تعديل الصعوبة

ما تعديل الصعوبة؟

تعديل الصعوبة هو عملية في بلوكتشين إثبات العمل تغيّر مدى صعوبة إنتاج المعدّنين كتلة صالحة.

وتُعرف هذه العملية أيضًا بإعادة ضبط الصعوبة، أو تعديل صعوبة التعدين، أو خوارزمية تعديل الصعوبة.

هدفها الأساسي هو إبقاء متوسط الوقت بين الكتل قريبًا من الفاصل الزمني الذي يحدده بروتوكول العملة المشفرة.

قد ترفع شبكة إثبات العمل مستوى الصعوبة عندما ينتج المعدّنون الكتل بوتيرة أسرع من المحدد.

وقد تخفضه عندما ينتجون الكتل بوتيرة أبطأ من المحدد.

يساعد نظام التغذية الراجعة هذا البلوكشين على الحفاظ على جدول إصدار ومعدل تأكيد معاملات يمكن توقعهما نسبيًا، حتى مع تغير قدرة التعدين.

تعديل الصعوبة قاعدة إجماع، وليس قرارًا يدويًا تتخذه شركة تعدين أو جهة تطوير أو منصة تداول.

تحسب كل عقدة كاملة متوافقة مستوى الصعوبة المطلوب بصورة مستقلة، وترفض الكتل التي لا تستوفي قواعد إثبات العمل للشبكة.

لماذا تحتاج شبكات إثبات العمل إلى تعديل الصعوبة؟

قد تتغير قدرة الحوسبة المخصصة لشبكة عملة مشفرة كثيرًا بمرور الوقت.

قد ترفع أجهزة التعدين الجديدة معدل تجزئة الشبكة، بينما قد تدفع تغيرات أسعار الطاقة أو ربحية التعدين المعدّنين إلى الانسحاب.

من دون تعديل الصعوبة، ستؤدي زيادة القدرة الحاسوبية إلى تسريع وصول الكتل، وسيؤدي انسحاب المعدّنين إلى إبطائه.

قد يؤدي تسارع الكتل إلى إصدار عملات جديدة قبل الموعد الذي قصده البروتوكول، كما قد يزيد سرعة نمو البلوكشين.

وقد يؤدي تباطؤها إلى تأخير المعاملات، وتقليل سعة الشبكة، وإضعاف تجربة المستخدم.

تستجيب خوارزمية تعديل الصعوبة لهذه التغيرات عبر تعديل هدف إثبات العمل.

ليس الهدف أن تصل كل كتلة في وقت محدد بدقة.

تعدين إثبات العمل احتمالي؛ لذلك قد لا يفصل بين كتلتين سوى ثوانٍ، أو قد يستغرق إنتاج كتلة وقتًا أطول بكثير من المتوسط المستهدف.

تحاول آلية التعديل إبقاء المتوسط طويل الأجل قريبًا من الفاصل الزمني الذي يستهدفه البروتوكول.

كيف يعمل تعدين إثبات العمل

يغيّر معدّن إثبات العمل بيانات ترويسة كتلة مرشحة مرارًا، ويحسب الهاشات المشفرة.

ويبحث عن هاش للكتلة تقل قيمته العددية عن الهدف الحالي للشبكة.

يسمح الهدف الأقل بعدد أقل من الهاشات الممكنة، ما يجعل العثور على كتلة صالحة أصعب.

أما الهدف الأعلى فيسمح بعدد أكبر من الهاشات الممكنة، فيسهّل العثور على الكتل.

يمكن لأول معدّن يعثر على نتيجة مقبولة نشر الكتلة المرشحة إلى الشبكة.

تتحقق العقد الكاملة من معاملات الكتلة وإثبات العمل والطابع الزمني والبنية وغيرها من متطلبات الإجماع.

تُعد الكتلة غير صالحة إذا لم تستوفِ الهدف المطلوب، حتى إن احتوت على معاملات صالحة من نواحٍ أخرى.

لا تحتاج الشبكة إلى إعادة كل المحاولات الفاشلة التي أجراها المعدّن، لأن التحقق من إثبات العمل الناجح أسهل بكثير من العثور عليه.

الصعوبة مقارنة بالهدف

تصف صعوبة التعدين وهدف إثبات العمل الشرط نفسه من اتجاهين متعاكسين.

تعني الصعوبة الأعلى أن على المعدّنين إنتاج هاش يقل عن هدف أدنى.

أما الصعوبة الأقل فتعني إمكان استخدام هدف أعلى يسهل استيفاؤه.

تُعبّر الصعوبة عادةً بمقارنتها بهدف مرجعي يحدده البروتوكول.

تعني صعوبة قدرها 100 أن العثور على كتلة صالحة يتطلب، في المتوسط، عملًا يعادل نحو 100 ضعف العمل المطلوب عند الصعوبة المرجعية.

يمكن التعبير عن العلاقة المبسطة بالصيغة

.

تعني هذه العلاقة العكسية أن مضاعفة الصعوبة تخفض الهدف إلى النصف تقريبًا.

قد تعرض مستكشفات البلوكشين الصعوبة وقيمة هدف مختصرة، رغم أن الحقلين يمثلان معلومات مترابطة.

كيف يُحسب تعديل الصعوبة؟

يقارن التعديل الأساسي للصعوبة الوقت الفعلي اللازم لإنتاج مجموعة من الكتل بالوقت الذي توقع البروتوكول أن يستغرقه إنتاجها.

يمكن التعبير عن صيغة مبسطة للهدف كما يلي:

.

إذا وصلت الكتل بسرعة مفرطة، يكون الوقت الفعلي أقل من المتوقع، فينخفض الهدف الجديد.

ويؤدي انخفاض الهدف إلى زيادة الصعوبة في فترة التعديل التالية.

أما إذا وصلت الكتل ببطء شديد، فيكون الوقت الفعلي أطول من المتوقع، فيرتفع الهدف الجديد.

ويؤدي ارتفاع الهدف إلى خفض الصعوبة وتسهيل العثور على الكتل المقبلة.

