اگر در حوزه ارزهای دیجیتال همچون بیت کوین فعالیت دارید، بدون شک با اصطلاح «الگوریتم اثبات کار» (POW) مواجه شده‌اید. در صورتی که آگاهی چندانی در خصوص این مفهوم ندارید قطعاً این مقاله اطلاعات مفیدی را در مورد الگوریتم اثبات کار (POW)، مکان استفاده و چگونگی کارکرد آن همراه با معایب Proof of Work در اختیار شما قرار می‌دهد.

الگوریتم اثبات کار Proof of Work (POW) چیست؟

الگوریتم اثبات کار (POW) الگوریتم اصلی اجماع در یک شبکه بلاک چین به شمار می‌رود. از این الگوریتم در بلاک چین برای تأیید معاملات و تولید بلوک‌های جدید در زنجیره استفاده می‌شود. با استفاده از POW، ماینرها برای تکمیل معاملات در شبکه و پاداش گرفتن با یکدیگر رقابت می‌کنند.

در یک شبکه بلاک چین، کاربران توکن‌های دیجیتال را ارسال و یک دفتر کل غیرمتمرکز تمام معاملات را به صورت بلوکی جمع‌آوری می‌کند. با این حال، باید در تأیید معاملات و ترتیب بلوک‌ها نهایت دقت اعمال شود. مسئولیت گره‌های خاص در این شبکه بر عهده ماینر است که در فرایند استخراج (mining) این کار انجام می‌شود. به‌طورکلی، اصول الگوریتم اثبات کار عبارت است از:

  • یک معمای ریاضی پیچیده
  • یک امکان برای اثبات آسان راه‌حل

به‌عبارت‌دیگر، الگوریتم اثبات کار (POW) سیستمی را توصیف می‌کند که برای جلوگیری از استفاده‌های ناعادلانه یا مخرب از قدرت محاسباتی (همچون ارسال نامه‌های ناخواسته یا حملات به سرویس) به یک تلاش ناچیز اما عملی نیاز دارد. هدف اصلی پروتکل الگوریتم اثبات کار، جلوگیری از حملات سایبری (مانند DDoS) است. هدف این حملات فرسایش منابع یک سیستم رایانه‌ای از طریق ارسال چندین درخواست جعلی است. به‌ بیان ساده مفهوم اصلی POW در سه بند کلیدی زیر خلاصه می‌شود:

  • الگوریتم اثبات کار یکی از سازوکارهای اجماع برای دستیابی به توافق در شبکه بلاک چین جهت تأیید معاملات و تولید بلوک‌های جدید در زنجیره است.
  • با استفاده از POW استخراج‌کننده‌ها برای تأیید معاملات و گرفتن پاداش با یکدیگر رقابت می‌کنند.
  • در POW انتخاب شدن برای ساخت بلوک بعدی با قدرت محاسبات ارتباط دارد.

از الگوریتم اثبات کار (POW) کجا استفاده می‌شود؟

ابتدا لازم است متوجه شویم که POW از کجا شروع شد. مفهوم الگوریتم اثبات کار (POW) قبل از رمزارز بیت کوین نیز وجود داشت اما ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) این روش را در کار خود اعمال کرد که البته هنوز نمی‌دانیم ناکاموتو واقعاً کیست. بروز POW در ارز دیجیتال انقلابی در نحوه تنظیم معاملات سنتی ایجاد کرد.

در واقع، ایده POW در ابتدا توسط سینتیا دی‌ورک (Cynthia Dwork) و مونی نور (Moni Naor) در سال 1993 میلادی منتشر شد، اما اصطلاح «الگوریتم اثبات کار» توسط مارکوس یاکوبسن (Markus Jakobsson) و آری جولز (Ari Juels) در سند انتشار یافته در سال 1999 میلادی منتشر شد. اما با نگاهی به تاریخ متوجه می‌شویم که الگوریتم اثبات کار بزرگ‌ترین ایده در پشت کاغذ سفید رمزارز بیت کوین ناکاموتو بود که در سال 2008 میلادی منتشر شد. از طرف دیگر، مفهوم POW توسط هال فینی (Hal Finney) در سال 2004 میلادی از طریق ایده «الگوریتم اثبات کار قابل استفاده مجدد» با پول سازگار شد و پس از معرفی آن در سال 2009 میلادی، ارز دیجیتال بیت کوین به اولین کاربرد گسترده خود در ایده فینی تبدیل شد (فینی همچنین اولین دریافت‌کننده معامله ارز دیجیتال بیت کوین بود). الگوریتم اثبات کار (POW) اساس بسیاری از رمزارزهای دیگر نیز است و در ذیل این مطلب مثال‌هایی از ارزهای دیجیتالی که از POW استفاده می‌کنند را آورده‌ایم.

  • ارز دیجیتال بیت کوین (Bitcoin) با نماد اختصاری BTC
  • ارز دیجیتال لایت کوین (Litecoin) با نماد اختصاری LTC
  • ارز دیجیتال دوج کوین (Dogecoin) با نماد اختصاری DOGE
  • ارز دیجیتال مونرو (Monero) با نماد اختصاری XMR
  • ارز دیجیتال بایت کوین (Bytecoin) با نماد اختصاری BCN
  • ارز دیجیتال نیم کوین (Namecoin) با نماد اختصاری NMC
  • ارز دیجیتال مونا کوین (Monacoin) با نماد اختصاری MONA

علاوه بر موارد ذکر شده در بالا، رمزارزهایی هستند که از هر دو مکانیسم الگوریتم اثبات کار (POW) و الگوریتم اثبات سهام (POS) به صورت ترکیبی استفاده می‌کنند که در اینجا به تعدادی از آن‌ها اشاره کرده‌ایم:

