راه برای جلوگیری از ثبت تراکنش تکراری و از دست ندادن جایزه، این است که در ثانیه‌های اول مسابقه، هیچ تراکنشی را درون بلاک جدید خود قرار ندهند.

تاخیر در دریافت و پردازش اطلاعات از گره های شبکه

شبکه‌ی بیت‌کوین توسط ده‌ها هزار گره (Node: کامپیوترهای متصل به شبکه که وظیفه‌ی بررسی، تایید و نگهداری تاریخچه‌ی تراکنش‌های بلاک‌چین را بر عهده دارند) در سراسر جهان پشتیبانی می‌شود. وقتی بلاک قبلی پیدا می‌شود، اطلاعات کامل آن باید از طریق اینترنت بین تمام این گره‌ها دست به دست شود تا به دست تک‌تک ماینرها برسد.

هرچند سرعت اینترنت در دنیای امروز بسیار بالاست، اما انتقال یک بسته پر از اطلاعات از یک سر کره‌ی زمین به سر دیگر، به دلیل مسافت‌های فیزیکی باز هم چند ثانیه زمان می‌برد (چیزی شبیه به پینگ یا تاخیر در بازی‌های آنلاین). ماینرها به جای اینکه در این چند ثانیه دستگاه‌های خود را متوقف کنند و منتظر رسیدن اطلاعات کامل بمانند، از قدرت پردازشی خود استفاده کرده و حدس زدن معمای یک بلاک خالی را شروع می‌کنند. این تاخیر طبیعی در زیرساخت اینترنت، یکی از اصلی‌ترین دلایل فنی برای تولد بلاک‌های بدون تراکنش در دنیای رمزارزها است.

پیامدهای استخراج Empty Block برای کاربران و شبکه

اکنون که می‌دانیم چرا استخراج‌کنندگان گاهی ترجیح می‌دهند یک بلاک بدون تراکنش تولید کنند، زمان آن رسیده است که از زاویه‌ی دید خودمان به عنوان کاربر به ماجرا نگاه کنیم. وقتی در حال انتقال دارایی خود هستیم و متوجه می‌شویم شبکه‌ی بیت‌کوین یک بلاک خالی استخراج کرده است، چه اتفاقی برای تراکنش ما می‌افتد؟ آیا این پدیده برای سرمایه‌ی ما خطرناک است؟ در این بخش، تاثیرات این اتفاق را بر سرعت و سلامت شبکه بررسی می‌کنیم.

تاثیر ایجاد بلاک خالی بر سرعت تایید تراکنش ها در شبکه

برای درک تاثیر این پدیده بر سرعت شبکه، بیایید دوباره به مثال اتوبوس و مسافران برگردیم. فرض کنید در ایستگاه منتظر اتوبوس هستید، اما یک اتوبوس کاملا خالی از جلوی شما رد می‌شود و توقف نمی‌کند. چه اتفاقی می‌افتد؟ شما مجبور می‌شوید منتظر اتوبوس بعدی بمانید.

در شبکه‌ی بیت‌کوین نیز دقیقا همین اتفاق رخ می‌دهد. تولید یک بلاک خالی به این معناست که ظرفیت پردازش (Throughput: مقدار داده‌ها یا تعداد تراکنش‌هایی که یک سیستم می‌تواند در یک زمان مشخص با موفقیت انجام دهد) در آن بازه‌ی زمانی هدر رفته است. در نتیجه:

• تاخیر کوتاه برای کاربران: تراکنش شما و سایر کاربران برای حدود ده دقیقه‌ی دیگر (تا زمان استخراج بلاک بعدی) در اتاق انتظار یا همان ممپول باقی می‌ماند.
• احتمال افزایش موقت کارمزدها: اگر تعداد تراکنش‌های منتظر در شبکه زیاد باشد و هم‌زمان یک بلاک خالی هم استخراج شود، ترافیک شبکه‌ی بیت‌کوین کمی سنگین‌تر می‌شود. در این شرایط، ممکن است کاربران برای اینکه در اتوبوس بعدی حتما جا داشته باشند، پیشنهاد کارمزد بالاتری بدهند.

