نرخ هش (Hash Rate) چیست و چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

نرخ هش یا هش‌ریت، یکی از مفاهیم کلیدی در دنیای ارزهای دیجیتال و استخراج توسط ماینرها به ویژه بیتکوین است که تأثیر مستقیمی بر امنیت و پایداری شبکه‌ بلاکچین دارد. با رشد شبکه‌های بلاکچینی ارز دیجیتال و افزایش رقابت بین ماینرها، مفهوم نرخ هش به یک معیار حیاتی برای سنجش قدرت محاسباتی و توان رقابتی شبکه‌ها تبدیل شده است. این مقاله به بررسی ماهیت نرخ هش، نحوه اندازه‌گیری آن، و تأثیرات آن بر امنیت و عملکرد شبکه‌های بلاکچین می‌پردازد. همچنین به اهمیت این مفهوم در مقابله با حملات و حفظ پایداری شبکه بلاکچین اشاره می‌کند، که برای ماینرها و فعالان حوزه ارزهای دیجیتال بسیار با‌اهمیت است.

هش ریت یا نرخ هش (Hash Rate) چیست؟

نرخ هش به قدرت پردازش شبکه یا دستگاه‌های ماینر در انجام محاسبات ریاضی مرتبط با مکانیزم اجماع اثبات کار (Proof of Work) در ارزهای دیجیتال اشاره دارد. این نرخ به عنوان معیاری برای تعیین سختی استخراج و سنجش امنیت شبکه‌های بلاکچینی به کار می‌رود و نشان‌دهنده تعداد حدس‌هایی است که یک ماینر یا شبکه در هر ثانیه برای یافتن هش صحیح می‌زند.

دستگاه‌های ماینینگ باید میلیون‌ها حدس در ثانیه بزنند تا به جواب صحیح برای حل مسئله‌ای که منجر به استخراج یک بلاک در بلاک‌چین می‌شود برسند. برای استخراج یک بلاک، ماینر باید بلاک را به گونه‌ای هش کند که کمتر یا برابر با هش هدف (Target Hash) شود. اجزای درون هر بلاک بطور خلاصه شامل هش بلاک قبلی، تراکنش‌های موجود در بلاک جدید و یک متغیر به نام عدد نانس است. با تغییر سختی شبکه، هش هدف نیز تغییر می‌کند؛ به این شکل که با افزایش سختی شبکه ماینر‌ها باید نانس کوچکتری پیدا کنند و با کاهش سختی شبکه عدد نانسی که ماینر‌ها پیدا می‌کنند بزرگتر می‌شود، و ماینر باید نانس (Nonce) را به طور تصادفی تغییر دهد. بنابراین، نرخ هش به تعداد معادلاتی که دستگاه‌های ماینینگ در واحد ثانیه می‌توانند حل کنند، اشاره دارد و هر چه این نرخ بالاتر باشد، شانس بیشتری برای ماین کردن بلاک خواهد بود. در واقع نرخ هش تعداد نانس‌هایی است که برای حل معادله هش ماینر‌ها قادر به حدس آن هستند.

تابع هش چیست؟

توابع هش در حقیقت کار فشرده سازی اطلاعات را انجام می‌دهند. تابع هش ورودی‌ها را به خروجی‌های ثابت و یکتا تبدیل می‌کند و با تغییر کوچک در ورودی، خروجی به‌طور کامل متفاوت می‌شود. در بلاکچین بیت‌کوین، تابع هش SHA-256 برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها استفاده می‌شود. این فرآیند، که نیازمند قدرت محاسباتی بالایی است، به عنوان گواه اثبات کار (Proof of Work) شناخته می‌شود.