قد تتضمن تطبيقات البلوكشين الفعلية حدودًا وقواعد تقريب وكتلًا مرجعية وطوابع زمنية وسيطة وشروطًا طارئة ووسائل حماية أخرى.

يجب أن تحسب كل عقدة تحقق الصيغة الدقيقة بالطريقة نفسها، لأن الصعوبة جزء من إجماع البلوكشين.

تعديل صعوبة Bitcoin

يستهدف Bitcoin متوسط فاصل زمني يبلغ نحو عشر دقائق بين الكتل.

تعيد شبكته الرئيسية حساب هدف إثبات العمل بعد كل 2,016 كتلة.

وفق المعدل المستهدف، ينبغي أن يستغرق إنتاج 2,016 كتلة 1,209,600 ثانية، أي أسبوعين.

يوضح دليل مطوري Bitcoin أن الهدف يُعدّل تناسبيًا إذا أُنتجت الكتل الـ2,016 السابقة في مدة أقصر أو أطول من أسبوعين.

ولا تزال معلمات الإجماع الحالية في Bitcoin Core تحدد مدة مستهدفة قدرها أسبوعان وفاصلًا مستهدفًا قدره عشر دقائق للشبكة الرئيسية.

تبقى الصعوبة عادةً دون تغيير بين مواعيد تعديل Bitcoin.

لذلك قد تواصل الشبكة إنتاج كتل أسرع أو أبطأ من المعتاد إلى أن تبدأ فترة الـ2,016 كتلة التالية.

تأخر الاستجابة هذا جزء مقصود من تصميم الصعوبة الأصلي في Bitcoin.

حدود التعديل في Bitcoin

يضع Bitcoin حدودًا لمقدار تغير الهدف في كل تعديل للصعوبة على الشبكة الرئيسية.

تُقيّد مدة الفترة المقاسة بحيث لا تقل عن ربع المدة المتوقعة البالغة أسبوعين ولا تتجاوز أربعة أمثالها.

وهذا يعني أن الصعوبة لا يمكن أن تزيد بأكثر من أربعة أضعاف في تعديل واحد.

كما لا يمكن أن تنخفض إلى أقل من ربع مستواها السابق في تعديل واحد.

يتضمن تطبيق إثبات العمل في Bitcoin Core حساب الإجماع وحدود إعادة ضبط الهدف.

تحد هذه القيود من أثر الطوابع الزمنية المتطرفة والتغيرات المفاجئة في معدل التجزئة وفترات إنتاج الكتل غير المعتادة.

وتعني أيضًا أن التعافي بعد خسارة استثنائية في قدرة التعدين قد يتطلب عدة فترات تعديل.

مثال على تعديل صعوبة Bitcoin

لنفترض أن معدّني Bitcoin أنتجوا 2,016 كتلة خلال عشرة أيام بدلًا من الأربعة عشر يومًا المتوقعة.

سيكون الهدف الجديد المبسط مساويًا للهدف القديم مضروبًا في

.

وعليه، سيبلغ الهدف الجديد نحو 71.4% من الهدف القديم.

وبما أن الصعوبة تتناسب عكسيًا مع الهدف، فستبلغ الصعوبة الجديدة نحو 1.4 ضعف المستوى السابق.

والآن لنفترض أن إنتاج العدد نفسه من الكتل استغرق 21 يومًا.

سيصبح الهدف المبسط أكبر بمقدار 1.5 مرة.

وستنخفض الصعوبة الجديدة إلى نحو ثلثي مستواها السابق.

لا تراعي هذه الأمثلة تفاصيل التنفيذ، مثل الطوابع الزمنية الدقيقة والحساب بالأعداد الصحيحة والترميز المختصر وحدود التعديل.

لماذا يستخدم Bitcoin 2,016 كتلة؟

تخفف فترة الصعوبة الأطول أثر عشوائية العثور على الكتل الفردية.

لا تقدم كتلة واحدة بطيئة دليلًا كافيًا على انخفاض معدل تجزئة الشبكة بشكل دائم.

أما القياس عبر آلاف الكتل فيوفر تقديرًا أكثر استقرارًا لظروف التعدين الحديثة.

لكن المقابل هو بطء استجابة الشبكة للتغيرات المفاجئة في القدرة الحاسوبية.

إذا انسحب عدد كبير من المعدّنين فور إجراء تعديل، فقد تظل الكتل أبطأ من المستهدف حتى موعد إعادة ضبط الصعوبة التالية.

وإذا دخل معدل تجزئة كبير، فقد تظل الكتل أسرع من المستهدف حتى نهاية الفترة.

تختار العملات المشفرة المختلفة وتيرة تعديل مختلفة استنادًا إلى فواصل كتلها وأسواق التعدين ومدى الاستجابة المطلوبة.

تعديل الصعوبة بعد كل كتلة

تحسب خوارزمية تعديل الصعوبة بعد كل كتلة هدفًا جديدًا.

يمكن لهذا التصميم الاستجابة بسرعة أكبر عند دخول معدل التجزئة إلى الشبكة أو خروجه منها.

وقد يكون مفيدًا للعملات المشفرة ذات فواصل الكتل القصيرة أو خوارزميات التعدين المشتركة مع شبكات أكبر.

Dogecoin مثال على عملة تعدّل الصعوبة مع كل كتلة باستخدام DigiShield.

يوضح دليل التعدين الرسمي لـDogecoin أنها تستخدم نظام إثبات عمل Scrypt وتعيد حساب الصعوبة لكل كتلة.

قد تحد الاستجابة الأسرع من فترات التباطؤ الطويلة في إنتاج الكتل.

لكن الخوارزمية المصممة بشكل سيئ، والتي تعدّل الصعوبة مع كل كتلة، قد تبالغ في الاستجابة للتفاوت العشوائي في التوقيت أو تشجع المعدّنين على التنقل الاستراتيجي بين الشبكات.

DigiShield

DigiShield نهج لتعديل الصعوبة صُمم للاستجابة السريعة لتغير معدل تجزئة الشبكة.