با این حال، جای نگرانی نیست؛ زیرا این تاخیرها معمولا بسیار کوتاه هستند و در روند کلی جابه‌جایی پول اختلال بزرگی ایجاد نمی‌کنند.

آیا بلاک خالی نشان دهنده مشکل یا خرابی فنی است؟

بسیاری از کاربران تازه‌کار وقتی می‌بینند یک بلاک بدون هیچ تراکنشی به شبکه‌ی بلاک‌چین اضافه شده است، تصور می‌کنند سیستم هک شده یا دچار یک باگ و خرابی فنی شده است. اما خبر خوب این است که استخراج بلاک خالی به هیچ وجه نشانه‌ی خرابی نیست.

در واقع، این پدیده نشان می‌دهد که شبکه‌ی بیت‌کوین دقیقا همان‌طور که برنامه‌ریزی شده است، کار می‌کند! این اتفاق صرفا یک واکنش طبیعی به تاخیر در انتقال اطلاعات در سطح اینترنت جهانی است. وقتی سیستم اجازه می‌دهد ماینرها در ثانیه‌های اولیه‌ی دریافت اطلاعات، بدون معطلی کار خود را شروع کنند، در حال جلوگیری از قطعی شبکه و حفظ پویایی آن است. پس اگر با یک بلاک خالی مواجه شدید، بدانید که این فقط یک ویژگی فنی برای بهینه‌سازی زمان است، نه یک خطای سیستمی.

بررسی مزایا و معایب استخراج بلاک خالی برای سلامت شبکه بیت کوین

هر پدیده‌ای در دنیای تکنولوژی دو روی سکه دارد. استخراج بلاک خالی نیز تاثیرات مثبت و منفی خاص خود را بر اکوسیستم بیت‌کوین می‌گذارد. در ادامه به صورت خلاصه این مزایا و معایب را مرور می‌کنیم:

مزایای استخراج بلاک خالی:

• تامین امنیت مداوم: حتی زمانی که ماینرها در حال استخراج یک بلاک خالی هستند، دستگاه‌های آن‌ها در حال تولید هش و مصرف انرژی است. این کار باعث می‌شود هش‌ریت شبکه (Hashrate: مجموع قدرت پردازشی که تمام کامپیوترها برای محافظت از شبکه‌ی بیت‌کوین در برابر هکرها اختصاص داده‌اند) در بالاترین سطح ممکن باقی بماند و امنیت شبکه حتی برای یک ثانیه هم متوقف نشود.
• جلوگیری از فورک شدن شبکه: اگر ماینرها مجبور بودند برای دریافت اطلاعات کامل بلاک قبلی صبر کنند، احتمال اینکه چندین ماینر هم‌زمان بلاک‌های مختلفی تولید کنند بسیار بالا می‌رفت. این اتفاق می‌توانست منجر به فورک (Fork: دو شاخه شدن و ایجاد شکاف موقت یا دائم در زنجیره‌ی بلاک‌چین) شود که برای یکپارچگی شبکه مضر است. بلاک‌های خالی از این سردرگمی جلوگیری می‌کنند.

معایب استخراج بلاک خالی:

• هدر رفتن فضای باارزش: در شبکه‌ی بیت‌کوین که فضای هر بلاک بسیار محدود و ارزشمند است، خالی ماندن این فضا به معنای از دست رفتن فرصتی برای پردازش سریع‌تر تراکنش‌های مالی کاربران است.
• کاهش سرعت تایید در زمان‌های شلوغی: در روزهایی که بازار پرنوسان است و کاربران زیادی در حال خرید و فروش هستند، استخراج بلاک‌های خالی می‌تواند صف انتظار را طولانی‌تر کرده و تجربه‌ی کاربری افراد را تحت تاثیر قرار دهد.

