اثبات کار (Proof of work) چیست؟ + بررسی PoW بلاک‌چین بیت کوین

اثبات کار چیست؟ کاربرد الگوریتم اجماع در بلاک چین چیست؟ چگونه می‌توانیم با استفاده از مکانیزم اثبات کار درآمد کسب کنیم؟الگوریتم اثبات کار (PoW) اولین و رایج‌ترین مکانیسم اجماع  است که برای اطمینان از امنیت ارزهای دیجیتال و حل مشکلاتی مانند دابل اسپندینگ استفاده می‌شود. بلاک چین یک شبکه غیرمتمرکز است که تغییر ناپذیری، ناشناس بودن و امنیت مهمترین ویژگی آن است. شما می‌توانید به صورت ایمن در شبکه بلاک چین بدون یک مرجع مرکزی برای تأیید و ایمن کردن تراکنش‌ها معاملاتی انجام دهید. همه این احتمالات با استفاده از مکانیسم اجماع در شبکه بلاک چین امکان پذیر شده است.

مفهوم اولیه الگوریتم اثبات کار در سال 1993 برای جلوگیری از حملات به سرویس های اینترنتی پیشنهاد شد، اما هرگز اجرا نشد. در سال 2009، بیت کوین شکل جدیدی از اثبات کار را معرفی کرد که به عنوان یک الگوریتم اجماع استفاده می شود. اپراتورهای شبکه از الگوریتم های اثبات کار (PoW) برای تولید بلوک های حاوی تراکنش های تایید شده بیت کوین استفاده می کنند و به این ترتیب شبکه بلاک چین بیت کوین شکل گرفت.

اثبات کار مکانیسمی است که به یک شبکه غیرمتمرکز اجازه می دهد تا به اجماع برسد. این امر باعث می شود تا کاربران نتوانند دو بار سکه های خود را خرج کنند و تضمین می کند که شبکه در برابر هک یا دستکاری بسیار مقاوم است.

از ارزهای دیجیتال مهمی که از اثبات کار استفاده می کنند می توان به بیت کوین (BTC) اشاره کرد که اولین ارز رمزنگاری شده در جهان بود که در سال 2009 راه اندازی شد و مفهوم اثبات کار را برای ارزهای دیجیتال معرفی کرد. لایت کوین (LTC) نیز در سال 2011 بر اساس کد بیت کوین ایجاد شد و مدعی شد که سرعت تراکنش ها را بهبود می بخشد. از جمله میم کوین های محبوبی که ازPow استفاده می کنند، می توان به Dog Coin (DOGE) اشاره کرد.

اما الگوریتم اجماع اثبات کار چیست و مهم ترین ویژگی های آن چیست؟ ما قصد داریم در این مقاله پاسخ این سوالات را به طور کامل توضیح دهیم و بررسی کنیم چگونه میتوانیم از این الگوریتم پرطرفدار درآمد کسب کنیم. پس تا انتهای این مقاله، همراه ما باشید.

الگوریتم اجماع چیست؟

در مکانیزم الگوریتم بلاک چین، ابتدا به کاربرانی نیاز داریم که بخواهند بلاک هایی را به بلاک چین اضافه کنند تا تراکنش های جدید ثبت شوند. ما این کاربران را های اعتبارسنج (نود ولیدیتور) می نامیم. اگر یک اعتبارسنجی در شبکه مرتکب یک عمل غیر قانونی و ممنوعه شود، سهام خود را به شبکه از دست می دهد.

کاربرد الگوریتم اجماع

الگوریتم اجماع طیف گسترده ای از کاربردها در بلاک چین دارد. از مهمترین کاربرد آن ، هماهنگی و پذیرش کلیه اعضای شبکه در خصوص تغییرات یا به روز رسانی در شبکه است. اما این ویژگی بلاک چین خاصیت های دیگری نیز دارد:

• ثبت و تایید معاملات
• انتخاب یک نود یا گره برای نمایندگی در دفتر توزیه شبکه بلاکجین
• تایید ثابت بودن اطلاعات در شبکه

توافق بر سر هر یک از کارکرد هایی که ذکر شد، از سریع رای گیری بین عضوهای یک شبکه بلاک چینی انجام می‌گردد. هریک از گره ها دارای حق رای یکسانی با دیگری است. اگر گره‌ها شرایط تراکنش برای ثبت در بلاک چین را بررسی و تایید کنند، تراکنش صورت می‌گیرد و اجرا می‌شود و در صورت رد شدن، تراکنش لغو می‌شود.

