اثبات کار (POW) چیست؟ - فیبوتک اثبات کار (POW) چیست؟ - فیبوتک
اثبات کار (POW) چیست؟

امروز در این مقاله آموزش ارز دیجیتال به مفهوم اثبات کار (POW) در بلاکچین میپردازیم. با تیم فیبوتک همراه باشید.

اثبات کار (PoW) سیستمی را توصیف میکند که برای جلوگیری از استفاده‌های بیهوده یا مخرب قدرت محاسباتی، مانند ارسال ایمیل‌های هرزنامه یا راه‌اندازی حملات انکار سرویس، به تلاشی نه چندان ناچیز اما امکان‌پذیر استفاده میشود. این مفهوم متعاقباً توسط هال فینی در سال 2004 از طریق ایده “اثبات کار قابل استفاده مجدد” با استفاده از الگوریتم هش SHA-256 برای تضمین پول دیجیتال اقتباس شد.

پس از معرفی آن در سال 2009، ارز دیجیتال بیت کوین به اولین کاربرد گسترده ای از ایده PoW فینی تبدیل شد (فینی همچنین دریافت کننده اولین تراکنش بیت کوین بود). اثبات کار اساس بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر را نیز تشکیل می دهد و امکان اجماع ایمن و غیرمتمرکز را فراهم میکند.

اثبات کار (POW) چیست؟

این توضیح بر اثبات کار در شبکه بیت کوین تمرکز خواهد کرد. بیت کوین یک ارز دیجیتال است که زیربنای آن نوعی دفتر کل توزیع شده به نام «بلاک چین» است. این دفتر کل حاوی رکوردی از تمام تراکنش‌های بیت‌کوین است که در «بلوک‌های» متوالی مرتب شده‌اند، به‌طوری‌که هیچ کاربری اجازه ندارد هر یک از دارایی‌های خود را دو بار خرج کند. به منظور جلوگیری از دستکاری، دفتر عمومی یا “توزیع” میشود. نسخه تغییر یافته به سرعت توسط سایر کاربران رد میشود.

روشی که کاربران در عمل دستکاری را تشخیص میدهند، از طریق هش ها، رشته های طولانی اعداد است که به عنوان اثبات کار عمل میکنند. مجموعه ای از داده ها را از طریق یک تابع هش قرار دهید (بیت کوین از SHA-256 استفاده میکند) و تنها یک هش ایجاد میکند. با این حال، به دلیل “اثر آوالانچ”، حتی یک تغییر کوچک در هر بخشی از داده های اصلی منجر به یک هش کاملاً غیرقابل تشخیص میشود. اندازه مجموعه داده اصلی هر چه باشد، هش تولید شده توسط یک تابع معین به همان طول خواهد بود. هش یک تابع یک طرفه است: نمیتوان از آن برای به دست آوردن داده های اصلی استفاده کرد، فقط برای بررسی اینکه داده هایی که هش را ایجاد کرده اند با داده های اصلی مطابقت دارند یا خیر.

ایجاد هر هش برای مجموعه‌ای از تراکنش‌های بیت‌کوین برای یک رایانه مدرن بی‌اهمیت خواهد بود، بنابراین برای تبدیل این فرآیند به «کار»، شبکه بیت‌کوین سطح معینی از «سختی» را تعیین میکند. سختی تنظیم با ایجاد یک “هدف” برای هش انجام میشود: هرچه هدف کمتر باشد، مجموعه هش های معتبر کوچکتر است و تولید آن دشوارتر است. در عمل، این به معنای هش است که با یک رشته بسیار طولانی از صفر شروع میشود.

درک اثبات کار (POW) ​فیبوتک

ملاحظات خاص

از آنجایی که یک مجموعه داده معین فقط میتواند یک هش ایجاد کند، استخراج کنندگان چگونه مطمئن میشوند که هش زیر هدف تولید میکنند؟ آنها ورودی را با افزودن یک عدد صحیح به نام nonce تغییر میدهند (“عدد یک بار استفاده شده”). هنگامی که یک هش معتبر پیدا شد، به شبکه پخش میشود و بلوک به بلاک چین اضافه میشود.