حمله بلاک خالی یا Empty Block Attack چیست؟

تا به اینجا درباره‌ی جنبه‌های طبیعی و فنی استخراج بلاک‌های بدون تراکنش صحبت کردیم و دیدیم که این اتفاق معمولا برای حفظ سرعت شبکه رخ می‌دهد. اما در دنیای تکنولوژی، گاهی اوقات ویژگی‌های عادی می‌توانند به عنوان یک سلاح مورد سوءاستفاده قرار بگیرند. در این بخش می‌خواهیم با روی تاریک این ماجرا، یعنی زمانی که استخراج این بلاک‌ها به یک تهدید تبدیل می‌شود، آشنا شویم.

آشنایی با مفهوم حمله بلاک خالی و تفاوت آن با استخراج روتین

در حالت عادی، تولید یک بلاک خالی شبیه به راننده‌ی اتوبوسی است که فقط برای عقب نماندن از زمان‌بندی برنامه‌ریزی شده، توقف در یک ایستگاه را رد می‌کند. این یک اتفاق موقتی و واکنشی طبیعی برای بهینه‌سازی زمان است.

اما حمله بلاک خالی (Empty Block Attack: یک اقدام خرابکارانه که در آن گروهی از ماینرها به صورت عمدی و هماهنگ، فقط بلاک‌های بدون تراکنش استخراج می‌کنند تا شبکه‌ی بیت‌کوین را فلج کنند) کاملا متفاوت است. در این نوع حمله، هدف دیگر سرعت و کارایی نیست، بلکه متوقف کردن عمدی سیستم است. در این سناریو، مهاجمان سعی می‌کنند با تمام قدرت، زنجیره‌ای طولانی از بلاک‌های خالی بسازند تا هیچ تراکنشی از هیچ کاربری تایید نشود. تفاوت اصلی در نیت و تداوم این کار نهفته است؛ استخراج روتین یک اتفاق گذراست، اما حمله یک تلاش مستمر برای سانسور تراکنش‌های مالی است.

بررسی سناریوی حمله و خطرات آن برای اکوسیستم بیت کوین

برای اینکه گروهی بتوانند این حمله‌ی خرابکارانه را با موفقیت اجرا کنند، به قدرت بسیار عظیمی نیاز دارند. آن‌ها باید شرایط حمله 51 درصد (51% Attack: وضعیتی خطرناک که در آن یک شخص یا گروه، کنترل بیش از نیمی از قدرت پردازشی کل شبکه را به دست می‌گیرد و می‌تواند تایید تراکنش‌ها را دستکاری کند) را فراهم کنند. سناریوی این حمله به شکل زیر پیش می‌رود:

• یک گروه هکر یا ماینرهای مخرب، موفق می‌شوند بیش از نیمی از قدرت دستگاه‌های استخراج در سراسر جهان را تحت کنترل خود درآورند.
• آن‌ها تصمیم می‌گیرند تمام تراکنش‌های معتبر و منتظر کاربران را به طور کامل نادیده بگیرند.
• با استفاده از قدرت پردازشی بالای خود، پشت سر هم بلاک‌های خالی تولید کرده و برنده‌ی مسابقه‌ی استخراج می‌شوند.
• ماینرهای صادق که قدرت کمتری دارند، نمی‌توانند با سرعت آن‌ها رقابت کنند و در نتیجه تراکنش‌های کاربران برای مدت نامعلومی در صف انتظار تلنبار می‌شود.

خطر اصلی این سناریو، از بین رفتن اعتماد عمومی به امنیت و کارایی شبکه است. اگر شبکه‌ی بیت‌کوین نتواند پول‌ها را جابه‌جا کند، عملا ماهیت اصلی خود را به عنوان یک سیستم مالی از دست می‌دهد.

اگر شرایط حمله فراهم شود چه اتفاقی برای دارایی کاربران رخ می دهد؟

مهم‌ترین دغدغه‌ای که در زمان شنیدن کلمه‌ی حمله برای هر کاربری ایجاد می‌شود، امنیت سرمایه‌ی شخصی است. خبر بسیار خوب این است که حتی در بدترین شرایط و موفقیت‌آمیز بودن حمله بلاک خالی، دارایی شما دزدیده نمی‌شود.

