اثبات کار (PoW) چیست؟ PoW چگونه کار می کند؟ (2022)

اثبات کار چیست؟ اثبات کار چقدر امن است؟ چرا ارزهای دیجیتال به اثبات کار نیاز دارند؟ در این مقاله درباره PoW بیشتر بدانید!

در دنیای ارزهای دیجیتال امروز، دو الگوریتم اجماع اصلی وجود دارد: اثبات کار و اثبات سهام. قبل از سرمایه گذاری در هر ارز دیجیتال، مهم است که تفاوت های کلیدی بین هر الگوریتم را درک کنید.

بنابراین، در این مقاله، بیایید در مورد اصول اولیه Proof of Work و همچنین مزایا و معایب آن صحبت کنیم.

اثبات کار (PoW) چیست؟

Proof of Work (به اختصار PoW) اولین الگوریتم اجماع در یک شبکه بلاک چین است و در ابتدا توسط بیت کوین به کار گرفته شد . این مکانیسم برای اعتبارسنجی و ردیابی ایجاد ارزهای دیجیتال جدید و تراکنش های بلاک چین استفاده می شود. کار حل مسائل ریاضی بسیار دشوار است، در حالی که اثبات، راه حل مسئله است.

اثبات کار چیست؟

ماینرهای مجازی با هم رقابت می کنند تا اولین کسانی باشند که یک معمای پیچیده ریاضی را حل کنند که بلاک چین های PoW را ایمن و تأیید می کند. ماینینگ اصطلاحی است که برای توصیف عمل رقابت با یکدیگر استفاده می شود. برنده برای به‌روزرسانی بلاک چین با آخرین تراکنش‌های تأیید شده، در صرافی ارزهای دیجیتال جایزه دریافت می‌کند.

اثبات کار چگونه کار می کند؟

بلاک چین یک رکورد عمومی است که به هر ارز دیجیتال در شبکه رمزنگاری اختصاص داده شده است. از بلوک‌هایی از تراکنش‌ها تشکیل شده است که از طریق Proof of Work تأیید می‌شوند.

فرآیند تایید تراکنش ها در بلوکی که قرار است اضافه شود، قرار دادن این تراکنش ها به ترتیب زمانی و اطلاع رسانی به کل شبکه در مورد بلوک تازه استخراج شده انرژی و زمان بسیار کمی مصرف می کند. مشکل سخت ریاضی برای پیوند بلوک جدید به آخرین بلوک معتبر در شبکه بلاک چین بیشترین انرژی را می گیرد.

یک هش به هر تراکنش کریپتو اختصاص داده می شود. برای اینکه تراکنش قانونی باشد، ماینر کریپتو باید یک هش هدف ایجاد کند که کمتر یا مساوی هش بلاک نمونه باشد.

هش در اثبات کار

ماینرها از ماشین های ماینینگ استفاده می کنند که محاسبات را سریع انجام می دهند تا این نوع هش هدف را ایجاد کنند. هنگامی که یک ماینر در نهایت راه حل صحیح را پیدا می کند و ابتدا هش هدف را ایجاد می کند، گره آن را همزمان به کل شبکه پخش می کند و پاداش پروتکل PoW را دریافت می کند.

در نتیجه، تولید هش مورد نظر یک کار چالش برانگیز است. با این حال، اعتبارسنجی ساده است، به همین دلیل است که Proof of Work در بیت کوین محبوب است. با این حال، این روش به اندازه کافی قوی است تا از دستکاری سوابق تراکنش ها جلوگیری کند. همچنین اعتبار سنجی با اعمال این فرآیند آسان می شود. 

با بیشتر ماینرها، زمان ماینینگ بلوک بعدی به ناچار کوتاه می شود. این بدان معناست که بلوک های جدید سریعتر کشف می شوند. شبکه بیت‌کوین برای یافتن یک بلاک در هر 10 دقیقه، سطح دشواری استخراج یک بلوک جدید را به طور منظم تغییر می‌دهد.

مکانیسم اثبات کار

اهمیت اتصال بلوک n به بلوک n-1 از طریق شماره هش آن در این است که این "شماره هش" یک بلوک جدید را به بلوک قانونی قبلی در شبکه متصل می کند. از طرف دیگر، اگر Block n عدد هش در بلوک n-1 با بلوک n متفاوت باشد، این عدد مطابقت نخواهد داشت و بلوک n-1 تأیید نمی شود. 