آشنایی با مکانیسم اثبات کار

الگوریتم اثبات کار توسط ساتوشی ناکاموتو در وایت پیپر بیت کوین در سال 2008 معرفی شد. الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) یا PoW اولین الگوریتم اجماع است که بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال در بلاک چین خود از آن استفاده می کنند. در واقع، این فناوری سالهاست که وجود داشته است و ناکاموتو اولین کسی بود که از آن برای ایجاد یک سیستم پول الکترونیکی همتا به همتا استفاده کرد.

اولین مفهوم اثبات کار توسط دو دانشمند کامپیوتر به نام‌های “سینتیا دورک” و “مونی ناور”در سال 1993 ارائه شد. آنها به دنبال راهی برای جلوگیری از حملات DOS و سایر حملاتی بودند که منابع محاسباتی سرور را از دسترس کاربران خارج می‌کنند. این مفهوم بعدها در سال 2004 توسط “هال فینی” برای ایمن سازی ارز دیجیتال توسعه یافت. وی از الگوریتم هش SHA-265 در مکانیسم اثبات کار مجدد (Reusable Proof of Work) خود برای ایجاد امنیت در فضای بلاک چین استفاده می کند.

چگونگی عملکرد الگورتیم اجماع اثبات کار

مکانیسم اثبات کار امکان دستکاری در بلاک چین را از بین می برد و به گره ها اجازه می دهد تا نسخه های اصلاح شده بلوک ها را در معرض دید قرار دهند. به عبارت دیگر، گره ها می توانند دستکاری در مقدار هش ایجاد شده توسط PoW را تشخیص دهند. یک تابع هش – مانند هش SHA-256 که توسط بیت کوین استفاده می شود – هر مقدار داده ورودی را به مقدار خروجی با طول خاصی تبدیل می کند.

برای مثال:

Hello =  185f8db32271fe25f561a6fc938b2e264306ec304eda518007d1764826381969

همه توابع هش یک طرفه هستند، این به این معنی است که نمی‌توانید داده هایی که تبدیل به هش شده اند را به حالت اصلی بازگردانید و آنها مانند رمز هستند؛ برای درک بهتر به اثر انگشت هر فرد توجه کنید که منحصر به فرد هستند. کوچکترین تغییرات در داده های ورودی، میتواند هش خروجی را به طور کلی تغییر دهد. بنابراین، یک تابع هش تنها راه برای تأیید مطابقت داده های ورودی با داده های اصلی است. در یک شبکه بلاک چین، مقدار هش هر بلوک – که به صورت داخلی ذخیره می شود – بر اساس داده های موجود در بلوک و مقدار هش بلوک قبلی محاسبه می شود.

این مکانیسم اتصال بلوک ها به زنجیره داده، امنیت شبکه را افزایش می دهد و از دستکاری اطلاعات جلوگیری می کند، زیرا تغییر داده های هر بلوک باعث تغییر مقدار هش بلوک و از بین رفتن اعتبار آن در زنجیره بلوک می شود. بنابراین، اگر فردی قدرت پردازش لازم برای محاسبه مقدار هش جدید هر بلوک را داشته باشد، می تواند اطلاعات درون بلاک چین را تغییر دهد. اثبات کار از «سختی استخراج» برای حل این مشکل استفاده می کند.

امنیت مکانیسم اثبات کار

قبلاً گفتیم که دستکاری اطلاعات بلوک مقدار هش را تغییر داده و آن را باطل می کند. بنابراین اگر کسی بخواهد داده های یک بلوک را تغییر دهد، باید هش تمام بلوک های شبکه را دوباره استخراج کند. شبکه بیت کوین سختی استخراج یا ماینینگ را به گونه ای تنظیم می کند که زمان محاسبه هش هر بلوک به حدود 10 دقیقه نیاز دارد.

با افزایش زمان برای محاسبه مقدار هش جدید تمام بلوک های شبکه در واقع دستکاری اطلاعات را دشوارتر می کند. همچنین در الگوریتم اثبات کار، بدست آوردن قدرت محاسباتی کافی نیاز به هزینه و انرژی زیادی برای تغییر اطلاعات در شبکه دارد.

