الگوریتم اثبات کار چیست؟ 

در این مقاله خواهید خواند: با ظهور ارزهای دیجیتال در سال 2021، شبکه بیت کوین قوی تر می شود. از آنجایی که افراد و موسسات بیشتری به پذیرش بیت کوین ادامه می دهند و برنامه های غیرمتمرکز همچنان راه خود را به عموم باز می کنند. الگوریتم اثبات کار یکی از ارکان مهم بلاکچین و ارزهای دیجیتال است.

با ظهور ارزهای دیجیتال در سال 2021، میراث بیت کوین قوی تر و قوی تر می شود. همانطور که موسسات به سرمایه گذاری در بیت کوین ادامه می دهند و برنامه های غیرمتمرکز همچنان راه خود را به دست عموم باز می کنند، تعداد فزاینده ای از مردم می خواهند بدانند این فناوری های جدید چگونه کار می کنند.

در نهایت، اگر یک کاربر کنجکاو رمزارز با ماینینگ مواجه شود، احتمالاً کاربر با الگوریتم اصطلاح اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) مواجه خواهد شد. 

بیایید در ادامه بررسی کنیم که چگونه این مکانیسم اجماع برای اولین بار به وجود آمد تا تصویر کلی بهتری از ارز دیجیتال بدست آوریم. 

تاریخچه مختصری از الگوریتم اثبات کار 

Proof-of-Work ریشه در فناوری ایمیل دارد. پیام ‌های هرزنامه در اوایل دهه 1990 رایج بود و مقاله ‌ای توسط دو دانشگاه به نام‌ های سینتیا دورک و مونی ناور در این زمان منتشر شد که چگونه می ‌توان دریافت این پیام ‌های هرزنامه را متوقف کرد. در سال 1992، رمزنگاری قبلاً برای زنجیره ای از بلوک ها در اسناد استفاده می شد.

با این حال، تنها در سال 2004، کار اصلی از طریق توکن ‌های توسعه ‌یافته انجام شد که به کاربران اجازه می‌ داد تا به طور مداوم هر توکن را در یک سرور قانونی تأیید کنند. 

ساتوشی ناکاموتو، بنیانگذار ناشناس بیت کوین، به دلیل سقوط مالی سال 2008، از چندین فناوری برای ایجاد مکانیزم اجماع استفاده کرد که اکنون در رمزارز به عنوان اثبات کار می شناسیم.

امروزه Proof-of-Work در شبکه هایی مانند بیت کوین، لایت کوین، اتریوم و دوج کوین پیاده سازی شده است. با وجود این واقعیت که پروتکل‌ های جدیدتر برای برنامه ‌های غیرمتمرکز در حال آزمایش با مکانیسم ‌های اجماع جایگزین مانند Proof-of-Stake (PoS)، اثبات سهام (Proof-of-Stake) هستند، هنوز هم به عنوان امن ‌ترین و با زمان آزمایش ‌شده‌ترین الگوریتم اجماع در نظر گرفته می‌شود. و سایر الگوریتم‌ های تجربی که از تلفیقی از Proof-of-Work و Proof-of-Stake استفاده می ‌کنند. 

اثبات کار چیست؟ 

بیت کوین و سایر شبکه ها بر اساس مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) عمل می کنند. مکانیسم ‌های اجماع چیزی است که به کل سیستم اجازه می ‌دهد در مورد وضعیت فعلی شبکه به توافق برسد و نیاز به مشارکت هر دو ماینر هایی دارد که به عنوان اعتبارسنجی تراکنش عمل می‌ کنند و همچنین گره‌ های فردی که قوانین اجماع را اجرا می ‌کنند. این حیاتی است که هر گره منفرد دارای کپی یکسانی از دفتر کل باشد و قوانین اجماع یکسانی را برای “در اجماع” اجرا کند. 

اگر یک گره رایانه دارای یک نسخه از پروتکل بیت کوین باشد در حالی که دیگری نسخه کمی متفاوت از بیت کوین را اجرا می کند، آنگاه شبکه سازگار نیست.