ورودی تابع هش شامل عواملی مانند اندازه بلاک، هش هدر بلاک‌های قبلی، زمان و عدد نانس است و خروجی آن یک عدد ۲۵۶ بیتی به صورت باینری است. به عبارت دیگر، ماینرها با تغییر نانس به دنبال دستیابی به عددی هستند که به عنوان هش بلاک جدید مورد تأیید قرار گیرد. این عدد باید با نوزده صفر آغاز شود، که برای پیدا کردن آن، ماینرها تلاش بسیار زیادی می‌کنند. هنگامی که هش هدف پیدا شد، بلاک جدید به بلاکچین اضافه می‌شود و ماینر پاداش خود را دریافت می‌کند. هش ریت نشان‌دهنده تعداد تلاش‌های ماینر برای رسیدن به عدد هش مورد نظر است و معمولاً بر حسب هش بر ثانیه (H/S) با پیشوندی مانند مگا، گیگا و ترا اندازه‌گیری می‌شود. ماینرها با جمع‌آوری تراکنش‌های تأییدنشده و هش کردن آن‌ها، در امنیت شبکه بیت‌کوین نقش مهمی ایفا می‌کنند. پس از هش شدن، فرایند ایجاد هش ریشه (Root Hash) یا به اصطلاح ریشه درخت مرکل آغاز می‌شود که این مرحله شامل چندین بار هش کردن و ترکیب خروجی‌ها است. این فرآیند تا زمانی ادامه می‌یابد و تکرار می‌شود که هش نهایی تولید شود و اولین ماینری که به این عدد صحیح برسد، بلاک را تأیید و پاداش مربوطه را دریافت می‌کند.

درک نرخ هش

در اینجا نحوه کار نرخ هش و نحوه عملکرد یک یا چند ماینر را مختصر توضیح داده‌شده.

• شبکه‌های بلاکچین از یک الگوریتم هش استفاده می‌کنند که به صورت تصادفی یک کد هش تولید می‌کند.
• کامپیوترهای ماینینگ در شبکه بلاکچین برای حدس زدن مقدار هش با هم رقابت می‌کنند.
• مقدار حدس در ثانیه در شبکه بلاکچین به عنوان نرخ هش شبکه اندازه‌گیری می‌شود. هر ماینر نرخ هش مخصوص به خود را دارد و گروه‌هایی از ماینرها نیز با یکدیگر ترکیب شده و یک استخر ایجاد می‌کنند تا با همکاری با یکدیگر نرخ هش خود را افزایش دهند.
• هش زمانی حل می‌شود که یک ماینر یا گروهی از ماینرها مقداری را حدس بزنند که مساوی یا نزدیک مقدار هش هدف باشد.
• ماینرهای برنده جوایز خود که به پاداش بلاک است را با توکن بومی آن شبکه را دریافت می‌کنند.
• هرچه تعداد ماینر‌هایی که به شبکه بلاکچین می‌پیوندند بیشتر باشد نرخ هش شبکه افزایش می‌یابد. بلاک‌چین طوری طراحی شده که با افزایش قدرت محاسبات ماینرها یا همان افزایش ظرفیت هش شبکه سختی رسیدن به هش هدف هم سخت‌تر شود.
• نرخ هش بالا نشان دهنده امنیت و سلامت شبکه بلاکچین است چرا که احتمال حمله به شبکه را کاهش می‌دهد.

نحوه اندازه‌گیری نرخ هش

همانطور که پیش‌تر گفته شد، نرخ هش نشان‌دهنده تعداد هش‌ها یا حدس‌ها در ثانیه در شبکه بلاکچین است و معمولاً با واحد هش در ثانیه (H/S) اندازه‌گیری می‌شود. هرچه شبکه بلاکچین بزرگ‌تر باشد، نرخ هش بالاتری خواهد داشت. برای مثال، یک تراهش بر ثانیه به معنای انجام یک تریلیون محاسبه در هر ثانیه است یعنی مثلا در شبکه بیتکوین مجموع ماینر‌ها باهم قادر هستند که در یک ثانیه یک تریلیون عدد نانس را برای بدست آوردن هش مورد نظر در معادله جایگذاری کنند. واحدهای متداول برای اندازه‌گیری هش ریت شامل کیلوهش (KH/s)، مگاهش (MH/s)، گیگاهش (GH/s)، تراهش (TH/s)، پتا هش (PH/s) و اگزاهش (EH/s) می‌باشد.

• کیلو هش در ثانیه: به معنای ۱۰۰۰ هش در ثانیه است که بسیار کند است.
• مگا هش در ثانیه: به معنای یک میلیون هش در ثانیه است که معمولا یک واحد پردازش‌گر گرافیکی یا پردازنده مرکزی چنین نرخی به ما می‌دهد.
• گیگا هش در ثانیه: یک میلیارد هش در ثانیه است که معمولا یک استخر کوچک یا چند پردازنده گرافیکی چنین نرخی به ما می‌دهند.
• تراهش: یک تریلیون هش در ثانیه که معمولا یک ASIC یا استخر بزرگ به ما چنین نرخی می‌دهد.
• پتاهش در ثانیه: یک کوادریلیون (ده به توان ۱۵) هش در ثانیه که تنها یک استخر بزرگ می‌تواند چنین نرخی به ما بدهد.
• اگزا هش در ثانیه: یک کوئینتیلیون هش در ثانیه (ده به توان ۱۸) است که یک استخر استخراج عظیم چنین نرخی به ما می‌دهد. هش ریت کل شبکه در همین ابعاد است.
• زتاهش در ثانیه: یک سکستیلیون هش در ثانیه (ده به توان ۲۱) است که شاید در آینده کامپیوترهای کوانتومی به چنین نرخ هش برسند. با این حال هنوز شبکه بیت‌کوین به چنین نرخ هشی نرسیده است.