يعيد حساب الصعوبة بوتيرة متكررة، ويستخدم التخفيف أو الحدود للحد من الاستجابات المتطرفة لفاصل زمني غير معتاد بين كتلتين.

أصبح هذا التصميم مهمًا للشبكات الأصغر القائمة على إثبات العمل، والمعرضة لمعدّنين يستطيعون نقل قدرتهم الحاسوبية بسرعة بين العملات المتوافقة.

من دون تعديل سريع الاستجابة، قد ينتج المعدّنون المؤقتون دفعة من الكتل عند صعوبة منخفضة، ثم يتركون المعدّنين الباقين أمام هدف شديد الصعوبة.

يحاول DigiShield الحد من هذا النمط عبر تعديل الهدف بعد كل كتلة.

قد يختلف التطبيق الدقيق من شبكة إلى أخرى؛ لذلك ينبغي للمستخدمين الرجوع إلى قواعد الإجماع الخاصة بالعملة المشفرة المعنية.

تعديل الصعوبة ASERT

ASERT اختصار لعبارة Absolutely Scheduled Exponentially Rising Targets.

وهو نهج لتعديل الصعوبة يقارن إنتاج الكتل الفعلي بجدول مثالي يستند إلى كتلة مرجعية مختارة.

يتغير الهدف أسيًا بحسب تقدم السلسلة على ذلك الجدول أو تأخرها عنه.

يشرح مواصفات بروتوكول ASERT الخوارزمية وهدفها المتمثل في الحفاظ على متوسط فواصل الكتل والحد من تقلبات معدل التجزئة والصعوبة الدورية.

يستخدم ASERT معلمة نصف عمر تحدد سرعة استجابة الصعوبة لاستمرار الاختلاف بين إنتاج الكتل الفعلي والمتوقع.

قد يوفر الجدول الأسي استجابة أكثر سلاسة من الخوارزميات القائمة على متوسط متحرك بسيط لفترة قصيرة.

ومع ذلك، يظل أداء أي تطبيق مرتبطًا بمعلماته وقواعد الطوابع الزمنية وبيئة التعدين المحيطة.

خوارزميات الصعوبة القائمة على المتوسط المتحرك

تحسب بعض خوارزميات تعديل الصعوبة متوسط توقيت عدة كتل حديثة أو مقدار العمل المبذول فيها.

يمنح المتوسط المتحرك البسيط وزنًا متساويًا لكل كتلة ضمن النافذة المختارة.

وقد يمنح المتوسط المتحرك المرجح الكتل الأحدث تأثيرًا أكبر.

توفر النافذة الأكبر نتيجة أكثر سلاسة، لكنها تستجيب ببطء أكبر لتغير معدل التجزئة.

أما النافذة الأصغر فتستجيب بسرعة، لكنها أكثر حساسية للتوقيت العشوائي للكتل والتلاعب بالطوابع الزمنية.

يتعين على مصممي الخوارزميات الموازنة بين سرعة الاستجابة والاستقرار وإمكانية التنبؤ ومقاومة التعدين الاستراتيجي.

لا تستطيع أي صيغة لتعديل الصعوبة إزالة العشوائية بالكامل من إنتاج كتل إثبات العمل.

تعديل الصعوبة ومعدل التجزئة

يقيس معدل التجزئة عدد حسابات إثبات العمل التي ينفذها المعدّنون مجتمعين خلال فترة زمنية.

وتحدد الصعوبة مدى صعوبة العثور على هاش واحد مقبول للكتلة.

عندما يرتفع معدل التجزئة وتبقى الصعوبة دون تغيير، تميل الكتل إلى الوصول بسرعة أكبر.

وعندما ينخفض معدل التجزئة وتبقى الصعوبة دون تغيير، تميل الكتل إلى الوصول ببطء أكبر.

يعدّل تغيير الصعوبة الهدف، بحيث يعود متوسط الفاصل المتوقع بين الكتل إلى الاقتراب من هدف البروتوكول.

لا تقيس الصعوبة استهلاك الكهرباء مباشرةً ولا العدد الدقيق لأجهزة التعدين.

عادةً ما تُستنتج تقديرات معدل التجزئة من الصعوبة والتوقيت الملحوظ للكتل، ولذلك قد تكون التقديرات قصيرة الأجل متقلبة.

تعديل الصعوبة ووقت الكتلة

وقت الكتلة المستهدف غاية إحصائية طويلة الأجل، وليس جدولًا زمنيًا مضمونًا.

قد تنتج شبكة تستهدف عشر دقائق كتلتين صالحتين خلال ثوانٍ قليلة.

وقد تمر فترة أطول بكثير من عشر دقائق من دون إنتاج أي كتلة.

يغير تعديل الصعوبة المتوسط المتوقع عبر محاولات كثيرة.

لكنه لا يجبر المعدّنين على نشر كتلة عند طابع زمني محدد.

لذلك ينبغي للمستخدمين عدم افتراض أن المعاملة ستتلقى أول تأكيد في وقت دقيق استنادًا إلى الفاصل المستهدف وحده.

تعديل الصعوبة وإصدار العملات

تنشئ عملات مشفرة كثيرة قائمة على إثبات العمل عملات جديدة عبر مكافآت الكتل.

عندما تصل الكتل أسرع من المستهدف، تُصدر مكافآت الكتل أيضًا بوتيرة أسرع من المقصودة خلال تلك الفترة.

وعندما تصل الكتل ببطء أكبر، يتباطأ الإصدار الجديد.

يعيد تعديل الصعوبة معدل الإصدار طويل الأجل إلى الاقتراب من الجدول المخطط له في البروتوكول.

ولا يغير عدد العملات المخصصة لكل كتلة، إلا إذا نصت قاعدة إجماع منفصلة على ذلك.

قد يحدث خفض مكافأة الكتلة وتعديل الصعوبة في وقت متقارب، لكنهما آليتان مستقلتان.