در شبکه‌ی بلاک‌چین، دسترسی به پول‌ها نیازمند داشتن کلید خصوصی (Private Key: یک رمز عبور فوق‌امنیتی و شخصی که به شما اجازه می‌دهد دارایی‌های کیف پول خود را کنترل کنید) است. از آنجا که این رمز فقط در دست شماست، هیچ ماینر مخربی نمی‌تواند بیت‌کوین‌های شما را سرقت کند یا به حساب دیگری انتقال دهد. با این حال، اتفاقی که رخ می‌دهد یک نوع انسداد موقت است:

• دارایی‌های شما کاملا امن در کیف پولتان باقی می‌ماند.
• شما قادر نخواهید بود پولی به کسی ارسال کنید یا خریدی انجام دهید، زیرا هیچ ماینری تراکنش شما را تایید نمی‌کند (پول در گاوصندوق امن است، اما درب آن موقتا قفل شده است).
• ممکن است به دلیل ترس و وحشت عمومی در بازار، قیمت بیت کوین با افت شدیدی مواجه شود که ارزش دلاری سرمایه‌ی شما را کاهش می‌دهد.

در نهایت باید به این نکته‌ی آرامش‌بخش اشاره کنیم که اجرای چنین حمله‌ای در شبکه‌ی امروز بیت‌کوین، به میلیاردها دلار سرمایه برای خرید سخت‌افزار و تامین برق نیاز دارد. این کار از نظر اقتصادی برای هیچ شخص یا دولتی منطقی نیست و شبکه‌ی بیت‌کوین به قدری بزرگ و غیرمتمرکز شده است که اجرای چنین حمله‌ای تقریبا غیرممکن به نظر می‌رسد.

آینده بلاک های خالی و راهکارهای پیشگیری

حالا که با جنبه‌های مختلف استخراج بدون تراکنش و خطرات احتمالی آن آشنا شدیم، ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید که آیا برنامه‌نویسان شبکه‌ی بیت‌کوین برای حل این مسئله فکری کرده‌اند؟ آیا در آینده‌ی دنیای رمزارزها باز هم شاهد این پدیده خواهیم بود؟ در این بخش پایانی، به سراغ راهکارها و پیش‌بینی وضعیت آینده می‌رویم تا ببینیم توسعه‌دهندگان چگونه با این چالش برخورد می‌کنند.

آیا از نظر فنی امکان جلوگیری از استخراج بلاک خالی وجود دارد؟

ساده‌ترین پاسخی که به ذهن می‌رسد این است که قوانین شبکه را تغییر دهیم و تولید این نوع بلاک‌ها را ممنوع کنیم. اما در دنیای پیچیده‌ی بلاک‌چین، تغییر قوانین پایه‌ای یا همان پروتکل (Protocol: مجموعه‌ای از کدهای برنامه‌نویسی و قوانین اصلی که نحوه‌ی کارکرد و ارتباط کامپیوترها در یک شبکه را تعیین می‌کند) به این سادگی نیست و می‌تواند پیامدهای ناخواسته‌ای داشته باشد.

اگر شبکه‌ی بیت‌کوین قانونی وضع کند که هیچ بلاکی نباید خالی باشد، ماینرها مجبور می‌شوند حتی در ثانیه‌های اولیه‌ی رقابت، منتظر دریافت کامل اطلاعات بمانند. این اجبار می‌تواند باعث بروز دو مشکل بزرگ شود:

• کندی کلی شبکه: زمان تایید تراکنش‌ها برای تمام کاربران افزایش می‌یابد.
• افزایش بلاک‌های یتیم: به دلیل تاخیر در دریافت اطلاعات، احتمال اینکه چند ماینر هم‌زمان بلاک‌های تکراری و نامعتبر تولید کنند بسیار بالا می‌رود که این موضوع باعث هدر رفتن انرژی و کاهش امنیت شبکه می‌شود.

بنابراین، متخصصان معتقدند که جلوگیری اجباری و مسدود کردن کامل این روند، آسیب بیشتری به سلامت شبکه می‌زند. در عوض، آن‌ها روی راهکارهای هوشمندانه‌تری برای کاهش طبیعی این پدیده تمرکز کرده‌اند.

