هش و هش ریت در ارز دیجیتال چیست؟

هش در ارز دیجیتال، یکی از مفاهیم بنیادی است که در ایجاد ساختار بلاک چین و جلوگیری از تغییر یا دستکاری داده‌ها نقش مهمی دارد. در کنار آن، هش ریت در ارز دیجیتال نشان‌دهنده توان محاسباتی شبکه و تعداد محاسبات انجام‌شده برای تولید هش است که نقش مهمی در حفظ امنیت و پایداری شبکه ایفا می‌کند. درک این مفاهیم، همراه با مثال، کلید فهم نحوه عملکرد بلاکچین و نقش ماینرها در شبکه است. همچنین این دانش می‌تواند راهنمای شما برای انتخاب یک ماینر مناسب باشد. در این مقاله از ایران بروکر، قصد داریم به بررسی نقش هش در امنیت و سختی شبکه، نحوه محاسبه هش و ویژگی‌های مهم آن بپردازیم.

هش در بلاک چین چیست؟

بلاک چین یک دفتر کل توزیع‌شده است که از طریق اتصال بلاک‌ها به یکدیگر تشکیل می‌شود. هر بلاک شامل داده‌ها و اطلاعات تراکنش‌ها بوده و این اتصال با استفاده از تابع هش و ساختار رمزنگاری انجام می‌شود. در واقع، فرایند ثبت و تأیید بلاک‌هایی که شامل تراکنش‌های معتبر هستند، با استفاده از تابع هش امکان‌پذیر می‌شود؛ روشی که به جلوگیری از دستکاری داده‌ها و دوبار خرج‌کردن (Double-Spending) کمک می‌کند.

هش یک رشته از ترکیب حروف و اعداد است که توسط تابع هش تولید می‌شود که در بخش بعدی بیشتر با آن آشنا خواهیم شد. فرایند هشینگ (hashing) و تولید هش در ارز دیجیتال، به حفظ یکپارچگی داده‌های تراکنش‌ها در بلاک‌چین کمک کرده و مانند یک اثر انگشت دیجیتال عمل می‌کند.

تابع هش (Hash Function) چیست؟

تابع هش در ارز دیجیتال (Hash Function) یک الگوریتم یا تابع ریاضی است که هر نوع داده‌ای را که دریافت می‌کند (ورودی)، به یک رشته‌ای با طول ثابت از حروف و اعداد تبدیل می‌کند (خروجی). این تابع بدون توجه به نوع یا حجم داده ورودی، همیشه خروجی را در قالب یک رشته از حروف و اعداد تولید می‌کند.

به‌عنوان مثال، اگر کلمه روباه را به تابع هش بدهیم، آن را به یک رشته‌ای ثابت از حروف و اعداد تبدیل می‌کند. همچنین اگر عبارت بیت کوین چیست را به آن بدهیم، باز هم یک رشته ثابت از حروف و اعداد دریافت می‌کنیم، اما مقدار آن با مثال قبلی متفاوت خواهد بود. برای درک بهتر می‌توانید مثال‌های تصویر بالا را بررسی کنید.

آیا با مشاهده این رشته‌ها می‌توانید حدس بزنید داده ورودی چه بوده است؟ طبیعتاً خیر. همان‌طور که مشخص است، این نوع الگوریتم به حفظ امنیت و یکپارچگی داده‌ها کمک می‌کند، زیرا از طریق داده خروجی نمی‌توان به‌راحتی داده ورودی را تشخیص داد.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم تابع هش، یک‌طرفه بودن آن است. به این معنا که پس از دریافت خروجی که به آن مقدار هش (Hash Value) گفته می‌شود، امکان تبدیل آن به ورودی اولیه وجود ندارد. در بخش بعدی به ویژگی‌های مهم توابع هش می‌پردازیم.

ویژگی‌های مهم توابع هش

تابع هش، ویژگی‌های مهم و منحصربه‌فردی دارد که باعث شده در فضا ارزهای دیجیتال؛ جایی که بی‌اعتمادی حرف اول را می‌زند، امنیت و اعتماد را به هوشمندانه‌ترین شکل ممکن برقرار کند. آشنایی با آن‌ها، به درک بهتر تابع هش کمک خواهد کرد.