نرخ هش بیت‌کوین در حال حاضر بیش از ۷۰۰ اگزاهش در ثانیه است. استخری که بیشترین نرخ هش را به خود اختصاص داده است، استخر FoundryDigital بود که ۲۳۶ اگزا هش را در تاریخ ۱۲ نوامبر ۲۰۲۴ ثبت کرد که تقریبا برابر با ۳۲ درصد نرخ هش شبکه بود.

دستگاه‌های (ماینر‌ها) مختلفی که برای استخراج ارزهای دیجیتال به کار می‌روند، دارای هش‌های متفاوتی هستند؛ به عنوان مثال، در حال حاضر دستگاه‌های معروفی مانند Antminer S19 Pro با هش ریت ۱۱۰ TH/s و WhatsMiner M30S++ با هش ریت ۱۱۲ TH/s دارای بالاترین نرخ هش برای استخراج بیت‌کوین هستند.

عوامل مؤثر در نرخ هش

نرخ هش تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله الگوریتم استخراج، نوع دستگاه ماینر و محبوبیت ارز دیجیتال مدنظر برای استخراج، قرار دارد. نرخ هش بالاتر به امنیت شبکه کمک می‌کند و در برابر حملات ۵۱ درصدی مقاوم‌تر می‌شود. این نوع حمله زمانی رخ می‌دهد که یک دستگاه یا مزرعه استخراج کنترل ۵۱ درصد از کل قدرت پردازش یک شبکه بلاکچین را در اختیار داشته باشد، که در این صورت می‌تواند تراکنش‌ها را دستکاری کند و اطلاعات ثبت‌شده در بلاک‌ها را کنترل کند.

دلیل دیگری که بر نرخ هش تأثیر می‌گذارد، انتخاب ماینرها در خصوص رمزارزهایی است که استخراج می‌کنند. از آنجایی که استخراج رمزارز هزینه‌های مختلفی از جمله انرژی مصرفی در تامین برق و تعمیر و نگهداری دستگاه، سخت‌افزار و زمان مورد نیاز برای سوددهی را به همراه دارد، ماینرها معمولاً به سمت استخراج ارزهایی جذب می‌شوند که بالاترین پاداش را دارند. برای مثال، در حال حاضر نرخ هش شبکه بیت‌کوین به ۷۰۰ اگزاهش بر ثانیه رسیده است و این در حالی است که ماینرها همچنان به رقابت برای استخراج این رمزارز ادامه می‌دهند زیرا پاداش استخراج آن بیشتر از هزینه‌های مربوطه است. پروتکل شبکه بیت‌کوین به‌طور خودکار هر دو هفته سختی استخراج را بر اساس نرخ هش فعلی تنظیم می‌کند، بنابراین ماینرها می‌توانند تصمیم بگیرند که آیا استخراج رمزارز مدنظرشان ارزش صرف هزینه و تلاش را دارد یا خیر.

وقتی نرخ هش افزایش یا کاهش یابد چه اتفاقی می‌افتد؟

زمانی که نرخ هش افزایش می‌یابد، به معنای آن است که منابع محاسباتی بیشتری برای استخراج بلاک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و در نتیجه مصرف برق نیز افزایش می‌یابد. این افزایش نرخ هش به امنیت شبکه کمک می‌کند، زیرا شبکه به حدی بزرگ و پیچیده می‌شود که یک فرد یا نهاد نمی‌تواند به راحتی بر آن تسلط یابد. همچنین با افزایش نرخ هش، سختی استخراج نیز بیشتر می‌شود و استخراج بلاک‌ها دشوارتر خواهد بود.