استخراج یک فرآیند رقابتی است، اما بیشتر یک قرعه کشی است تا یک مسابقه. به طور متوسط، یک نفر هر ده دقیقه یک مدرک قابل قبول از کار تولید میکند، اما اینکه چه کسی خواهد بود، حدس هر کسی است. ماینرها با هم جمع میشوند تا شانس خود را برای استخراج بلاک ها افزایش دهند، که کارمزد تراکنش و برای مدت محدودی پاداش بیت کوین های تازه ایجاد شده را ایجاد میکند.

اثبات کار (POW)، تغییر هر یک از جنبه های بلاک چین را بسیار دشوار میکند، زیرا چنین تغییری مستلزم استخراج مجدد همه بلوک های بعدی است. همچنین انحصار قدرت محاسباتی شبکه را برای کاربر یا مجموعه ای از کاربران دشوار میکند، زیرا ماشین آلات و توان مورد نیاز برای تکمیل توابع هش گران هستند.

سوالات متداول اثبات کار (POW)

اثبات کار (POW) چگونه یک تراکنش رمزنگاری را تأیید می کند؟

بیت کوین، شامل تکرار الگوریتم های هش SHA-256 است. با این حال، “برنده” دور هش، تراکنش ها را از mempool در بلوک بعدی جمع و ثبت میکند. از آنجا که “برنده” به طور تصادفی متناسب با کار انجام شده انتخاب میشود، همه افراد در شبکه را تشویق میکند تا صادقانه عمل کنند و فقط تراکنش های واقعی را ثبت کنند.

چرا ارزهای دیجیتال به اثبات کار نیاز دارند؟

از آنجایی که بلاکچین‌ها از نظر طراحی غیرمتمرکز و همتا به همتا هستند، بلاک چین‌ها مانند شبکه‌های ارزهای دیجیتال به روشی برای دستیابی به اجماع و امنیت نیاز دارند. اثبات کار یکی از این روش‌هاست که تلاش برای پیشی گرفتن از شبکه را بیش از حد نیازمند منابع میکند. مکانیسم‌های اثبات دیگری نیز وجود دارند که کمتر به منابع نیاز دارند، اما دارای اشکالات یا معایب دیگری مانند اثبات سهام (PoS) و اثبات سوختگی هستند. بدون مکانیزم اثبات، شبکه و داده های ذخیره شده در آن در برابر حمله یا سرقت آسیب پذیر خواهند بود.

آیا بیت کوین از اثبات کار استفاده می کند؟

بله. از یک الگوریتم PoW بر اساس تابع هش SHA-256 برای تایید و تایید تراکنش ها و همچنین صدور بیت کوین های جدید در گردش استفاده میکند.

اثبات سهام (PoS) چه تفاوتی با PoW دارد؟

اثبات سهام (PoS) یک مکانیسم اجماع است که به طور تصادفی گره ای را که بر اساس تعداد کوین هایی که آن گره در خود دارد ماینینگ یا اعتبارسنجی بلوک میکند، اختصاص میدهد. هر چه توکن های بیشتری در یک کیف پول نگهداری شود، قدرت استخراج بیشتری به آن تعلق میگیرد. در حالی که PoS به مراتب کمتر به منابع نیاز دارد، دارای چندین نقص دیگر از جمله احتمال حمله 51 درصدی در آلتکوین های کوچکتر و انگیزه های احتکار توکن ها و عدم استفاده از آنها است.