قطعی بودن (Deterministic)

تابع هش برای هر ورودی مشخص، همیشه همان خروجی ثابت را تولید می‌کند. در واقع فرقی نمی‌کند که شما چه زمانی و چندبار ورودی را به تابع هش بدهید؛ زیرا در هر شرایطی تابع هش یک خروجی مشخص به شما تحویل می‌هد. به‌عوان مثال، هربار که کلمه (روباه) را به آن بدهیم، همان رشته ثابت را تحویل می‌دهد و بار دوم و سوم نیز تغییری در آن ایجاد نخواهد شد.

محاسبه سریع (Fast Computation)

توابع هش به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که سرعت محاسبات آن‌ها به شکل قابل‌توجهی بسیار بالا باشد و بتوانند به‌سرعت داده‌ها را به خروجی ثابت تبدیل کنند. این موضوع برای عملیات‌ها و کاربردهایی که به سرعت بالا نیاز دارند، بسیار مناسب خواهد بود.

اثر بهمنی (Avalanche Effect)

اثر بهمنی به ما می‌گوید که با کوچک‌ترین تغییری در داده ورودی، خروجی تغییر خواهد کرد. یک تغییر کوچک در ورودی باید منجر به تغییر چشمگیر در خروجی شود. این ویژگی در شناسایی حتی تغییرات بسیار جزئی در داده‌ها بسیار موثر است.

غیرقابل بازگشت بودن (Non-invertible)

ویژگی یک‌طرفه و غیرقابل بازگشت بودن توابع هش باعث می‌شود که شما نتوانید ورودی را از طریق مقدار هش، بازیابی کنید. این ویژگی برای اعتبارسنجی یکپارچگی داده‌ها و ذخیره امن گذرواژه‌ها کاربرد زیادی دارد. پس از آشنایی با تابع هش، به سراغ بررسی یکی دیگر از اصطلاح‌های پرکاربرد و بسیار مهم به‌نام هش ریت در ارز دیجیتال می‌رویم.

هش‌ ریت (Hash Rate) چیست؟

هش ریت در ارز دیجیتال یا نرخ هش، به میزان توان محاسباتی گفته می‌شود که یک دستگاه ماینر برای انجام محاسبات مربوط به تولید هش دارد و نشان می‌دهد این دستگاه چند محاسبه را در هر ثانیه انجام می‌دهد. در شبکه‌هایی مانند بیت کوین که از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می‌شود، دستگاه‌هایی تخصصی به‌نام ماینر تلاش می‌کنند با انجام این محاسبات، بلاک جدیدی ایجاد کرده و آن را به بلاکچین اضافه کنند.

هرچه میزان هش ریت یک دستگاه بالاتر باشد، یعنی توان محاسباتی بیشتری دارد و تعداد محاسبات بیشتری را در هر ثانیه انجام می‌دهد. در نتیجه، احتمال موفقیت آن در تولید بلاک و دریافت پاداش استخراج افزایش می‌یابد. در مقابل، دستگاه‌هایی با هش ریت پایین‌تر، شانس کمتری برای دریافت پاداش در مقایسه با سایر ماینرها دارند.

دستگاه‌های استخراج به‌طور مداوم با استفاده از توابع هش، داده‌های بلاک را پردازش می‌کنند و به‌دنبال مقداری هستند که شرایط موردنظر شبکه را برآورده کند. این فرایند از طریق آزمون و خطا انجام می‌شود و نیازمند توان محاسباتی بالا است. به‌طور کلی، هش ریت نشان‌دهنده میزان توان پردازشی دستگاه یا کل شبکه است.

آشنایی با هش ریت در ارز دیجیتال اهمیت زیادی دارد، زیرا می‌تواند به شما در انتخاب یک دستگاه ماینر مناسب کمک کند. معمولاً دستگاه‌هایی با هش ریت بالاتر، توان پردازشی بیشتری دارند و می‌توانند عملکرد بهتری در فرایند استخراج داشته باشند. اکنون که با این مفهوم آشنا شدیم، در ادامه به بررسی نحوه محاسبه هش ریت در ارز دیجیتال می‌پردازیم.

