درس ۵ : اثبات کار (POW) چیست و چگونه عمل می‌کند؟

اثبات کار(POW) چیست؟

الگوریتم اجماع، عموماً فرآیند تصمیم‌گیری در یک گروه است. این الگوریتم‌ها برای اجماع بلاکچین با منطق یکسانی کار می‌کنند. به علاوه، الگوریتم‌های اجماع بلاکچین، اهداف روشنی برای گسترش استفاده از شبکه‌های بلاکچین دارند.

انواع مختلفی از الگوریتم‌های اجماع مبتنی بر شبکه‌های بلاکچین وجود دارد. اما دو مورد اصلی آن اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) است.

این بخش از مبنای هاردفورک قصد دارد به یکی از مشخص‌ترین ویژگی‌های بلاکچین، مکانیسم اجماع آن به‌خصوص اثبات کار (PoW) نگاهی داشته باشد. در انتها باید امیدوارانه قادر به اثبات این موضوع باشید که می‌دانید کلیت آن چیست.

در این مقاله، رهنمون کاملی در مورد الگوریتم معروف اجماع، اثبات کار (PoW) ارائه خواهیم کرد. حال بگذارید به طور مشروح به این مقوله بپردازیم.

اثبات کار چیست؟

اثبات کار عموما به صورت اختصاری PoW نیز اتلاق می‌شود. اثبات کار (PoW) قدیمی‌ترین شیوه اجماع است. ایده اثبات کار اولین بار در سال ۱۹۹۳ توسط سیندیا دوُرک و مونی ناور منتشر شد و بعدا در سال ۲۰۰۸ در پیپر بیت کوین توسط ساتوشی ناکاموتو به کار رفت.

اجماع اثبات کار، مکانیسم انتخابی برای اکثر رمزارزهای در گردش است. اصطلاح «اثبات کار» برای اولین بار در سال ۱۹۹۹ توسط مارکوس جاکوبسون و آری جولز در نشریه‌ای مورد استفاده قرار گرفت.

در اصل شبکه‌ای است که از خرج دوبرابری جلوگیری می‌کند و کریپتوکارنسی‌های بزرگ از آن به عنوان الگوریتم اجماع استفاده می‌کنند.

الگوریتم PoW بدین صورت کار می‌کند که در ابتدا نودها در یک شبکه باید به منظور ایجاد بلاک بعدی، یک مساله ریاضی را حل کنند. دوم اینکه کسی که به راه‌حل مساله ریاضی می‌رسد مجوز اجماع را برای برداشتن بلاکی به دست می‌آورد که باید به عنوان بلاک بعدی به برد اضافه شود.

چرا اثبات کار ضروری است؟

از آنجا که اثبات کار در محیطی فاقد اعتماد، حسابی از اعتماد را به ارمغان می‌آورد، حائز اهمیت است. این پروتکل ایجاد اطمینان می‌کند که استخراج اضافی اتفاق نمی‌افتد. این کار را با افزایش سخت­­گیری در مورد اعتبارسنجی هر بلاک انجام می‌دهد.

این پروتکل از عرضه رمزارز پشتیبانی می‌کند و همچنین از ماینرها به منظور حفظ راه‌اندازی شبکه حمایت می‌کند. در عین حال، منابع محدودی همچون زمان، توان محاسباتی و انرژی را مورداستفاده قرار می‌دهد.

اثبات کار، بررسی و ایجاد اطمینان می‌کند که کاربران بی‌جهت در جایی که مجبور نیستند، هزینه‌ای صرف نکنند. الگوریتم PoW به همه افراد اجازه می‌دهد تا بلاکچین را مطابق قوانین سیستم تغییر دهند.

PoW چگونه کار می‌کند؟

نحوه کار پروتکل اثبات کار را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• ۱) تراکنش‌ها با هم در واحدهایی دسته می‌شوند که بلاک نام دارد
• ۲) تراکنش‌ها در هر بلاک توسط ماینرها به لحاظ قانونی‌بودن اعتبارسنجی می‌شوند
• ۳) یک پازل ریاضی به نام مساله اثبات کار باید برای اعتبارسنجی حساب توسط ماینرها حل شود
• ۴) اولین ماینری که هر مساله بلاک را حل می‌کند پاداش دریافت می‌کند
• ۵) سپس تراکنش‌های تاییدشده در بلاکچین عمومی ذخیره می‌شوند

مزایای اثبات کار

سیستم‌های اثبات کار مزایای قابل توجه زیادی دارند. آنها راهی عالی برای جلوگیری از ارسال‌کننده‌های هرزنامه هستند. اگر مقداری منطقی کار مثلا جهت ارسال یک ایمیل برای هر فرآیند، موردنیاز باشد، اکثر اسپمرها قدرت محاسباتی کافی برای ارسال تعداد زیادی ایمیل ناخواسته را نخواهند داشت.