ویژگی های سیستم اثبات کار:

موارد زیر عوامل اولیه ای است که منجر به موفقیت گسترده این پروتکل اجماع شده است:

• حل مسئله ریاضی دشوار است.
• بررسی صحت راه حل ساده است.

بلاک چین ها از اجماع اثبات کار استفاده می کنند

بیت کوین همچنان محبوب ترین سکه ای است که از اجماع PoW استفاده می کند. با این حال، این تکنیک توسط بسیاری از ارزهای دیگر استفاده می شود.

از محبوب ترین ارزهای دیجیتال می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• لایت کوین: لایت کوین، مشابه بیت کوین، دارای SegWit است که اجازه می دهد با حذف داده ها از شبکه، محدودیت اندازه بلوک را افزایش دهید. لایت کوین با ارائه سرعت تراکنش های سریع و با هزینه بسیار ارزان تر، خود را از بیت کوین متمایز می کند.
• DASH : ادعا می کند که تراکنش های رمزنگاری سریع تر و خصوصی تر است. تراکنش های سریع استخراج کنندگان را تشویق می کند تا تلاش های خود را در DASH سرمایه گذاری کنند.
• Monero : یکی دیگر از آلتکوین های برجسته که از اجماع PoW استفاده می کند. Monero، یک ارز دیجیتال منبع باز، بر قابلیت تعویض، حفظ حریم خصوصی، شفافیت و غیرمتمرکز شدن از طریق دفتر کل عمومی تاکید دارد.
• بیت کوین کش : آلتکوینی که از هارد فورک شبکه بیت کوین به وجود آمده است. علی‌رغم این واقعیت که بیت‌کوین کش از PoW استفاده می‌کند، که به نظر می‌رسد یک توافق جامع است، بیت‌کوین کش یکی از قربانیان حملات 51 درصدی است که به شدت آسیب دیده است.
• ZCash : برخلاف سایر ارزهای دیجیتال، ZCash تلاش می‌کند تا از طریق ناشناس ماندن، حریم خصوصی را حفظ کند. شبکه Zcash از همان الگوریتم هش SHA-256 Proof of Work استفاده می کند.
• اتریوم کلاسیک : با وجود این واقعیت که اتریوم 2.0 در حال دور شدن از PoS است. برای محافظت از شبکه خود، اتریوم کلاسیک به استفاده از اجماع PoW ادامه می‌دهد. با این حال، از آنجایی که اتریوم کلاسیک تنها یک زنجیره جزئی است، در برابر حملات 51 درصدی و هزینه مضاعف ارز آسیب‌پذیرتر است.

مزایا و معایب Proof of Work

طرفداران

مزایای مهم متعددی برای استفاده از PoW نسبت به سایر اشکال فناوری بلاک چین وجود دارد . این شامل:

• به طور گسترده توسط اکثر ارزهای دیجیتال برجسته استفاده می شود : شناخته شده ترین و بزرگترین ارزهای دیجیتال، به ویژه بیت کوین و اتریوم، از مکانیسم اثبات کار استفاده می کنند.
• بسیار امن : از آنجایی که تغییر زنجیره بلاک یک ارز دیجیتال مستلزم کنترل بیش از نیمی از منابع کامپیوتری شبکه رمزنگاری است، منابع محاسباتی قابل توجهی که توسط پروتکل اثبات کار مورد نیاز است، شبکه ارز دیجیتال را ایمن می کند.
• به ماینرها پاداش می دهد که تراکنش های جدید را فعال می کنند : ماینرهایی که با موفقیت بلوک های جدید تراکنش های بیت کوین را تأیید می کنند ممکن است سود کسب کنند.

منفی

مکانیسم اثبات کار دارای مشکلات زیر است:

• خطر حمله 51٪ : اگر یک نهاد کنترل کننده 51٪ یا بیشتر از گره های شبکه را در اختیار داشته باشد، موجودیت می تواند با به دست آوردن کنترل اکثر شبکه، به زنجیره بلوکی آسیب برساند.