محاسبه هش‌ ریت

برای محاسبه هش ریت در ارز دیجیتال می‌توانید ازیک فرمول بسیار ساده استفاده کنید. تعداد کل هش‌های انجام شده در یک زمان مشخص را تقسیم بر بازه زمانی آن کنید. اجازه دهید با ذکر مثال آن را بهتر توضیح دهیم.

• تعداد کل هش‌ها: 2,000,000
• بازه زمانی: 4 ثانیه
• فرمول: تعداد کل هش (2,000,000) ÷ بازه زمانی (4) = هش ریت (500,000 H/S)

همچنین می‌توانید از طریق ابزارهای آنلاینی مانند سایت بریو کلکولیتر bravecalculator (لینک) برای محاسبه میزان هش ریت دستگاه مورد نظرتان استفاده کنید. در این سایت که در تصویر زیر هم مشاهده می‌کنید، در کادر اول که (Total Hashes Computed) نام دارد، تعداد هش و در کادر دوم Time Taken (seconds)، زمان بر حسب ثانیه را وارد کنید. سپس گزینه محاسبه را بزنید تا هش ریت برای شما محاسبه شود.

همان‌طور که در مثال بالا هم مشاهده کردید، هش ریت در ارز دیجیتال با واحد هش در ثانیه (H/S) بیان می‌شود. با توجه به مقیاس بسیار بزرگ استخراج در دنیای امروز، این مقدار تقریباً همیشه با استفاده از حروف بزرگ‌تر نمایش داده می‌شود. البته واحد اندازه‌گیری هش ریت فقط به هش بر ثانیه (Hash/Second) ختم نمی‌شود و واحد‌های دیگری هم داشته که در بخش بعدی بیشتر درباره آن‌ها صحبت خواهیم کرد.

واحدهای اندازه‌گیری هش ریت

علاوه بر واحدهایی مانند هش بر ثانیه (H/s)، واحدهای دیگری هم مانند کیلوهش (kH/s)، مگاهش (MH/s)، گیگاهش (GH/s)، تراهش (TH/s) و فراتر از آن وجود دارند و نشان می‌دهند که چه میزان توان‌های محاسباتی عظیمی در فرایند استخراج دخیل هستند. برای مثال، زمانی که یک شبکه با نرخ یک تراهش در ثانیه (TH/s) فعالیت می‌کند، به این معنا بوده که در هر ثانیه، یک تریلیون محاسبه هش انجام می‌دهد.

سایر واحدهای اندازه‌گیری هش ریت در ارز دیجیتال:

• 1kH/s = ۱,۰۰۰ (هزار هش در ثانیه) که به آن کیلوهش می‌گوییم.
• 1MH/s = ۱,۰۰۰,۰۰۰ (یک میلیون هش در ثانیه) که به آن مگاهش می‌گوییم.
• 1GH/s = ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ (یک میلیارد هش در ثانیه) که به آن گیگاهش می‌گوییم.
• 1TH/s = ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ (یک تریلیون هش در ثانیه) که به آن تراهش می‌گوییم.
• 1PH/s = ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ (یک کوادریلیون هش در ثانیه) که به آن پتاهش می‌گوییم.
• 1EH/s = ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ (یک کوینتیلیون هش در ثانیه) که به آن اگزاهش می‌گوییم.
• ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ = 1ZH/s (یک سیکستیلون هش در ثانیه) که به آن زتاهش می‌گوییم.
• ۱,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ = 1YH/s (یک سپتیلیون هش در ثانیه) که به آن یوتاهش می‌گوییم.

فکر می‌کنید هش ریت محبوب‌ترین ارز دیجیتال دنیا یعنی بیت کوین اکنون چه‌قدر باشد و از کدام یک از واحدهای بالا استفاده کند؟ طبق تصویر زیر از سایت کوین وارز coinwarz (لینک سایت)، هش ریت بیت کوین در زمان نگارش این مطلب یعنی ۱۵ بهمن ۱۴۰۴، حدود 1.088 ZH/s زتاهش است.