تعديل الصعوبة مقارنةً بالتنصيف

يخفض التنصيف دعم الكتلة المدفوع للمعدّنين وفق جدول إصدار محدد مسبقًا.

أما تعديل الصعوبة فيغير مقدار العمل الحاسوبي المتوقع للعثور على كتلة صالحة.

قد يؤثر التنصيف في ربحية التعدين ويدفع بعض المعدّنين إلى التوقف عن العمل.

إذا انخفض معدل التجزئة بعد التنصيف، فقد تخفض خوارزمية الصعوبة الصعوبة في نهاية المطاف لتعكس انخفاض قدرة التعدين.

لكن التعديل لا يعيد مكافأة الكتلة السابقة.

يغير التنصيف عدد العملات الصادرة لكل كتلة، بينما يستهدف تعديل الصعوبة الوقت بين الكتل.

تعديل الصعوبة مقارنةً بقنبلة الصعوبة

يهدف تعديل الصعوبة المعتاد إلى استقرار إنتاج كتل إثبات العمل.

أما قنبلة الصعوبة فهي عنصر صعوبة متزايد عمدًا، صُمم لجعل التعدين أقل عملية تدريجيًا.

تضمن تاريخ Ethereum القائمة على إثبات العمل قنبلة صعوبة لتشجيع الانتقال إلى إثبات الحصة.

أكملت Ethereum هذا الانتقال في سبتمبر 2022، ولم تعد تستخدم صعوبة تعدين إثبات العمل.

توضح وثائق Ethereum الحالية لإثبات الحصة أن فرص إنتاج الكتل منظمة ضمن فترات مدتها 12 ثانية بدلًا من التحكم بها عبر صعوبة التعدين.

لذلك تختلف غاية إعادة ضبط الصعوبة لتحقيق الاستقرار اختلافًا شبه تام عن غاية Ice Age في البروتوكول.

تعديل الصعوبة مقارنةً بصعوبة مجمع التعدين

تحدد صعوبة الشبكة صلاحية الكتلة لسلسلة البلوكشين بأكملها.

غالبًا ما تخصص مجمعات التعدين للمعدّنين الأفراد صعوبة حصص أقل.

تثبت الحصة أن المعدّن أنجز مقدارًا قابلًا للقياس من العمل لصالح المجمع، حتى إن لم تستوفِ النتيجة هدف الشبكة.

يستخدم المجمع الحصص المقدمة لتقدير مساهمة كل معدّن وحساب توزيع المكافآت.

قد يرفع نظام الصعوبة المتغيرة، المعروف غالبًا باسم vardiff، صعوبة الحصة أو يخفضها ليحافظ على معدل إرسال مناسب لكل جهاز تعدين.

لا تغير صعوبة المجمع صعوبة الإجماع في البلوكشين.

فقط الهاش الذي يستوفي هدف الشبكة بالكامل يمكنه إنشاء كتلة صالحة.

تعديل الصعوبة وربحية التعدين

تعتمد ربحية التعدين على مكافآت الكتل ورسوم المعاملات وأسعار الأصول وتكاليف الكهرباء وكفاءة الأجهزة ورسوم المجمع وصعوبة الشبكة.

عادةً ما تؤدي زيادة الصعوبة إلى خفض العدد المتوقع من الكتل أو حصص المجمع التي يمكن لمقدار ثابت من معدل التجزئة كسبها.

أما انخفاض الصعوبة فيزيد الناتج المتوقع من الأجهزة نفسها، بافتراض ثبات الظروف الأخرى.

لذلك قد تؤثر تغيرات الصعوبة في استمرار ربحية أجهزة التعدين القديمة أو الأقل كفاءة.

وقد يؤثر سلوك المعدّنين بدوره في معدل التجزئة مجددًا، ما ينشئ حلقة تغذية راجعة مستمرة بين الربحية والصعوبة.

قد يجذب ارتفاع سعر التوكن معدل تجزئة إضافيًا قبل التعديل التالي، بينما قد يؤدي هبوط حاد في السعر إلى انسحاب المعدّنين.

انتقال معدل التجزئة وتقلب الصعوبة

قد ينقل المعدّنون الأجهزة المتوافقة بين العملات المشفرة وفقًا للربحية المتوقعة.

يمكن للمعدّن توجيه معدل التجزئة إلى شبكة عندما تكون صعوبتها منخفضة نسبيًا، ثم مغادرتها بعد ارتفاع الصعوبة.

وقد تؤدي التحركات الكبيرة إلى تسارع الكتل ثم تباطئها.

يُسمى هذا النمط أحيانًا تقلب معدل التجزئة أو التنقل بين العملات.

قد تكون الشبكات ذات أسواق التعدين الصغيرة معرضة لذلك على نحو خاص، إذ قد تمثل عملية تعدين واحدة حصة كبيرة من إجمالي معدل التجزئة.

صُممت خوارزميات سريعة الاستجابة مثل DigiShield وASERT جزئيًا للحد من المكاسب والاضطرابات المرتبطة بهذه التحولات.

قد يؤدي التعديل المفرط في شدته إلى تقلبات جديدة، بينما قد يترك التعديل البطيء المستخدمين في انتظار الكتل.

تعديل الصعوبة وأمان البلوكشين

تشير الصعوبة إلى مقدار العمل المتوقع لإنتاج كتلة صالحة وفق الهدف الحالي.

تؤدي زيادة إجمالي معدل تجزئة الشبكة عمومًا إلى زيادة موارد الحوسبة اللازمة لإعادة تنظيم سجل إثبات العمل الحديث.

لا ينشئ تعديل الصعوبة قدرة تجزئة بحد ذاته.

بل يغير الهدف ليتناسب مع مستوى العمل الذي لوحظ مؤخرًا على الشبكة.

إذا انخفض معدل التجزئة بصورة دائمة، يمكن خفض الصعوبة ليستمر المعدّنون الملتزمون بإنتاج الكتل قرب الفاصل المستهدف.

ومع ذلك، قد يعني انخفاض معدل التجزئة أن المهاجم يحتاج إلى قدرة حوسبة إجمالية أقل من السابق لتحدي الشبكة.