هر چه شبکه بلاک چین بزرگتر باشد و کاربران بیشتری داشته باشد، احتمال حمله 51 درصدی به آن بسیار پایین تا حدی غیرممکن می‌شود زیرا تقریبا بدست آوردن قدرت هش لازم بسیار سخت و نیاز به هزینه و انرژی زیادی دارد. در حال حاضر، در دنیای واقعی، بیت کوین تنها شبکه بلاک چین است که حمله ۵۱ درصدی آن غیرممکن است، زیرا هزینه حمله ۵۱ درصدی به این شبکه حدود ۱.۵ میلیون دلار در ساعت است.

دلایل اهمیت وجود الگوریتم اثبات کار

فرض کنید یک ماینر تصمیم می گیرد هش یک بلوک نامعتبر را محاسبه کرده و آن را به بلاک چین اضافه کند. در این شرایط، شبکه اعتبار این بلوک را رد می کند و ماینر عملاً برق و انرزی محاسباتی خود را برای محاسبه هش مصرف کرده اند. فرآیند اثبات کار ماینرها را تشویق می‌کند تا از قوانین پیروی کنند و بلاک‌های معتبر استخراج کنند.

اگر استخراج بلاک ها به قدرت و انرژی محاسباتی زیادی نیاز نداشته باشد، انگیزه ماینرها برای عمل معتبر در شبکه از بین خواهد رفت. اکنون که شبکه به طور خودکار بلوک های دارای تراکنش های نامعتبر را رد می کند، تقلب و دستکاری داده های تراکنش برای ماینرها گران می شود.

مقایسه دو الگوریتم مهم اثبات کار و اثبات سهام

Proof of Stake به عنوان یک راه حل جدید برای مشکلات مکانیسم اجماع Proof of Work در سال 2011 در انجمن Bitcointalk پیشنهاد شد. در زنجیره‌های بلوکی که از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کنند، گره‌ها منابع محاسباتی خود را به اسکن آن برای اعتبارسنجی بلوک‌ها اختصاص می‌دهند. بزرگترین تفاوت بین Proof of Work و Proof of Stake در نحوه مدیریت شبکه و پرداخت پاداش برای تایید تراکنش ها است.

ویژگی های منحصر به فرد الگوریتم اثبات کار

مزیت اصلی استفاده از اثبات کار، ایجاد امنیت در برابر حملات Dos و تاثیرگذاری بر روی ماینینگ است.

اثبات کار محدودیت هایی را برای فعالیت های درون شبکه اعمال می کند. انجام این کارها به سختی زیادی نیاز دارد. یک حمله کارآمد به قدرت محاسباتی بالا و زمان زیادی برای انجام آن محاسبات نیاز دارد. بنابراین این حمله امکان پذیر است، اما به دلیل هزینه بالای آن تقریبا بی فایده است.

برای استفاده از امکانات ماینینگ در شبکه های ارز دیجیتال باید قدرت محاسباتی بالایی برای حل پازل ها و یافتن بلوک های جدید بدست آورید. بنابراین افراد با پول زیاد مسئولیت تصمیم گیری در کل شبکه را ندارند. در حالی که اکثر ارزهای دیجیتال از الگوریتم اثبات کار استفاده می کنند، دیگران در حال آزمایش راه های مختلفی برای ایمن سازی شبکه هستند.

حمله 51 درصدی چیست؟

حمله 51 درصدی زمانی رخ می دهد که یک کاربر یا گروهی از کاربران کنترل بیش از نیمی از قدرت استخراج را در دست بگیرند. در این حالت، مهاجمان قدرت کافی برای کنترل اتفاقات شبکه را دارند. از آنجایی که این افراد می توانند دیگر ماینرها را از تکمیل بلاک ها جلوگیری کنند، می توانند با تولید بلاک های جدید و دریافت پاداش، تسلط پیدا کنند. حتی امکان معکوس کردن معاملات با آنها وجود دارد. به طور کلی، هرچه قدرت محاسباتی بیشتری به شبکه بیت کوین اضافه شود، مهاجم احتمالاً به منابع بیشتری برای حمله موفقیت آمیز به شبکه نیاز خواهد داشت.