از آنجایی که بیت‌کوین و سایر پروتکل‌ های بلاکچین عملکردی دارند که هر تراکنش را به‌طور دائم در یک دفتر کل دیجیتال ثبت می ‌کنند، «اجماع» متفاوتی در مورد نحوه عملکرد دفتر کل دیجیتال می ‌تواند عملکرد را مطرح کند. به بیان ساده، هر رایانه باید «در اجماع» باشد تا بلاکچین معتبر باشد. 

یکی از عوامل اصلی تمرکززدایی این است که تابع یک مرجع مرکزی نباشید، زیرا قوانین حاکم بر هر پروژه بلاک چین به ریاضیات و کد ها پایبند هستند.

جایگزین یک مرجع متمرکز است که نحوه اجرای یک پروتکل را دیکته می کند. اشکالات، البته، موجودیت هایی هستند که می توانند از قدرت خود در یک سیستم سوء استفاده کنند. به این ترتیب، الگوریتم های اجماع یکی از عناصر کلیدی برای دستیابی به یک سیستم عملکردی قابل دوام و در عین حال به حداقل رسیده اعتماد هستند. 

به عنوان مکانیزم امنیتی، PoW همچنین از انرژی و محاسبات برای محافظت از شبکه در برابر حملات استفاده می کند. با استفاده از رمزنگاری، هش ها و پازل های پیچیده، PoW کار می کند تا اطمینان حاصل کند که دفتر کل دیجیتال برای همیشه غیرقابل تغییر باقی می ماند.

برای تغییر زنجیره بلوکی، باید قدرت محاسباتی و سخت ‌افزار وسیعی داشت که می ‌تواند الگوریتم ‌های دشواری اخروی را حل کند. این همان چیزی است که شبکه های بلاک چین Proof-of-Work را بسیار ایمن می کند. 

استخراج و الگوریتم اثبات کار 

در crypto-speak، ماینینگ و Proof-of-Work مترادف شده اند. به راحتی می توان فهمید که چرا: PoW به کار اثباتی اشاره دارد که از طریق صرف انرژی انجام شده است. به نوبه خود، ماینر ها یک پاداش بلاک بیت کوین را به اشتراک می گذارند که اغلب به آن «ماینینگ بیت کوین» می گویند. 

در روزهای اولیه، استخراج سکه بسیار ساده ‌تر بود، زیرا افراد زیادی بیت‌کوین، لایت‌کوین، اتریوم و غیره را استخراج نمی ‌کردند. بازار آنقدر ها رقابتی نبود، زیرا بلاک ‌های زیادی ایجاد نشد. بلاک ها جایی هستند که داده های تراکنش به طور دائم در بلاک چین ثبت می شوند.

استخراج یک بلوک به یافتن راه حلی برای مسئله ریاضی اشاره دارد و ماینر ها برای استخراج پاداش بلوک و هزینه تراکنش دریافت می کنند.

بر اساس تعداد ماینر های موجود، هر 2016 بلاک، دشواری استخراج بیت کوین به صورت صعودی یا نزولی تنظیم می شود. به این ترتیب، میانگین زمان هر بلوک همیشه تقریباً 10 دقیقه است. 

در زمان های گذشته، شما می توانستید از هر رایانه شخصی قدیمی برای استخراج بیت کوین استفاده کنید. در طول سال ‌ها، دشواری استخراج تا جایی افزایش یافت که برای استخراج به GPU یا ماشین ‌های تخصصی به نام ASIC نیاز داشتید.

اکنون شما موقعیتی دارید که در آن بسیاری از مزارع ماینینگ فقط برای رقابت در استخراج بیت کوین ساخته شده اند. استخراج بیت کوین لزوماً سودآور نیست، مگر اینکه منابع وسیع و انرژی ارزان در دسترس داشته باشید. 

به طور خلاصه، ماینینگ اینگونه عمل می کند. بیایید بگوییم که من می خواهم شما بین یک عدد 1-20 حدس بزنید. آسان است، درست است؟ همه ما در کودکی این بازی را انجام می دادیم.