حمله 51% چگونه کار می کند

• وقت گیر : ماینرها باید چندین مقدار غیرانسی را بررسی کنند تا پاسخ صحیح پازلی را که برای استخراج بلوک باید تکمیل شود، بیابند. تایید تراکنش بین 10 تا 60 دقیقه طول می کشد. در نتیجه، این یک عملیات زمان بر است.
• مصرف منابع : ماینرها به مقدار قابل توجهی از قدرت محاسباتی نیاز دارند تا بتوانند معمای دشوار ریاضی را حل کنند. منجر به هدر رفتن منابع ارزشمند (پول، انرژی، فضا، سخت افزار) می شود. 
• ممکن است سخت افزار گران قیمت مورد نیاز باشد : خرید سخت افزار گران قیمت و تخصصی ممکن است برای موفقیت و کسب سود ضروری باشد.
• ماینرهای انفرادی با مشکلاتی روبرو هستند : به دلیل نیاز به ظرفیت محاسباتی، سازمان‌های بزرگ استخراج رمزنگاری و استخرهای ماینینگ نسبت به افرادی که به تنهایی کار می‌کنند، احتمال موفقیت بیشتری در استخراج کریپتو و کسب درآمد از استخراج دارند.

مقایسه اثبات سهام و اثبات کار

اثبات سهام را با اثبات کار مقایسه کنید

Proof of Work و Proof of Stake دو روشی هستند که می توان برای ایمن سازی بلاک چین از آنها استفاده کرد. آنها از چندین جنبه مهم، از جمله هزینه های مربوطه و سطح کنترلی که بر روی کسانی که تراکنش ها را تأیید می کنند، متفاوت هستند.

بیایید نگاهی دقیق تر به هر یک از آنها بیندازیم تا نحوه عملکرد آنها و مزایا و معایب هر رویکرد را بهتر درک کنیم.

ساختار هزینه

اولین تفاوت عمده بین اثبات کار و اثبات سهام، ساختار هزینه آنهاست.

در یک سیستم اثبات کار، ماینرها باید منابع قابل توجهی اعم از مالی و محاسباتی را صرف کنند تا در فرآیند تأیید معاملات جدید شرکت کنند. این امر باعث می شود که یک فرد یا سازمان برای حمله 51 درصد هزینه بر باشد زیرا چنین تلاشی مستلزم ساخت و راه اندازی یک مرکز داده پر از سخت افزار تخصصی برای چندین سال است.

در مقابل، یک سیستم اثبات سهام فقط برای کسانی که مایل به شرکت به عنوان اعتبار سنجی هستند می تواند گران باشد. این بدان معناست که هر کسی که ارز دیجیتالی کافی برای سهام داشته باشد، می‌تواند به طور بالقوه سعی کند با قرار دادن بخش بزرگی از ارز و رای دادن علیه هر پیشنهاد دیگر، کنترل شبکه را به دست آورد . با این حال، این بعید است زیرا برای انجام این کار، آنها را ملزم می کند که کل سرمایه گذاری خود را در معرض خطر قرار دهند.

مکانیسم اعتبار سنجی 

علاوه بر این، Proof of Work به کسانی که بیشترین قدرت هش یا قابلیت محاسباتی را دارند، کنترل تقریباً کاملی بر روی اینکه کدام تراکنش ها در بلوک های جدید گنجانده می شوند، می دهد.

برعکس، Proof of Stake به شرکت کنندگان اجازه می دهد تا با قفل کردن مقداری ارز دیجیتال به عنوان وثیقه، بلاک ها را تأیید کنند. بنابراین اعتبارسنجی‌ها انگیزه‌ای دارند که به نفع تمام افرادی که از شبکه استفاده می‌کنند عمل کنند، زیرا اگر این کار را نکنند «سرمایه‌گذاری» آنها در معرض خطر است.

اتلاف انرژی ناشی از سخت افزار معدن

در نهایت، سیستم‌های اثبات کار عموماً به بازار رقابتی برای تولید و بهبود مستمر سخت‌افزار استخراج جدید متکی هستند. این می تواند منجر به هزینه های بیهوده برای تجهیزات اضافی یا بیش از حد تخصصی شود، زیرا ماینرها مجبور هستند به طور مداوم پول خرج کنند تا در تجارت باقی بمانند.

این نوع مسابقه تسلیحاتی در شبکه‌های Proof of Stake یافت نمی‌شود، به این معنی که اعتباردهندگان انرژی یا منابع دیگر را برای تامین امنیت تراکنش‌ها هدر نمی‌دهند.