اثبات کار (POW) از نوع بیت کوین

در سال 2009، شبکه بیت کوین آنلاین شد. بیت کوین یک ارز دیجیتال اثبات کار است که مانند RPoW فینی، بر پایه Hashcash PoW نیز ساخته شده است. اما در بیت کوین، به جای عملکرد محاسباتی مورد اعتماد سخت افزاری که توسط RPoW استفاده میشود، حفاظت از هزینه دوگانه توسط یک پروتکل غیرمتمرکز P2P برای ردیابی نقل و انتقالات کوین ها ارائه میشود. 

بیت کوین از قابلیت اعتماد بهتری برخوردار است زیرا توسط محاسبات محافظت میشود. بیت‌کوین‌ها با استفاده از تابع اثبات کار Hashcash توسط استخراج‌کنندگان جداگانه استخراج میشوند و توسط گره‌های غیرمتمرکز در شبکه بیت‌کوین P2P تأیید میشوند. سختی به صورت دوره‌ای تنظیم می‌شود تا زمان بلوک در حدود یک زمان هدف حفظ شود.

مصرف انرژی

از زمان ایجاد بیت کوین، اثبات کار، طراحی غالب ارزهای دیجیتال همتا به همتا بوده است. مطالعات کل مصرف انرژی استخراج ارز دیجیتال را تخمین زده اند. مکانیسم PoW به مقدار زیادی از منابع محاسباتی نیاز دارد که مقدار قابل توجهی برق مصرف میکند. برآوردهای دانشگاه کمبریج در سال 2018 مصرف انرژی بیت کوین را با مصرف انرژی سوئیس برابری میکند.

اصلاح تاریخچه

هر بلوکی که به بلاک چین اضافه میشود و با بلوکی حاوی یک تراکنش مشخص شروع میشود، تایید آن تراکنش نامیده میشود. در حالت ایده‌آل، تاجران و سرویس‌هایی که پرداخت را با ارز دیجیتال دریافت میکنند، باید منتظر باشند تا حداقل یک تأییدیه در شبکه توزیع شود، قبل از اینکه فرض کنیم پرداخت انجام شده است. 

هرچه تاجر منتظر تاییدیه های بیشتری باشد، معکوس کردن موفقیت آمیز تراکنش در یک بلاک چین برای مهاجم دشوارتر میشود – مگر اینکه مهاجم بیش از نیمی از کل توان شبکه را کنترل کند که در این صورت حمله 51 درصدی نامیده میشود.

ASIC ها و استخرهای mining

در جامعه بیت کوین، گروه ها با هم در استخرهای استخراج کار میکنند. برخی از ماینرها از مدارهای مجتمع ویژه برنامه (ASIC) برای PoW استفاده میکنند. این گرایش به سمت استخرهای ماینینگ و ASIC های تخصصی، استخراج برخی از ارزهای دیجیتال را از نظر اقتصادی برای اکثر بازیکنان بدون دسترسی به جدیدترین ASIC ها، منابع انرژی ارزان قیمت نزدیک، یا سایر مزایای ویژه غیرممکن کرده است.

برخی از PoWها ادعا میکنند که در برابر ASIC مقاوم هستند، یعنی افزایش کارایی را که یک ASIC میتواند نسبت به سخت‌افزار کالایی، مانند یک GPU داشته باشد، محدود میکند که به خوبی زیر یک مرتبه بزرگ باشد. 

مقاومت ASIC این مزیت را دارد که ماینینگ را از نظر اقتصادی بر روی سخت‌افزار کالا مقرون به صرفه نگه میدارد، اما همچنین به خطر مربوطه کمک می‌کند که مهاجم میتواند برای مدت کوتاهی به مقدار زیادی از قدرت پردازش کالاهای غیرتخصصی دسترسی داشته باشد تا حمله 51 درصدی را علیه یک ارز دیجیتال انجام دهد.

آیا این مقاله مفید بود؟

از ۱ تا ۵ چه امتیازی می‌دهید؟

میانگین امتیاز از رای

اولین نفر باشید که رای میدهد!