از طرف دیگر، اگر نرخ هش یک شبکه بلاکچین کاهش یابد، نشان‌دهنده رقابت کمتر ماینرها برای افزودن بلاک‌ها و کسب پاداش است. این امر باعث کاهش امنیت شبکه می‌شود و آن را در برابر حملات ۵۱ درصدی آسیب‌پذیرتر می‌کند. در چنین شرایطی، انرژی کمتری توسط دستگاه‌های ماینینگ مصرف می‌شود و سختی استخراج کاهش یافته و استخراج بلاک‌ها آسان‌تر می‌گردد. به طور کلی، کاهش نرخ هش می‌تواند منجر به مشکلات جدی برای سرمایه‌گذاران و سلامت کلی شبکه شود، زیرا کنترل آن به گروهی از ماینرها که اکثریت قدرت را در اختیار دارند، واگذار می‌شود.

ارتباط نرخ هش، سختی شبکه و سود ماینرها

سختی شبکه به میزان دشواری تولید یک هش توسط ماینرها اشاره دارد و در شبکه بیتکوین به طور خودکار برای هر ۲۰۱۶ بلاک تنظیم می‌شود. این تنظیمات به‌منظور حفظ زمان ایجاد بلاک‌های جدید در حدود ۱۰ دقیقه انجام می‌شود. به‌طور کلی، با افزایش ماینرهای جدید، هش ریت شبکه افزایش یافته و سختی استخراج نیز بالا می‌رود.

افزایش نرخ هش و سختی شبکه معمولاً منجر به کاهش سود ماینرها می‌شود، زیرا هزینه‌ها و مصرف انرژی بالا می‌رود. در این شرایط، ماینرها ممکن است از فروش بیت‌کوین یا ارز دیجیتال‌های دیگر خودداری کنند و به‌جای آن با به‌روزرسانی تجهیزات خود تلاش کنند نرخ تولید هش را افزایش دهند.

تاثیر نرخ هش بر بیت‌کوین

افزایش نرخ هش در شبکه بیت‌کوین معمولاً به افزایش قیمت منجر می‌شود، زیرا ورود ماینرهای بیشتر باعث افزایش سختی استخراج و هزینه‌ها می‌گردد. این افزایش سختی شبکه نه تنها امنیت شبکه را بهبود می‌بخشد بلکه در صورت عدم تطابق قیمت و هزینه، ممکن است برخی ماینرها از استخراج دست بکشند. در این شرایط، شرکت‌ها به ساخت سخت‌افزارهایی با کارایی بالا و مصرف انرژی پایین می‌پردازند تا به مزارع استخراج کمک کنند و جذابیت استخراج را دوباره افزایش دهند.

از آنجا که پتانسیل افزایش قیمت بیت‌کوین ماینرها را به شبکه جذب می‌کند، همواره شاهد رقابت بیشتر برای استخراج بلاک‌های جدید هستیم. این روند به نوبه خود، سختی استخراج را افزایش می‌دهد و به تبع آن، نرخ هش نیز بالاتر می‌رود.

✔️  بیشتر بخوانید: بیت کوین چیست؟ تمام آنچه نیاز است بدانید

پیگری نرخ هش ریت در شبکه‌های بلاکچین

سایت‌هایی مانند BitInfoCharts یا Blockchain.com امکان پیگیری نرخ هش ارزهای مختلف را فراهم می‌کنند. همچنین، نمودارهای لحظه‌ای هش ریت بیت‌کوین نشان‌دهنده رشد تاریخی این نرخ هستند. همینطور اندیکاتور هش ریبون با استفاده از میانگین‌های متحرک ۳۰ و ۶۰ روزه هش، سیگنال خرید بیت‌کوین را بر اساس فعالیت ماینرها فراهم می‌کند.

سخن پایانی

هش ریت (Hash Rate) معیاری برای اندازه‌گیری عملکرد یک ماینر یا مجموعه‌ای از ماینر‌ها است که نشان‌دهنده تعداد تلاش‌هایی است که برای حل مسئله ریاضی (هش) در هر ثانیه می‌شود. این معیار می‌تواند به عنوان نشانه‌ای از محبوبیت یک ارز دیجیتال عمل کند و نشان دهد که رقبای شما در فضای ماینینگ چقدر قدرتمند هستند. هرچه قدرت محاسباتی بیشتری به یک ماینر یا استخر اختصاص داده شود، شانس آن‌ها برای دریافت پاداش نیز بیشتر می‌شود. در این مقاله به بررسی مفاهیم، اهمیت و تأثیرات هش ریت پرداخته شد.