الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) اولین و محبوب ترین مکانسیم اجماع است که ارزهای دیجیتال برای حفظ امنیت و حل مشکلاتی مانند دابل اسپندینگ از آن استفاده میکنند. بلاک چین یک شبکه غیر متمرکز توزیع شده است که تغییر ناپذیری، ناشناسی و امنیت مهمترین ویژگیهای آن هستند. شما در شبکه بلاک چین بدون نیاز به یک مرجع مرکزی برای اعتبار سنجی و تامین امنیت تراکنشها میتواند معاملاتی امن انجام دهید. تمامی این ویژگیها با استفاده از مکانیسم اجماع در شبکه بلاک چین امکانپذیر است.
الگوریتم اجماع اثبات کار چیست؟
برای سهولت فهم موضوع، اینگونه در نظر بگیرید که در الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW)، ماینرها با یکدیگر بر سر حل معماهای پیچیده محاسباتی رقابت میکنند. این معماها به سختی حل میشوند، اما بلافاصله پس از حل شدن امکان تایید شدن آن توسط دیگران وجود دارد. بنابراین زمانی که یک ماینر پاسخ این معما که در واقع هش یک بلاک است را پیدا میکند، آن بلاک را به شبکه ارسال مینماید. سایر ماینرها این پاسخ را تایید میکند و بلاک مذکور طی مدت کوتاهی تایید میشود.
الگوریتم اثبات کار چه مشکلی را حل میکند؟
وجود بیاعتمادی میان کاربران در شبکههای غیر متمرکز مانند بیت کوین، مشکل مشابهی را ایجاد میکند. الگوریتم اثبات کار راه حل بیت کوین برای این مشکل است، این الگوریتم به نودها (Nodes) اجازه میدهد تا بدون نیاز به یک نهاد مرکزی متمرکز در شبکه بلاک چین به اجماع برسند. الگوریتم PoW با (تقریبا) غیرممکن کردن امکان تغییر پیامها این مشکل را حل میکند. بلاک چین یک دفتر کل توزیع شده است که سازوکاری شبیه حمله فرماندهان بیزانسی دارد.
ارسال بلاکهای جدید توسط نودها برای ثبت در بلاک چین شبیه فرستادن پیام حمله توسط فرماندهان است. با استفاده از مکانیسم اثبات کار میتواند به سایر اعضای شبکه اعتماد کرد و از درستی و با اعتبار بودن پیامها مطمئن شد. در این الگوریتم، ماینرها پیش از ارسال پیام خود به شبکه باید یک مسأله پیچیده ریاضی به نام پازل اثبات کار (Proof Of Work Puzzle) را حل کنند.
فرایند اعتبار سنجی یک تراکنش رمزنگاری شده در شیوه اثبات کار چگونه است؟
بیت کوین از تکرار الگوریتم هش SHA-256 برای رمزنگاری استفاده میکند. با این وجود، “ماینر برنده” یک دوره هش کردند، تراکنش ها را از ممپول (mempool) جمع آوری با در بلاک بعدی ثبت می کند.
ممپول یکی از مکانیزم های گره رمز ارز است که برای ثبت اطلاعات برای یک تراکنش تایید نشده استفاده می شود. مانند یک اتاق انتظار برای تراکنشهایی که هنوز در بلاک ثبت نشده اند عمل می کند.
اینکه برنده یک دوره هش کردن تصادفی انتخاب می شود باعث شده است که کسانی که در عملیات هش کردن شرکت می کنند صادقانه این کار را انجام دهند و فقط تراکنش های واقعی و درست را ثبت کنند.
تفاوت الگوریتم اثبات کار و الگوریتم اثبات سهام
درست است که هم اثبات کار هم اثبات سهام هردو الگوریتم اجماع هستند و برای تامین امنیت دارایی ها و اعتبار تراکنش ها در شبکه بلاک چین استفاده می شوند اما از اثبات سهام به منظور تایید تراکنش ها بدون نیاز به سخت افزار و برق در شبکه غیرمتمرکز استفاده می شود. در اثبات سهام (Proof Of Stake) برای تایید تراکنش ها لازم است تا افراد ارز دیجیتال آن شبکه را خریداری کنند.
سپس در مرحله بعد با اختصاص دارایی خود به کیف پول شبکه، سرمایه گذاری می کنند و در نهایت به ازای میزان سهامی که وارد شبکه کرده و در آن سرمایه گذاری کرده اند به ارزهای دیجیتال آن ها مقداری اضافه می شود اما در اثبات کار افراد قدرت پردازشی سخت افزار کامپیوتر خود را درشبکه استفاده کرده و به ازای تایید تراکنش ها از شبکه پاداش دریافت می کنند.