استقرار توقيت الكتل والأمان الاقتصادي القوي هدفان مترابطان، لكنهما غير متطابقين.

الصعوبة واختيار السلسلة

تقارن عقد إثبات العمل عمومًا سجلات السلاسل المتنافسة بإجمالي العمل المتراكم فيها، لا بعدد الكتل وحده.

تسهم الكتلة المعدّنة عند صعوبة أعلى بعمل أكبر من كتلة عُدّنت عند صعوبة أقل.

يحول ذلك دون فوز المهاجم تلقائيًا عبر إنتاج سلسلة أطول مؤلفة بالكامل من كتل شديدة السهولة.

يحسب Bitcoin Core إثبات الكتلة من الهدف المشفر، ويستخدم عمل السلسلة المتراكم عند تحديد أفضل سلسلة صالحة.

لذلك تكتسب قواعد تعديل الصعوبة أهمية لا تقتصر على توقيت الكتل، بل تشمل أيضًا المقارنة المتسقة بين السلاسل.

يجب أن تتفق العقد على الهدف الصحيح لكل كتلة قبل أن تتفق على مساهمتها في العمل التراكمي.

تعديل الصعوبة وتأكيدات المعاملات

لا يوافق تعديل الصعوبة على معاملات المستخدمين الفردية أو يرفضها مباشرةً.

إنما يؤثر في وتيرة إنتاج المعدّنين المتوقعة للكتل التي تتضمن تلك المعاملات.

إذا كانت الصعوبة أعلى مؤقتًا مما يناسب معدل التجزئة المتاح، فقد ينتظر المستخدمون وقتًا أطول للحصول على التأكيدات.

وإذا كانت الصعوبة منخفضة جدًا، فقد تصل الكتل بسرعة إلى أن ترفعها الخوارزمية.

قد تشترط المحافظ وخدمات الدفع عدة تأكيدات قبل اعتبار التحويل آمنًا بما يكفي.

يقيس عدد التأكيدات عدد الكتل المقبولة التي تتضمن المعاملة أو تليها، وليس مقدار الوقت المنقضي على الساعة.

تعديل الصعوبة ورسوم المعاملات

لا يحدد تعديل الصعوبة رسوم معاملات العملات المشفرة مباشرةً.

وقد يؤثر في الرسوم بصورة غير مباشرة عبر إنتاج الكتل.

تقل سعة المعاملات خلال فترة زمنية ثابتة عندما تتباطأ الكتل.

إذا ظل الطلب مرتفعًا، فقد يعرض المستخدمون رسومًا أعلى للتنافس على السعة المحدودة.

أما الكتل الأسرع من المستهدف فترفع مؤقتًا السعة المتاحة في الساعة، وقد تخفف ضغط الرسوم المباشر.

ويعتمد سلوك الرسوم أيضًا على قواعد حجم الكتل وطلب المعاملات وسياسات المعدّنين ونشاط التطبيقات.

الطوابع الزمنية للكتل

تعتمد حسابات الصعوبة غالبًا على الطوابع الزمنية الواردة في ترويسات الكتل.

يختار المعدّنون هذه الطوابع، لكن قواعد الإجماع تقيّد القيم التي تقبلها العقد.

ليس الطابع الزمني للكتلة قياسًا دقيقًا تمامًا صادرًا عن ساعة عالمية موثوقة.

قد تنشأ فروق طفيفة بسبب إعدادات الساعة وبرامج التعدين وتأخيرات الشبكة والنطاقات المسموح بها في البروتوكول.

لذلك ينبغي تصميم خوارزميات الصعوبة لتحمل التشويش المعتاد في الطوابع الزمنية.

تستخدم بعض البروتوكولات حسابات الوقت الوسيط أو قواعد خاصة عند حدود الفترات للحد من أثر طابع زمني غير معتاد واحد.

هجمات التلاعب بالوقت

تحاول هجمة التلاعب بالوقت التأثير في الطوابع الزمنية للكتل بحيث تحسب خوارزمية الصعوبة هدفًا أسهل مما تبرره التوقيتات الفعلية.

وقد يسعى المهاجم إلى تسريع إصدار العملات أو خفض متطلبات إثبات العمل.

تعتمد إمكانية تنفيذ الهجوم على قواعد الطوابع الزمنية وصيغة التعديل وتنسيق المعدّنين وحصة معدل التجزئة التي يسيطر عليها المهاجم.

قد تتضمن تصميمات الصعوبة وشبكات الاختبار الحديثة وسائل حماية خاصة من أساليب التلاعب المعروفة بالطوابع الزمنية.

يتضمن BIP-94 الخاص بـBitcoin Testnet4 قيدًا على الطابع الزمني لفترة الصعوبة، بهدف الحد من أسلوب تلاعب بالوقت قد يفاقم عواصف الكتل في شبكة الاختبار.

يجب أن تتوافق وسائل الحماية من التلاعب بالطوابع الزمنية مع الإجماع، لأن العقد لا يمكنها الاختلاف بشأن قبول توقيت الكتلة.

شبكات اختبار Bitcoin والحد الأدنى للصعوبة

ينبغي أن تظل شبكات الاختبار العامة قابلة للاستخدام حتى عندما تكون قدرة التعدين المتاحة محدودة جدًا.

لذلك تتضمن شبكات اختبار Bitcoin قواعد تختلف عن سلوك الصعوبة في الشبكة الرئيسية.

يسمح Bitcoin Testnet4 بكتلة ذات صعوبة دنيا إذا مضت أكثر من 20 دقيقة على الكتلة السابقة، باستثناء أول كتلة في فترة الصعوبة.

ويغير BIP-94 أيضًا الكتلة السابقة التي توفر الهدف الأساسي لتعديل الفترة التالية.

صُمم هذا التغيير للحد من عواصف الكتل التي قد تحدث عند ظهور كتلة بالصعوبة الدنيا عند حد فاصل للتعديل.