  • رمزارز دش کوین (Dashcoin) با نماد اختصاری DASH
  • رمزارز وای بی کوین (Ybcoin) با نماد اختصاری YBC
  • رمزارز پی کوین (Paycoin) با نماد اختصاری XPY
  • رمزارز بیت کوین دارک (BitcoinDark) با نماد اختصاری BTCD

الگوریتم اثبات کار (POW) چگونه کار می‌کند؟

درحا‌ل‌حاضر، سازوکار اجماع الگوریتم اثبات کار (POW) یکی از پرکاربردترین سازوکارهای اجماع در حوزه رمزارزها به شمار می‌رود. برای فناوری در حال ظهوری همچون بلاک چین، POW ثابت کرده که مکانیسم اجماع بسیار امن و قابل اعتمادی را ایجاد کرده است. مولفه‌های اصلی تشکیل‌دهنده POW عبارتند از:

  • استخراج‌کنندگان. استخراج‌کنندگان افراد یا نهادهایی هستند که شبکه را حفظ و نگهداری می‌کنند. استخراج کنندگان، برق مصرفی را در قالب انرژی محاسباتی جهت حل مسائل ریاضی پیچیده هدایت می‌کنند. اولین استخراج‌کننده‌ای که این مسئله را حل کند حق افزودن بلوک معاملات را برای زنجیره بلوک‌های متوالی در حال رشد به دست می‌آورد و سپس می‌تواند یک سابقه واحد و قابل تأیید از داده‌ها در بلاک چین POW ایجاد کند.
  • انرژی (برق). هزینه برق مصرفی در قالب انرژی محاسباتی و همچنین هزینه استخراج از طریق ماینرها، با پاداش به دست آمده جبران می‌شود زیرا وقتی یک استخراج کننده با موفقیت یک بلوک را استخراج می‌کند، پاداش بلوک را به صورت رمزارزی دریافت می‌نماید.

همان‌طورکه تعداد بیشتری استخراج‌کننده شروع به کار در یک بلاک چین می‌کنند، نرخ هش (یعنی قدرت محاسباتی شبکه) افزایش می‌یابد و این امر بدان معناست که بلوک بعدی ممکن است کمی سریع‌تر از قبلی استخراج شود. در این حین شبکه تلاش می‌کند تا یک زمان بلوک ثابت (زمان بین هر بلوک) را حفظ کند (مثلاً ارز دیجیتال بیت کوین هر 10 دقیقه استخراج می‌شود). اگر نرخ هش (Hash Rate) افزایش یابد و یک بلوک کمی سریع‌تر از قبل استخراج شود به طور خودکار برای بلوک بعدی مشکل ایجاد شده و استخراج یک بلوک کمی سخت‌تر می‌شود که در این موقع، زمان بلوک باید دوباره تثبیت شود. در POW مشکلات هر بلوک تنظیم می‌شود و از این رو زمان‌های بلوک نسبتاً ثابت می‌ماند.

با خروج استخراج‌کننده‌ها از شبکه (که ممکن است به دلایل مختلفی از جمله کاهش ارزش دلار رخ دهد)، این مشکل کاهش می‌یابد و این بدان معناست که استخراج بلوک‌ها و دریافت پاداش برای استخراج‌کننده‌ها آسان‌تر می‌شود. این کاهش دشواری به‌عنوان انگیزه‌ای برای تعداد بیشتری از استخراج‌کننده‌ها جهت بازگشت به شبکه به شمار می‌رود با این اطمینان که شبکه همچنان قوی و کاملاً غیرمتمرکز است. به‌طورکلی عملکرد POW در موارد زیر خلاصه می‌شود:

  • POW ثابت کرده که در شبکه بسیار مقاوم و ایمن است.
  • مهمترین نیازها در فرآیند اثبات کار POW، هزینه برق مورد نیاز برای تولید مقدار کافی انرژی محاسباتی جهت به دست آوردن نرخ هش است.
  • قدرت محاسباتی ترکیبی مورد نیاز برای یک فرد جهت شرکت در الگوریتم اثبات کار ثابت است (همچون بیت کوین) و می‌تواند هزینه بسیاری برای او در بر داشته باشد.

معایب الگوریتم اثبات کار چیست؟

علاوه بر خصوصیات و ویژگی‌های ذکر شده در مورد الگوریتم اثبات کار (POW) که رمزارز بیت کوین از آن استفاده می‌کند، این شبکه بلاک چین معایبی هم دارد. POW دارای دو عیب عمده است که در ذیل به آن‌ها اشاره کرده‌ایم.

  • مصرف بالای برق و هدر رفت انرژی. هنگام استخراج ارزهای دیجیتال در شبکه POW مقدار بسیار زیادی برق مصرف می‌شود. این مورد نه‌تنها باعث اتلاف انرژی می‌شود بلکه اجرای این الگوریتم هزینه بسیاری را برای کاربر ایجاد می‌کند. طبق برآوردها تا پایان سال 2018 میلادی، استخراج بیت کوین از طریق این الگوریتم حدود 24 تراوات ساعت در سال برق مصرف می‌کند.
  • الگوریتم اثبات کار کاملاً ایمن نیست. در شبکه POW این احتمال وجود دارد که یک هکر بتواند قدرت محاسباتی شبکه را به دست بگیرد و در شرایطی که به‌عنوان «حمله 51٪» شناخته می‌شود، با موفقیت شبکه بلاک چین را دستکاری کند.
DigiGate

FREE
VIEW