به طور کلی، این تفاوت ها به این معنی است که هر سیستم در مقایسه با سیستم دیگر دارای مزایا و معایب خاص خود است. بسیاری از مردم بر این باورند که Proof of Stake در نهایت جایگزین Proof of Work به عنوان ابزار اصلی ایمن سازی یک بلاک چین خواهد شد، زیرا کارآمدتر است و تمرکززدایی بیشتری را فراهم می کند.

با این حال، هر دو سیستم نقاط قوت و ضعف خود را دارند و مشخص نیست که کدام یک در نهایت برتری خواهد داشت.

سوالات متداول در مورد اثبات کار

اثبات کار چقدر امن است؟

روش اثبات کار بسیار ایمن است زیرا می تواند از تحمل خطای بیزانس (BFT) جان سالم به در ببرد - سیستمی که می تواند شکست های ناشی از مشکل ژنرال های بیزانسی را تحمل کند. نحوه کار آن را بسیار امن تر می کند.

علاوه بر این، هش هر بلوک حاوی هش بلوک قبلی است که امنیت را افزایش می دهد و از هرگونه نقض بلاک در بلاک چین اثبات کار جلوگیری می کند.

ماینرها برای تغییر یک بلوک باید یک بلوک جدید با سابقه مشابه ایجاد کنند. در چنین مواردی، لازم است همه جانشینان بازسازی شوند و کارهایی که در دست دارند دوباره انجام شود. در نتیجه، بلاک چین می تواند از دستکاری امنیت جلوگیری کند.

چرا ارزهای دیجیتال به اثبات کار نیاز دارند؟

از آنجایی که بلاک‌چین‌ها ذاتاً غیرمتمرکز و همتا به همتا هستند، به مکانیزمی برای دستیابی به اجماع و امنیت نیاز دارند. یکی از این معیارها Proof of Work است که تلاش برای غلبه بر شبکه را به شدت نیازمند منابع می کند.

سایر فرآیندهای تأیید، مانند Proof of Stake (PoS) و Proof of Burn (PoB) به منابع کمتری نیاز دارند اما دارای اشکالات یا نقص هایی هستند. اگر مکانیزم اثبات وجود نداشت، شبکه و داده های ذخیره شده روی آن در برابر حملات یا سرقت آسیب پذیر می شدند.

علاوه بر این، مکانیسم اثبات کار، کاربران را از ضرب سکه‌هایی که به دست نیاورده‌اند یا دوبار خرج نمی‌کند، باز می‌دارد. اگر کاربران بتوانند بیش از یک بار از سکه های خود استفاده کنند، دارایی ها اساسا ارزش خود را از دست می دهند.

چه کسی Proof of Work را اختراع کرد؟

برای از بین بردن بیت کوین، ساتوشی ناکاموتو Proof of Work را اختراع کرد. هیچ کس نمی داند ناکاموتو کیست یا نام او یک نام مستعار است یا خیر.

چرا قدرت استخراج بیشتر به معنای امنیت بیشتر است؟

هرچه قدرت پردازش بیشتری در امنیت بیت کوین سرمایه گذاری شود، مهاجم بالقوه باید منابع بیشتری را جمع آوری کند تا بتواند با موفقیت به بیت کوین حمله کند.

اثبات کار چگونه یک تراکنش را تأیید می کند؟

کار خود دلخواه است. برای بیت کوین، این شامل تکرار الگوریتم های هش SHA-256 است. از سوی دیگر، برنده دور هش کردن، تراکنش‌ها را از mempool به بلوک بعدی ترکیب و ثبت می‌کند. از آنجایی که برنده به طور تصادفی متناسب با تلاش انجام شده انتخاب می شود، همه افراد در شبکه را تشویق می کند تا صادقانه عمل کنند و فقط تراکنش های واقعی را ثبت کنند.

نتیجه

این مقاله یک نمای کلی جامع از Proof of Work چیست و همچنین اطلاعات عالی برای این موضوع ارائه کرده است! اگر آن را مفید می دانید، لطفاً آن را با دوستان خود به اشتراک بگذارید! 

نظر خود را در بخش نظرات زیر با ما در میان بگذارید!