لا ينبغي استخدام قواعد شبكة الاختبار للتنبؤ بسلوك الشبكة الرئيسية، لأنها لا تسمح باستثناء الصعوبة الدنيا نفسه.

تعديلات الصعوبة الطارئة

تعديل الصعوبة الطارئ قاعدة خاصة تهدف إلى خفض الصعوبة عندما يصبح إنتاج الكتل بطيئًا على نحو خطير.

قد تساعد هذه القاعدة شبكة أصغر على التعافي بعد خسارة مفاجئة في قدرة التعدين.

لكنها قد تنشئ حوافز غير مقصودة إذا استطاع المعدّنون التسبب بفترة سهلة على نحو غير معتاد ثم العودة لجمع المكافآت بسرعة.

لذلك يجب أن توازن القواعد الطارئة بين تعافي الشبكة ومقاومة التلاعب الاستراتيجي.

وقد تقلل خوارزمية تعديل منتظمة جيدة التصميم الحاجة إلى آلية طوارئ منفصلة.

تعديل الصعوبة أثناء انقسام السلسلة

قد يقسم انقسام البلوكشين المعدّنين بين شبكتين غير متوافقتين.

وقد تبدأ كل سلسلة ناتجة بجزء من معدل التجزئة الأصلي فقط.

إذا بدأت السلسلتان بالصعوبة نفسها، فقد تنتج السلسلة التي لديها عدد أقل من المعدّنين كتلًا أبطأ بكثير في البداية.

وقد تخفض خوارزمية الصعوبة فيها متطلبات الهدف في نهاية المطاف، لكن سرعة التعافي تعتمد على قواعد إعادة ضبط الهدف.

وقد يشجع الانقسام المعدّنين على الانتقال المتكرر وفقًا للربحية قصيرة الأجل.

قد يعتمد مصممو البروتوكول خوارزمية تعديل جديدة إذا لم يكن النظام الموروث ملائمًا لبيئة التعدين بعد الانقسام.

هل يستطيع المعدّنون التحكم في الصعوبة؟

لا يستطيع أي معدّن منفرد أن يختار ببساطة صعوبة أقل لكتلة صالحة على الشبكة.

يُحسب الهدف المطلوب من الكتل المقبولة السابقة وفق قواعد الإجماع.

وترفض العقد الكتلة إذا لم يستوفِ هدفها المعلن أو إثبات العمل فيها تلك القواعد.

يؤثر المعدّنون مجتمعين في الصعوبة المستقبلية بصورة غير مباشرة، من خلال سرعة إنتاجهم للكتل.

وقد يحاول المعدّنون ذوو التأثير الكافي أيضًا استخدام أساليب للطوابع الزمنية أو تحركات منسقة لمعدل التجزئة.

لهذا السبب تحتاج خوارزميات الصعوبة إلى تحليل اقتصادي وأمني دقيق.

هل يستطيع المطورون تغيير خوارزمية الصعوبة؟

يمكن للمطورين اقتراح برامج تتضمن خوارزمية صعوبة جديدة وتنفيذها.

لكنهم لا يستطيعون جعل قواعد غير متوافقة صالحة سرًا لجميع العقد المستقلة.

يتطلب التعديل الذي يغير الإجماع عادةً ترقية منسقة للبلوكشين يقبلها المعدّنون ومشغلو العقد ومزودو المحافظ وخدمات البنية التحتية والنظام الأوسع.

قد ترفض العقد التي تواصل تطبيق القواعد القديمة الكتل المنتجة وفق الحساب الجديد.

ولذلك قد يؤدي التغيير غير المنسق جيدًا إلى انقسام البلوكشين إلى شبكات غير متوافقة.

تعديل الصعوبة جزء حساس من كود الإجماع، ويخضع لمراجعة واختبارات مكثفة قبل اعتماد شبكة رئيسية لتغيير كبير.

كيفية الاطلاع على صعوبة العملة المشفرة

تعرض مستكشفات البلوكشين عادةً صعوبة الشبكة الحالية والهدف ووقت الكتلة ومعدل التجزئة التقديري والموعد التقديري للتعديل التالي.

وقد تعرض العقدة الكاملة الصعوبة أيضًا عبر واجهات سطر الأوامر أو استدعاء الإجراءات البعيدة.

قد تعرض لوحات بيانات مجمعات التعدين صعوبة الشبكة إلى جانب صعوبة الحصة الأقل المخصصة لمعدّن بعينه.

ينبغي للمستخدمين التحقق من القياس المعروض قبل مقارنة القيم.

لا يمكن دائمًا مقارنة قيم الصعوبة بين عملات مشفرة مختلفة مباشرةً، لأن خوارزميات التجزئة والأهداف المرجعية قد تختلف.

ولا يعني أن الشبكة ذات الصعوبة الرقمية الأعلى أكثر أمانًا تلقائيًا من كل شبكة ذات رقم أقل.

تقدير تعديل الصعوبة التالي

يستخدم تقدير التعديل التالي عدد الكتل الحديثة وتوقيتها لإسقاط إعادة ضبط الهدف المحتملة.

قد يتغير التقدير بعد كل كتلة جديدة لأن العثور على كتل إثبات العمل عشوائي.

وقد يتغير أيضًا إذا أضاف المعدّنون معدل تجزئة أو سحبوه قبل حد التعديل.

يمكن للمستكشفات إعداد تقدير مدروس، لكن قيمة الإجماع النهائية تعتمد على الفترة كاملةً والصيغة الدقيقة للبروتوكول.

ينبغي ألا يتعامل المتداولون والمعدّنون مع تقدير بداية الفترة على أنه مضمون.

هل تعني الصعوبة الأعلى ارتفاع سعر العملة المشفرة؟

لا تضمن صعوبة التعدين الأعلى ارتفاع سعر العملة المشفرة.

قد ترتفع الصعوبة لأن معدّنين إضافيين بدأوا العمل بعد ارتفاع سابق في السعر.

وقد ترتفع أيضًا بسبب نشر أجهزة أكثر كفاءة أو تحسن ظروف الكهرباء.