در الگوریتم اثبات کار، ماینرها با استفاده از حل مسائل ریاضی پاداش می گیرند. در صورتی که در اثبات سهام، ماینر یک بلاک به صورت قطعی انتخاب شده و هر فردی براساس دارایی خود از آن ارز در نگهداری شبکه شریک خواهد شد.
چرا پلتفرمهای ارزهای دیجیتال به اثبات کار احتیاج دارند؟
پلتفرمهای ارزهای دیجیتال به صورت غیرمتمرکز و همتا به همتا طراحی شدهاند و بلاکچینها مانند هر شبکه دیگری به روشی برای دستیابی به توافق و امنیت احتیاج دارند. اثبات کار یکی از این روشها است که هر گونه تلاش برای تقلب در پلتفرم را غیرممکن میکند.
مشکلات استفاده از الگوی اثبات کار چیست؟
مشکلات اساسی در الگوی PoW وجود دارد که عبارتند از:
- مصرف بالای انرژی: بیت کوین بهخاطر الگوریتم اثبات کار خود، بهاندازه کشور سوئیس انرژی مصرف میکند. البته با اینکه بخشی از این میزان توسط انرژی تجدیدپذیر تامین میشود، اما مقدار مصرف با پیوستن ماینرهای بیشتر به شبکه برای کسب رمز ارز BTC رو به افزایش است.
- حمله 51 درصد: اگر یک واحد ماینینگ بتواند 51 درصد از هش ریت استخراج بیت کوین را بهدست آورد، قادر به عدم پیروی موقت از قوانین، انجام دابل اسپندینگ و مسدودسازی تراکنشهاست.
- تمرکزگرایی ماینینگ: اثبات کار یعنی ساخت یک ارز بدون دخالت یک مسئول متمرکز. با این وجود، این سیستم در عمل نسبتا متمرکز است و تنها سه استخر استخراج تقریبا 50 درصد قدرت محاسباتی بیت کوین را کنترل میکنند. با این وجود، توسعهدهندگان بهدنبال بهبود این مشکل هستند.
مزایای استفاده از الگوی اثبات کار چیست؟
مزایای اصلی استفاده از PoW، محافظت در برابر حملات DoS و اثرگذاری کم روی امکانات ماینینگ است.
- دفاع در برابر حملات DoS: اثبات کار محدودیتهایی را روی فعالیتهای درون شبکه اعمال میکند. برای انجام این کارها هم تلاش زیادی لارم است. یک حمله کارآمد نیازمند قدرت محاسبات بالا و میزان زیادی زمان برای انجام آن محاسبات است. بنابراین، این حمله ممکن است، اما بهخاطر هزینه بر بودن آن تقریبا بیفایده است.
- امکانات ماینینگ: مهم نیست چقدر پول در کیف پولتان داشته باشید. نکته مهم، داشتن قدرت محاسباتی بالا برای حل پازلها و پیدا کردن بلاکهای جدید است. بنابراین، دارندگان پول زیاد مسئول تصمیمگیری بر کل شبکه نیستند.
آیا امنیت اثبات سهام از اثبات کار بیشتر است؟
آنچه که در مورد امنیت شبکه اثبات سهام وجود دارد این است که کارشناسان هنوز باقاطعیت در مورد این موضوع اظهارنظر نکرده و معتقدند هنوز شک و تردیدهای بسیاری در مورد امنیت این سیستم وجود دارد اما موضوع امنیت سیستم اثبات کار با وجود تمام مشکلاتی که دارد تضمین شده است. بنابراین امکان حمله به شبکه اثبات کار بسیار سخت خواهد بود و نیاز به داشتن سرمایه بسیار گزاف است.
جمع بندی نهایی
الگوریتم اثبات کار، راهحل اصلی مقابله با مشکل دابل اسپندینگ بوده و امنیت و قابلیت اطمینان خود را ثابت کرده است. بیت کوین ثابت کرد که برای جلوگیری از دو بار خرج شدن وجوه، به یک مقام متمرکز نیازی نیست. با استفاده هوشمندانه از رمزنگاری، تابع هش و نظریه بازی، مشترکان یک محیط غیر متمرکز قادر به توافق بر سر وضعیت یک مجموعه داده مالی خواهند بود.