اما فرض کنید می خواهم عددی را بین 1 تا 1 میلیارد حدس بزنید. کمی سخت تر اکنون می ‌خواهم یک رشته 64 رقمی از 16 علامت، از 1-10 و حروف A-G را حدس بزنید.

شاید لازم باشد ضریب هوشی 3000 یا یک ماشین فوق العاده قدرتمند داشته باشید تا حدس بزنید که من به رشته داده 1eF32a0a026bb49 فکر می کنم … و غیره. 

اگر با مغز فوق العاده گیگا درست حدس زدید، تبریک می گوییم. شما “کار را ثابت کرده اید”. به همین دلیل است که Proof-of-Work برای مدت طولانی قابل اعتماد بود و هنوز هم مدرک معتبری برای پشتیبانی از آن دارد.

شما به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارید تا بتوانید شبکه را حتی از راه دور کنترل یا هک کنید، زیرا تمام کارهای رمزنگاری انجام شده روی آن انجام می شود. این کار به تلاش بسیار عظیم نیاز دارد. 

الگوریتم اثبات کار در مقابل الگوریتم اثبات سهام 

اگرچه خروجی الکتریکی مورد نیاز برای تولید اثبات کار توسط رسانه های جریان اصلی زیاد است، استخراج بیت کوین هنوز به مقادیر قابل توجهی انرژی نیاز دارد.

بیت کوین 0.5 درصد از تولید انرژی جهان را مصرف می کند، به اندازه یک کلان شهر مانند لاس وگاس، اگرچه طرفداران آن ادعا می کنند که بیشتر هش ریت از منابع انرژی تجدید پذیر یا انرژی رها شده است. یکی دیگر از انتقادات رایج درباره اثبات کار بیان می‌ کند که الگوریتم اجماع به نفع استخراج‌ کنندگانی است که منابع بیشتری دارند، زیرا کسانی که دارای یک دسته پول نقد هستند می ‌توانند کل ساختمان ‌های پر از ابزار های استخراج و رمزنگاری استخراج کنند.

در مقابل، Proof-of-Stake، شانس پروتکل برای اعتبارسنجی بلوک ها متناسب با مقدار ارزی است که شما بدهکار هستید. بنابراین یک سطح پایه از منابعی وجود دارد که به آن نیاز دارید، یعنی چه مقدار کریپتو برای «اثبات» یا اعتبار شبکه، به علاوه الزامات سخت افزاری باید «سهم» کنید.

به جای استخراج، توابع Proof-of-Stake روی گره های اعتبارسنجی، که توسط کاربرانی که شبکه را اعتبارسنجی می کنند، اجرا می شود. 

با این حال، Proof-of-Stake به مسائل دیگری مانند پیشی گرفتن بلاک چین کمک می کند. در PoS، اگر به طور ناگهانی تعدادی از افراد دور هم جمع شوند تا 51 درصد از شبکه را در اختیار بگیرند، یا حتی یک فرد قدرتمند بیش از نیمی از سهام پروتکل را بخرد، آنگاه شبکه به خطر می افتد.

در تئوری، این ممکن است امکان پذیر باشد، اما در عمل اجرای آن غیر عملی بوده است. با این حال، به دلیل این مورد و مسائل دیگر، برخی از پروتکل ‌ها در آینده ممکن است از ترکیبی از ایده‌ های اثبات کار در کنار اثبات سهام استفاده کنند. 

نتیجه گیری نهایی 

Proof-of-Work، گرچه در اصل ریشه در اینترنت اولیه دارد، به کلمه ای مرتبط با ارز دیجیتال تبدیل شده است که ممکن است بزرگترین و ماندگارترین میراث این ایده باشد. اگر چه این مورد بحث برانگیز است، اما تأثیر زیست محیطی PoW بر خلاف امنیت بی نظیری که برای شبکه بیت کوین فراهم می کند، هنوز بسیار مشکوک و قابل تفکر و در نظر گرفتن است.