تاثیر آپدیت های نرم افزاری و بهبود زیرساخت ها بر کاهش تعداد بلاک های خالی

به جای ممنوع کردن استخراج سریع، توسعه‌دهندگان تصمیم گرفتند مشکل اصلی، یعنی تاخیر در انتقال اطلاعات بین ماینرها را حل کنند. اگر ماینرها بتوانند اطلاعات بلاک قبلی را در کسری از ثانیه دریافت کنند، دیگر نیازی به تولید بلاک بدون تراکنش نخواهند داشت. برای این منظور، چندین بهبود زیرساختی مهم انجام شده است:

• ارتقای سرعت اینترنت جهانی: با پیشرفت تکنولوژی و افزایش پهنای باند اینترنت در سراسر جهان، سرعت ارتباط بین گره‌های شبکه به طور طبیعی افزایش یافته است.
• استفاده از بلاک‌های فشرده: یکی از مهم‌ترین آپدیت‌های شبکه‌ی بیت‌کوین، معرفی قابلیتی به نام بلاک های فشرده (Compact Blocks: یک به‌روزرسانی نرم‌افزاری هوشمندانه که به جای ارسال کل اطلاعات یک بلاک، تنها یک خلاصه‌ی بسیار کم‌حجم از آن را برای ماینرها می‌فرستد) بود. این تکنولوژی زمان انتقال داده‌ها را به شدت کاهش داد.
• شبکه‌های انتقال سریع: ایجاد شبکه‌های اختصاصی و پرسرعت بین استخرهای استخراج (Mining Pool: محلی مجازی که ماینرهای مختلف قدرت پردازشی دستگاه‌های خود را روی هم می‌گذارند تا شانس بیشتری برای برنده شدن پاداش داشته باشند) باعث شده تا اطلاعات در کمتر از یک ثانیه در سراسر جهان مخابره شود.

پیش بینی وضعیت استخراج و تغییرات درصد بلاک های خالی در آینده

با نگاهی به آمارهای گذشته، متوجه می‌شویم که این راهکارهای زیرساختی به شدت موفقیت‌آمیز بوده‌اند. در سال‌های اولیه‌ی پیدایش بیت‌کوین، گاهی تا 20 درصد از کل بلاک‌ها خالی بودند. اما امروزه با بهبود سرعت انتقال داده‌ها، این رقم به زیر 1 تا 2 درصد رسیده است.

اما عامل مهم دیگری نیز وجود دارد که در آینده‌ی شبکه‌ی بیت‌کوین، ماینرها را از تولید بلاک خالی منصرف خواهد کرد و آن، انگیزه‌های اقتصادی است. پدیده‌ای به نام هاوینگ (Halving: رویدادی که هر چهار سال یک‌بار در شبکه‌ی بیت‌کوین رخ می‌دهد و در آن پاداش اصلی استخراج به نصف کاهش می‌یابد) نقش مهمی در این زمینه دارد.

• هرچه زمان می‌گذرد و هاوینگ‌های بیشتری رخ می‌دهد، پاداش ثابت شبکه کمتر و کمتر می‌شود.
• با کاهش این پاداش اصلی، ماینرها برای جبران هزینه‌های برق و دستگاه‌های خود، وابستگی بسیار بیشتری به کارمزد تراکنش‌های کاربران پیدا می‌کنند.
• در آینده‌ای نه چندان دور، کارمزد تراکنش‌ها بخش اصلی درآمد یک ماینر را تشکیل خواهد داد.

در آن شرایط، استخراج یک بلاک بدون مسافر دیگر هیچ توجیه اقتصادی نخواهد داشت و ماینرها تمام تلاش خود را می‌کنند تا حتی در ثانیه‌های اول، بلاک خود را پر از تراکنش کنند تا سود بیشتری به دست آورند. بنابراین، پیش‌بینی می‌شود که پدیده‌ی بلاک‌های خالی به مرور زمان به یک اتفاق بسیار نادر در تاریخچه‌ی رمزارزها تبدیل شود.

منابع:

Coinsaylor

Cwallet

Gate