وقد تسير العلاقة في الاتجاهين، إذ يؤثر السعر في ربحية التعدين، بينما تؤثر مشاركة المعدّنين في الصعوبة.

يعتمد سعر السوق أيضًا على السيولة والتبني والتنظيم وطلب المستثمرين وعرض التوكنات والظروف الاقتصادية الأوسع.

الصعوبة مقياس للشبكة والتعدين، وليست توقعًا موثوقًا للسعر بمفردها.

هل تعني الصعوبة الأقل أن البلوكشين يتعثر؟

قد يدل انخفاض الصعوبة على مشاركة معدل تجزئة أقل خلال الفترة المقاسة.

وقد ينتج ذلك عن انخفاض ربحية التعدين أو تغيرات موسمية في الطاقة أو انتقال الأجهزة أو التنظيم أو المنافسة الاعتيادية في السوق.

ولا يعني انخفاض الصعوبة تلقائيًا أن البلوكشين توقف عن العمل.

قد يكون التعديل يعمل تمامًا كما صُمم، إذ يعيد متوسط إنتاج الكتل إلى مستواه بعد انسحاب المعدّنين.

ومع ذلك، ينبغي تحليل التراجع طويل الأجل إلى جانب معدل التجزئة وتركيز المعدّنين وفواصل الكتل وتكلفة الأمان والنشاط والحوافز الاقتصادية.

مخاطر سوء تصميم تعديل الصعوبة

قد تترك الخوارزمية بطيئة الاستجابة الشبكة تنتج كتلًا بطيئة للغاية بعد انخفاض معدل التجزئة.

وقد تضخم الخوارزمية سريعة الاستجابة التغيرات العشوائية في التوقيت وتؤدي إلى أهداف غير مستقرة.

وقد يشجع التأخر المتوقع المعدّنين على الدخول خلال الفترات السهلة والخروج خلال الفترات الصعبة.

وقد تعرض وسائل الحماية الضعيفة للطوابع الزمنية الخوارزمية للتلاعب.

وقد تؤدي أخطاء التقريب أو التطبيقات غير المتسقة إلى حساب العقد أهدافًا مختلفة.

وقد يتسبب كود الصعوبة غير الصحيح بانقسام غير مقصود للسلسلة، لأن بعض العقد قد تقبل كتلًا ترفضها عقد أخرى.

لذلك تتطلب تطبيقات الإجماع مجموعات اختبارات مشتركة وقواعد دقيقة للحساب بالأعداد الصحيحة.

الأسئلة الشائعة

ما تعديل الصعوبة ببساطة؟

تعديل الصعوبة عملية تلقائية تجعل تعدين إثبات العمل أصعب أو أسهل، كي تستمر الكتل في الوصول قرب متوسط الفاصل الزمني الذي تستهدفه الشبكة.

لماذا تتغير صعوبة التعدين؟

تتغير لأن معدل تجزئة التعدين قد يرتفع أو ينخفض، ما يجعل وصول الكتل أسرع أو أبطأ من المستهدف.

ماذا يحدث عندما ترتفع الصعوبة؟

ينبغي للمعدّنين إجراء عمل تجزئة أكبر في المتوسط للعثور على كتلة تستوفي هدف إثبات العمل الأقل.

ماذا يحدث عندما تنخفض الصعوبة؟

يصبح هدف إثبات العمل أسهل، ما يسمح لمعدل التجزئة المتبقي بإنتاج الكتل بوتيرة أسرع في المتوسط.

من يغيّر صعوبة العملة المشفرة؟

تحسبها برمجيات إجماع الشبكة تلقائيًا من الكتل السابقة وفق قواعد البروتوكول المحددة مسبقًا.

هل يستطيع معدّن واحد خفض صعوبة الشبكة؟

لا، لا يستطيع معدّن واحد إعلان هدف أسهل وصالح إلا إذا سمحت به خوارزمية الإجماع.

كم مرة يعدّل Bitcoin الصعوبة؟

يعدّل Bitcoin Mainnet الصعوبة بعد كل 2,016 كتلة، وهي فترة يُفترض أن تعادل نحو أسبوعين.

ما وقت الكتلة المستهدف في Bitcoin؟

يستهدف Bitcoin متوسطًا يبلغ نحو عشر دقائق بين الكتل.

ما مقدار تغير صعوبة Bitcoin دفعة واحدة؟

يحد Bitcoin من كل تعديل عادي على الشبكة الرئيسية، بحيث لا تزيد الصعوبة بأكثر من أربعة أضعاف ولا تنخفض إلى أقل من ربع مستواها السابق.

هل يعدّل Dogecoin الصعوبة بطريقة مختلفة؟

نعم، يستخدم Dogecoin خوارزمية DigiShield لتعديل صعوبة تعدين Scrypt بعد كل كتلة.

ما تعديل الصعوبة بعد كل كتلة؟

هو نظام يعيد حساب هدف إثبات العمل بعد كل كتلة جديدة بدلًا من الانتظار فترة طويلة وثابتة.

ما DigiShield؟

DigiShield نظام سريع الاستجابة لتعديل الصعوبة بعد كل كتلة، صُمم للتكيف مع التغيرات السريعة في معدل تجزئة التعدين.

ما ASERT؟

ASERT طريقة أسية لتعديل الصعوبة تقارن إنتاج الكتل الفعلي بجدول مثالي مرتبط بكتلة مرجعية.

هل الصعوبة هي نفسها معدل التجزئة؟

لا، الصعوبة هي متطلبات العمل اللازمة لكتلة صالحة، بينما يقدّر معدل التجزئة مقدار العمل الحاسوبي الذي يجريه المعدّنون كل ثانية.

هل الصعوبة هي نفسها الهدف؟

ترتبط الصعوبة والهدف عكسيًا، إذ تقابل الصعوبة الأعلى هدفًا أدنى لإثبات العمل.

هل تعديل الصعوبة هو نفسه التنصيف؟

لا، يغير التنصيف المكافأة لكل كتلة، بينما يغير تعديل الصعوبة مقدار العمل المتوقع اللازم للعثور على كتلة.