به علاوه، چهارچوب‌های اثبات کار را می‌توان برای حفاظت یک شبکه، به صورت کلی استفاده کرد. این مزیت اصلی بلاک­چین‌ها با استفاده از سیستم اجماع برای اثبات کار است. اگر نودهای کافی برای یافتن راه‌حل خاصی با هم رقابت کنند، برای هر بازیگر بد منفرد یا حتی یک گروه منفرد از بازیگران بد، قدرت محاسباتی مورد نیاز برای غلبه و کنترل یک شبکه، غیرقابل حصول می‌شود.

اثبات کار و اثبات سهام

سیستم‌های اثبات سهام هدف یکسانی دارند، اما این فرآیند کمی با سیستم‌های اثبات کار متفاوت است. هیچ پازل ریاضی در اثبات سهام وجود ندارد. اما ایجادکننده‌ی یک بلاک جدید به شیوه‌ای قطعی براساس سهامشان انتخاب می‌­شوند.

اثبات سهام به جای ماینرها، اعتبار‌سنج­­‌ها را شامل می‌شود. برخی از رمزارزهای آنها توسط اعتبارسنج‌ها به عنوان سهام در اکوسیستم قفل شده است. اعتبارسنج‌ها سپس روی بلاک‌هایی که امیدوارند به زنجیره اضافه شوند شرط می‌بندند. هنگامی که بلاک درج می‌شود، اعتبارسنج‌­­ها یک بلاک تشویقی برابر با سهام خود دریافت می‌کنند.

اثبات سهام نسبت به اثبات کار مزایایی دارد. افزایش بهره‌وری انرژی، مهم‌ترین مورد است. آنها نسبت به همتایانشان سبزتر هستند، زیرا فرآیند استخراج انرژی متمرکز را کاهش می‌دهند. در عین حال، برق مصرف شده تنها کسری از برق مصرفی در PoW است.

محدودیت‌های اثبات کار

اما موانع و محدودیت‌هایی نیز با پروتکل اثبات کار همراه است که می‌توان مفصلا به شرح زیر توضیح داد:

۱) هزینه‌های هنگفت: جهت اجرای الگوریتم‌های پیچیده برای استخراج (ماینینگ) به سخت‌افزار کامپیوتری تخصصی نیاز است. هزینه‌ی آن نیز بالاست و مقرون به صرفه نیست. علاوه بر این، استخرهای ویژه استخراج به مقدار زیادی نیروی برق برای راه‌اندازی نیاز دارند که هزینه را بیشتر افزایش می‌دهد.

۲) بی‌فایده‌بودن محاسبات: در تولید یک بلاک توسط ماینرها، نیروی زیادی برای ماشین‌ها مورد نیاز است. لذا، برآوردهای آنها در هیچ جای دیگری مانند یک شرکت، مسائل علمی یا سایر موارد معتبر نیست.

۳) حمله ۵۱ درصدی: حمله ۵۱ درصدی یک حمله اثبات کار توسط اکثریت گروهی از کاربران است که حجم کثیری از قدرت استخراج را کنترل می‌کند. مهاجمان با قدرت کامل می‌آیند، جایی که می‌توانند با ایجاد بلاک‌ها و دریافت پاداش‌ها، امتیاز انحصاری بگیرند.

نتیجه:

اثبات کار راه‌حل اصلی برای مشکل خرج دوبرابری بود و درستی و کارآمدی آن ثابت شده است. نیاز است همه‌ی ماینرها در اثبات کار یک حاصلجمع پیچیده را حل کنند. برنده سپس توسط شخصی تعیین می‌شود که دارای بیشترین تعداد دستگاه‌های سخت افزاری باشد.

لذا، مسائلی وجود دارد که الگوریتم اثبات کار با آن مواجه است که بایستی در نظر گرفته شود. این مسائل مقدار انرژی مورد نیاز، تمرکز قدرتی که در حال حاضر استخرهای ماینینگ (استخراج) دارند و خطرات حمله ۵۱ درصدی را شامل می شود. سپس برنده توسط شخصی که دارای بیشترین تجهیزات سخت افزاری است، تعیین می گردد.