نقش هش ریت در امنیت شبکه بلاک چین

اکنون دیگر می‌دانیم که هش ریت در ارز دیجیتال، معیاری برای سنجش توان محاسباتی در بلاک چین‌ است و نشان می‌دهد که یک شبکه در هر ثانیه چه تعداد محاسبه هش می‌تواند انجام دهد. همین موضوع می‌تواند تأثیر زیادی روی امنیت بلاک چین داشته باشد. به این صورت که هرچه نرخ هش بالاتر باشد، حمله و یا تقلب در بلاک چین دشوارتر خواهد بود.

نرخ هش بالا باعث می‌شود حمله به بلاک چین از نظر اقتصادی بسیار پرهزینه باشد؛ زیرا هر نهاد یا فردی که بخواهد در بلاک چین‌هایی با الگوریتم اثبات کار دست ببرد، باید بیش از نیمی از توان محاسباتی شبکه را یا به‌عبارتی ۵۱ درصد یا بیشتر از آن را در اختیار داشته باشد. اتفاقی که ما به آن حمله ۵۱ درصد می‌گوییم.

دستیابی به چنین سطحی از توان هش ریت در ارز دیجیتال نیازمند داشتن سرمایه‌ای بسیار عظیم برای خرید سخت‌افزار‌های ماینر، انرژی و تأمین برق، زیرساخت و سایر هزینه‌های جانبی است؛ هزینه‌ای که می‌تواند بسیار بیشتر از سود حاصل از حمله باشد. هش ریت در ارز دیجیتال علاوه بر امنیت، در سختی شبکه نیز تأثیراتی مهم دارد.

تاثیر هش ریت بر سختی شبکه (Difficulty)

هرچه قدر که ماینرهای بیشتری به شبکه ملحق شوند، نرخ هش افزایش می‌یابد. شبکه بیت کوین نیز در پاسخ به آن، سختی استخراج هر بلاک را افزایش می‌دهد. برعکس آن نیز ممکن خواهد بود، یعنی اگر ماینرها به دلیل کاهش سود یا افزایش هزینه‌های جانبی و یا دلایل دیگر، شبکه را ترک کنند، نرخ هش یا هش ریت کاهش می‌یابد و سختی شبکه نیز به تبعیت از آن پایین‌تر می‌آید.

این سختی به‌صورت خودکار و مداوم توسط شبکه کم و زیاد شده و تنظیم می‌شود تا بتواند زمان تولید بلاک‌ها را ثابت نگه دارد و عدالت میان تمام ماینرها برقرار شود. به‌عنوان مثال سختی شبکه در زمان پیدایش بیت کوین در سال 2008 آن‌قدر پایین بود که افراد می‌توانستند با پردازنده‌های مرکزی (CPU) کامپیوترهایشان، بیت کوین استخراج کنند.

اما به مرور این سختی افزایش یافت و دیگر سی پی یوها توان این‌کار را نداشتند. سپس GPU و FPGA وارد میدان شدند. اما آن‌ها هم مدت زمان زیادی دوام نیاوردند، تا در نهایت دستگاه‌های ایسیک (ASIC) با قدرت پردازش‌های بالا به‌وجود آمدند.

تفاوت هش و هش ریت

هش و هش ریت در ارز دیجیتال، دو واژه مشابه اما با عملکردی متفاوت با هم هستند. در جدول زیر به تفاوت‌های میان هش و هش ریت اشاره خواهیم کرد.

کلام پایانی | هش در ارز دیجیتال چیست؟

هش‌ در ارز دیجیتال، نقش حیاتی در حفظ امنیت شبکه بلاک چین ایفا می‌کند. هر هش، مانند یک اثر انگشت دیجیتال، داده‌ها را منحصر به‌فرد و غیرقابل تغییر می‌سازد. افزایش نرخ هش نه‌تنها سرعت و دقت اعتبارسنجی تراکنش‌ها را بهبود می‌بخشد، بلکه مقاومت شبکه در برابر حملاتی مانند حمله ۵۱ درصد نیز بالا می‌برد. با درک عملکرد هش و هش ریت در ارز دیجیتال و اهمیت آن، می‌توان به عمق فناوری بلاک چین و مکانیزم‌های پیچیده امنیتی آن پی برد.