اثبات کار باعث رفع چه مشکلاتی می‌شود؟

در شبکه های غیرمتمرکز مانند بیت کوین، عدم اعتماد بین کاربران مشکلی مشابه ایجاد می کند. راه حل بیت کوین برای این مشکل الگوریتم اثبات کار بیت کوین است که به گره های شبکه بلاک چین اجازه می دهد بدون نیاز به یک مرجع مرکزی به اجماع برسند. الگوریتم اثبات کار این مشکل را با غیرممکن کردن تغییر اطلاعات حل می کند.

با استفاده از مکانیزم اثبات کار، می‌توان به سایر اعضای شبکه اعتماد کرد و از معتبر و صحیح بودن پیام‌ها اطمینان حاصل کرد. این الگوریتم ماینرها را ملزم می‌کند تا قبل از اینکه بتوانند پیام خود را به شبکه بفرستند، یک مسئله پیچیده ریاضی یا پازل اثبات کار را حل کنند.

یک بلوک جدید در صورتی برای همه اعضای شبکه معتبر است که حاوی یک پروتکل اثبات کار معتبر در قالب یک عبارت هش معتبر باشد. این مکانیسم به گره ها اجازه می دهد تا با اضافه کردن بلوک های جدید موافقت کنند. الگوریتم اثبات کار فقط نشان می دهد که انرژی برای تولید یک بلوک استفاده می شود، اما اعتبار آن را ثابت نمی کند.

یک بلوک جدید در صورتی برای همه اعضای شبکه معتبر است که حاوی یک پروتکل اثبات کار معتبر در قالب یک عبارت هش معتبر باشد. این مکانیسم به گره ها اجازه می دهد تا با اضافه کردن بلوک های جدید موافقت کنند. الگوریتم اثبات کار فقط نشان می دهد که انرژی برای تولید یک بلوک استفاده می شود، اما اعتبار آن را ثابت نمی کند.

گره‌ها اعتبار بلوک‌های جدید ایجاد شده بدون مصرف انرژی را رد می‌کنند، که از ایجاد بلوک‌های نامعتبر توسط ماینرها جلوگیری می‌کند. البته مکانیزمی به نام «پاداش استخراج» وجود دارد که انگیزه ماینرها را برای ایجاد بلاک های معتبر افزایش می دهد.

محبوب‌ترین ارزهایی که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند

با راه اندازی بیت کوین در سال 2009، الگوریتم “Proof of work” ثابت کرد که مکانیزم اجماع قابل اعتماد و راحت برای ارزهای دیجیتال است. این الگوریتم در حال حاضر رایج ترین مکانیسم اجماع مورد استفاده ارزهای دیجیتال است. بیت کوین و دوج کوین، دو ارز دیجیتال بزرگ در بازار، لایت کوین و مونرو، دیگر ارزهای دیجیتالی هستند که از الگوریتم Pow استفاده می کنند.

• بیت کوین
• دوج کوین
• لایت کوین
• بیت کوین کش
• اتریوم کلاسیک

سخن پایانی

اثبات کار، الگوریتم اساسی است که سختی و قوانین کاری که ماینرها انجام می دهند را تعیین می کند. استخراج از این طریق “کار” یا تلاش برای اضافه کردن بلوک های صحیح به زنجیره است. هرچه توان عملیاتی (یا به اصطلاح نرخ هش شبکه) بیشتر باشد، شبکه امن تر و قوی تر است. با این حال، انتقاد اصلی به اثبات کار، میزان انرژی مورد نیاز برای حفظ شبکه است.

اثبات کار روش انتخابی پذیرش برای ارزهای دیجیتال اولیه است که به روشی امن و غیرمتمرکز برای پردازش تراکنش ها نیاز دارند. اگرچه اثبات سهام از آن زمان به عنوان جایگزینی برای مصرف انرژی کمتر معرفی شده است، اثبات کار هنوز توسط بسیاری از ارزهای دیجیتال اصلی استفاده می شود.

در صرافی ارز دیجیتال کوین لند، با بهره گیری از جدیدترین رمز ارز ها می‌توانید معاملاتی امن و مطمئن را تجربه کنید. همچنین وبلاگ صرافی انلاین رمز ارز کوین لند، سعی دارد با ارائه جدیدترین اخبار، مطالب و مقالات در دنیای شگفت انگیز بلاک چین و ارز دیجیتال، بهترین اطلاعات را در اختیار مخاطبان این حوزه قرار دهد.

منبع: https://b2n.ir/k07841