چگونه تنظیم سختی ۲۰۱۶ بلاکی، زمان ۱۰ دقیقه‌ای هر بلاک را حفظ می‌کند

بیت‌کوین زمان ۱۰ دقیقه‌ای بلاک‌های خود را با تنظیم خودکار سختی ریاضی استخراج در هر ۲۰۱۶ بلاک حفظ می‌کند؛ به‌طوری که با افزایش هش‌ریت، معما سخت‌تر و با کاهش آن، آسان‌تر می‌شود. این حلقه خوداصلاح‌گر که مستقیماً در فایل pow.cpp نرم‌افزار هسته بیت‌کوین (Bitcoin Core) نوشته شده، تنها مکانیزمی است که مانع از تسریع برنامه صدور شبکه توسط مزارع استخراج صنعتی می‌شود.[1]

بروشورهای تبلیغاتی سخت‌افزارهای استخراج اغلب درباره اگزاهش بر ثانیه و کارایی بی‌سابقه لاف می‌زنند، اما خود شبکه کاملاً نسبت به اینکه چه مقدار توان پردازشی به سمت آن هدایت می‌شود، بی‌تفاوت است. افزودن دستگاه‌های بیشتر به هیچ‌وجه سرعت شبکه را بالا نمی‌برد؛ بلکه صرفاً پروتکل را مجبور می‌کند تا مانع ورود را بلندتر کند.[4]

این منطق با زبان C++ در مخزن متن‌باز شبکه پیاده‌سازی شده است. هر بار که ۲۰۱۶ بلاک استخراج می‌شود، نرم‌افزار اختلاف دقیق برچسب زمانی (timestamp) بین اولین و آخرین بلاک آن دوره را محاسبه می‌کند.[1][2]

از آنجا که زمان هدف برای هر بلاک ۱۰ دقیقه است، یک دوره بی‌نقص باید دقیقاً ۲۰,۱۶۰ دقیقه طول بکشد که معادل دقیقاً ۱۴ روز است. اگر زمان واقعی ثبت‌شده کمتر از ۱۴ روز باشد، یعنی شبکه با سرعتی بیش از حد مجاز در حال کار است و نشان می‌دهد که از زمان آخرین تنظیم مجدد، توان پردازشی بیشتری به شبکه پیوسته است.[3][7]

برای اصلاح این وضعیت، پروتکل یک عدد ۲۵۶ بیتی به نام «هدف» (Target) را تنظیم می‌کند. ماینرها برای استخراج موفقیت‌آمیز یک بلاک، باید یک هش رمزنگاری‌شده تولید کنند که از نظر عددی کمتر از این هدف باشد. پایین آوردن این هدف، احتمال یافتن یک هش معتبر را از نظر آماری کاهش داده و در نتیجه سختی را افزایش می‌دهد.[5]

با این حال، کد شامل یک مکانیزم تعدیل‌کننده سخت‌گیرانه برای جلوگیری از نوسانات فاجعه‌بار است. گام تنظیم دارای یک سقف ثابت است: سختی در یک دوره ۲۰۱۶ بلاکی نمی‌تواند بیش از چهار برابر (۳۰۰ درصد) افزایش یابد یا به کمتر از یک‌چهارم (۷۵ درصد) کاهش پیدا کند.[1]

سورس‌کد هسته بیت‌کوین صراحتاً این شرط مرزی را با یادداشت «محدود کردن گام تنظیم» مشخص کرده است. این امر تضمین می‌کند که اگر بخش عظیمی از هش‌ریت به‌طور غیرمنتظره‌ای آفلاین شود، شبکه برای همیشه متوقف نخواهد شد، اما در عین حال بیش از حد نیز خود را اصلاح نمی‌کند تا در معرض دستکاری قرار نگیرد.[1][2]

این محدودیت نوسان، یک پنجره آسیب‌پذیری قابل پیش‌بینی ایجاد می‌کند. از نظر تئوری، یک افزایش ده‌برابری و یک‌شبه در هش‌ریت جهانی، شبکه را برای هفته‌ها مجبور به تولید بلاک‌های زیر ۳ دقیقه می‌کند، زیرا الگوریتم برای تطبیق کامل با این واقعیت جدید به حداقل دو چرخه تنظیم کامل نیاز دارد.[8]

نمودهای واقعی این محدودیت نادر اما به‌شدت مختل‌کننده‌اند. در سال ۲۰۲۱، زمانی که ممنوعیت‌های منطقه‌ای حجم عظیمی از سخت‌افزارهای استخراج را مجبور به آفلاین شدن کرد، هش‌ریت جهانی سقوط کرد. شبکه زمان‌های بلاکی را تجربه کرد که بسیار فراتر از هدف ۱۰ دقیقه‌ای کش آمد و کاربران را با تاییدهای تاخیری کلافه کرد.[6]

پس از اینکه آن دوره طاقت‌فرسا سرانجام به پایان رسید، سختی شبکه نزدیک به ۲۸ درصد کاهش یافت؛ بزرگترین تعدیل رو به پایین در تاریخ شبکه. این تنظیم مجدد عظیم، بلافاصله تعادل ۱۰ دقیقه‌ای را به شبکه بازگرداند و تاب‌آوری ثابت ۲۰۱۶ بلاکی را ثابت کرد.[7]

از زمان بلاک پیدایش در سال ۲۰۰۹، این الگوریتم خاص بدون هیچ تغییر بنیادینی به کار خود ادامه داده است، حتی در شرایطی که ارزهای دیجیتال جایگزین، طرح‌های تنظیم پیچیده‌تر و بلاک‌به‌بلاکی را معرفی کرده‌اند.[3]

شبکه‌های جدیدتر اغلب از یک الگوریتم تنظیم سختی متحرک (DAA) استفاده می‌کنند که با هر بلاک مجدداً محاسبه می‌شود. در حالی که تنظیمات بلاک‌به‌بلاک روی کاغذ زمان‌های هموارتری برای بلاک‌ها ارائه می‌دهند، اما آسیب‌پذیری‌هایی را در برابر دستکاری برچسب زمانی و استراتژی‌های استخراج خودخواهانه ایجاد می‌کنند که پنجره زمخت ۲۰۱۶ بلاکی از آن‌ها در امان است.[3][8]

شرکت‌های استخراج صنعتی مانند آن‌رمپ (Onramp) و ویا‌بی‌تی‌سی (ViaBTC) کل مدل‌های مالی خود را بر اساس پیش‌بینی این تنظیمات دوهفته‌ای بنا می‌کنند. وقتی این استخرها درباره هش‌ریت‌های بهینه‌شده خود تبلیغ می‌کنند، در واقع در حال رقابت برای یک برش ثابت از کیکی هستند که تنظیم سختی به‌شدت آن را کنترل می‌کند.[4][5]

دوره ۲۰۱۶ بلاکی همچنان ضربان قلب شبکه باقی مانده است. این یک مکانیزم کند و به‌شدت شکاک است که ثبات بلندمدت را بر دقت کوتاه‌مدت ترجیح می‌دهد و تضمین می‌کند که آخرین کسر از یک بیت‌کوین دقیقاً طبق برنامه در سال ۲۱۴۰ استخراج خواهد شد.[6][8]