هل تعديل الصعوبة هو نفسه قنبلة الصعوبة؟

لا، يثبت التعديل العادي توقيت الكتل، بينما جعلت قنبلة الصعوبة التاريخية في Ethereum تعدين إثبات العمل أصعب عمدًا وبشكل متزايد.

هل تعدّل Ethereum حاليًا صعوبة التعدين؟

لا، استبدلت Ethereum تعدين إثبات العمل بالتحقق عبر إثبات الحصة في سبتمبر 2022.

هل تزيد الصعوبة الأعلى رسوم المعاملات؟

ليس مباشرةً، لكن بطء الكتل مؤقتًا قد يقلل السعة المتاحة في الساعة ويزيد التنافس على إدراج المعاملات.

هل تؤثر الصعوبة في المعاملات المؤكدة؟

لا تغير الأرصدة الحالية أو محتوى المعاملات، لكنها تؤثر في التوقيت المتوقع والعمل المتراكم للكتل اللاحقة.

هل يستطيع تعديل الصعوبة عكس معاملة؟

لا، فتغيير الهدف يعيد ضبط متطلبات إثبات العمل المستقبلية ولا يعكس دفعة مؤكدة بحد ذاته.

لماذا لا تكون أوقات الكتل دقيقة؟

لأن تعدين إثبات العمل احتمالي؛ فالفاصل المستهدف يصف متوسطًا طويل الأجل لا جدولًا ثابتًا.

ما صعوبة حصة مجمع التعدين؟

هي حد أدنى للعمل يستخدمه مجمع التعدين لقياس مساهمة المعدّن، وتختلف عن صعوبة إجماع الشبكة.

ما vardiff؟

هو نظام في مجمع التعدين يغير صعوبة حصة العامل للحفاظ على معدل مناسب لإرسال الحصص.

ما فترة تعديل الصعوبة؟

هي نطاق الكتل أو النافذة الزمنية التي يُقاس خلالها معدل الإنتاج عند حساب هدف جديد لإثبات العمل.

ما تعديل الصعوبة الطارئ؟

هو قاعدة خاصة صُممت لخفض الصعوبة عندما يصبح إنتاج الكتل بطيئًا على نحو خطير بعد خسارة كبيرة في معدل التجزئة.

ما هجمة التلاعب بالوقت؟

تحاول هذه الهجمة التلاعب بالطوابع الزمنية للكتل لدفع الشبكة إلى حساب هدف سهل على نحو غير مبرر.

هل يمكن التنبؤ بتعديلات الصعوبة؟

يمكن تقديرها من الكتل الحديثة، لكن القيمة النهائية قد تتغير مع وصول كتل إضافية وتغير معدل التجزئة.

هل تعني الصعوبة المتزايدة أن المعدّنين يحققون ربحًا؟

قد تشير إلى دخول معدل تجزئة أكبر، لكن الربحية تعتمد أيضًا على سعر الأصل والكهرباء وكفاءة الأجهزة والمكافآت والرسوم.

هل يعني انخفاض الصعوبة أن العملة المشفرة غير آمنة؟

قد يشير إلى انخفاض معدل التجزئة، لكن ينبغي تقييم الأمان وفق العمل المتراكم وتركيز التعدين وتكاليف الهجوم والاقتصاد وظروف الشبكة الأخرى.

هل يمكن أن تتساوى صعوبة عملتين مشفرتين؟

قد تعرضان القيمة الرقمية نفسها، لكن العمل المبذول قد لا يكون متكافئًا إذا استخدمت الشبكتان خوارزميات تجزئة أو أهدافًا مرجعية مختلفة.

لماذا يُعد تعديل الصعوبة قاعدة إجماع؟

يجب أن تحسب كل عقدة الهدف المطلوب نفسه، كي يتفق المشاركون على صلاحية الكتلة المعدّنة.

الخلاصة

تعديل الصعوبة آلية في إثبات العمل تغير متطلبات التعدين لإبقاء متوسط إنتاج الكتل قريبًا من الفاصل المستهدف لشبكة العملة المشفرة.

ترفع الصعوبة عندما تصل الكتل بسرعة كبيرة، وتخفضها عندما تصل ببطء شديد.

وتعمل الآلية عبر تغيير هدف إثبات العمل الذي يجب أن يقل عنه هاش الكتلة الصالحة.

يعيد Bitcoin حساب هدف الشبكة الرئيسية بعد كل 2,016 كتلة، ويضع حدودًا لمقدار كل تعديل.

وتستخدم شبكات أخرى أنظمة التعديل بعد كل كتلة، أو المتوسطات المتحركة، أو DigiShield، أو ASERT، أو قواعد طوارئ إضافية للاستجابة السريعة لتغيرات معدل التجزئة.

يعتمد التصميم الأنسب على فواصل الكتل وحجم سوق التعدين والأجهزة المتوافقة وقواعد الطوابع الزمنية وسرعة انتقال معدل التجزئة.

لا تعني الصعوبة معدل التجزئة أو مكافأة الكتلة أو رسوم المعاملات أو صعوبة حصص المجمع أو التنصيف أو قنبلة الصعوبة.

ولا تضمن أوقات تأكيد دقيقة، لأن تعدين إثبات العمل يظل احتماليًا.

كما أنها لا تنشئ قدرة تعدين ولا تضمن الأمان الاقتصادي، رغم مساعدتها على استقرار إنتاج الكتل مع تغير مشاركة المعدّنين.

يجب أن تكون خوارزمية تعديل الصعوبة الآمنة حتمية، ومقاومة للتلاعب بالطوابع الزمنية، ومستقرة اقتصاديًا، ومطبقة بالطريقة نفسها لدى كل عقدة تحقق.

يساعد فهم تعديل الصعوبة مستخدمي العملات المشفرة على تفسير ظروف التعدين وأوقات الكتل وأمان الشبكة وجداول الإصدار والآثار التشغيلية لتغير معدل التجزئة.