اثبات انجام کار (Proof of work) چیست؟

اثبات انجام کار (Proof of work) چیست؟ الگوریتم اثبات انجام کار در اصل در سال ۱۹۹۳ توسط «سینتیا دورک» و «مونی نایر» به عموم معرفی شد و کار خود را آغاز کرد. این الگوریتم مزیت‌های بسیار مفیدی را به مصرف‌کنندگان ارائه می‌دهد که در ادامه به معرفی آنها خواهیم پرداخت. اگر نمی‌دانید اثبات انجام کار چگونه کار می کند و چه نقشی در استخراج دارد، پس حتماً باید مقاله را مطالعه کنید تا با یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های اجماع آشنا شوید.

اثبات انجام کار (Proof of work) چیست؟

اثبات انجام کار (Proof of work) یکی از روش‌های اجماع در شبکه‌های بلاک چین است. پیشنهاد می‌کنیم برای درک بهتر، مروری بر مقاله الگوریتم اجماع چیست؟ داشته باشید. اثبات انجام کار نیز یکی از بهترین الگوریتم‌های اجماع است که توسط بلاک چین بیت کوین و برخی از بلاک چین‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. از الگوریتم اثبات انجام کار (PoW) برای تأیید تراکنش‌ها و تولید بلاک‌های جدید در بلاک چین استفاده می‌شود.

 ماینرها تلاش می‌کنند معماهای سخت و دشوار را حل نمایند تا اولین نفری باشند که یک بلاک را کامل می‌کنند و از بیت کوین یا سایر بلاک چین‌ها، پاداش خود را دریافت کنند. یکی از نیازمندی‌های این مکانیسم، مصرف بالای برق در زمانی است که کامپیوترها در حال حل مسئله هستند. شبکه بیت کوین در حال حاضر به میزان برق سالانه کشور کلمبیا برق مصرف می‌نماید!

 روش کلی اثبات انجام کار حتی قبل از بیت کوین هم مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما ساتوشی ناکاموتو (خالق بیت کوین) از این تکنیک در ارز دیجیتال خود استفاده کرد که باعث تغییر روش در معاملات سنتی شد.

رابطه اثبات انجام کار و استخراج

اثبات انجام کار یک فرایند است که طی آن افرادی به نام ماینر، کامپیوتر خود را برای حل مسائل ریاضی در اختیار شبکه قرار می‌دهند و نسبت به فعالیت خود، مقداری از کوین‌های جدید استخراج شده به آن‌ها تعلق می‌گیرد. برای جلوگیری از ماین شدن همه کوین‌ها در مدت کوتاه، مکانیسم ارزها معمولاً به‌نوعی طراحی می‌شوند که به‌صورت خودکار سختی محاسبات بیشتر و بیشتر شود.

از الگوریتم اثبات انجام کار در کجا استفاده می‌ شود؟

این مکانیسم در بسیاری از ارزهای رمزنگاری شده به کار گرفته شده است. معروف‌ترین فعالیت آن در بیت کوین است و BTC بود که این نوع از اجماع را پایه‌ریزی کرد. الگوریتم هش بیت کوین اجازه تغییر پیچیدگی یک پازل را مبتنی بر نیروی کل شبکه می‌دهد.

از الگوریتم اثبات انجام کار در کجا استفاده می‌ شود؟

زمان میانگین شکل‌گیری یک بلاک ۱۰ دقیقه است. با علم به اینکه سه‌چهارم پروژه‌ها در پلتفرم اتریوم اجرا شده‌اند، با اطمینان می‌توان گفت که اکثر اپلیکیشن‌های بلاک چین از اجماع اثبات انجام کار استفاده می‌کنند.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات انجام کار چیست؟

مزایا و معایب اثبات انجام کار

مزایا الگوریتم اثبات انجام کار چیست؟

 دفاع در مقابل حملات: مکانیسم روش اثبات انجام کار محدودیت‌هایی را بر کنش‌های موجود در شبکه به اجرا درمی‌آورد. اجرای این الگوریتم نیازمند تلاش زیادی است. حملات کارآمد و مفید برای انجام عمل محاسبات نیازمند نیروی رایانشی و زمان بسیار زیادی هستند؛ بنابراین می‌توان گفت همیشه احتمال حمله وجود دارد اما هزینه‌های زیادی لازم است. در نتیجه این کار عملاً بی‌فایده می‌شود.

امکان استخراج: در حقیقت مهم نیست که چه میزان پول در کیف پولتان دارید. مهم این است که نیروی رایانشی قدرتمندی برای حل پازل‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید داشته باشید.

معایب الگوریتم اثبات انجام کار چیست؟

هزینه بالا: ماینینگ نیازمند به سخت‌افزار کامپیوتری خاص است تا الگوریتم‌های پیچیده را حل کند و هزینه‌های آن بالا است و استخراج توسط استخرهای خاص صورت می‌گیرد. این دستگاه‌ها برق زیادی مصرف می‌کنند که باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود. هزینه‌های بالا تمرکز سیستم را تهدید می‌کند. مشاهده این اتفاق در بیت کوین دشوار نیست.

بیهودگی محاسبات کامپیوتری: استخراج‌کنندگان اعمال زیادی برای تولید بلاک‌ها انجام می‌دهند و برق زیادی مصرف می‌کنند و محاسبات کامپیوتری آن‌ها در هیچ جای دیگر قابل استفاده نیست. آن‌ها در حقیقت امنیت شبکه را تضمین می‌کنند اما نمی‌توانند در کسب‌وکار، علم و زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار بگیرند.

حمله ۵۱ درصد: حمله ۵۱ درصد یا حمله اکثریت زمانی است که یک کاربر یا گروهی از کاربران کنترل بیشتر نیروی استخراج را به دست می‌گیرند و مهاجمان نیروی کافی برای کنترل اکثر رویدادهای شبکه را دارند. آن‌ها می‌توانند تولید بلاک‌های جدید را به انحصار خود دربیاورند و پاداش بگیرند چون می‌توانند مانع از تکمیل بلاک‌ها توسط سایر ماینرها بشوند و همچنین می‌توانند تراکنش‌ها را هم رزرو کنند.

چرا از اثبات انجام کار در بیت کوین استفاده می‌شود؟

از این الگوریتم برای جلوگیری از خراب‌کاری در ایجاد بلاک‌های جدید استفاده می‌شود. اگر بلاک چینی از اثبات انجام  کار در سیستم خود بهره نبرد، هر کاربری می‌تواند در بلاک‌های قدیمی و جدید تغییراتی اعمال کند که در این صورت تمامی تراکنش‌ها و عملیات‌های تکمیل شده زیر سؤال می‌رود.

استفاده‌نکردن از اثبات انجام کار صدمات دیگری از جمله از بین رفتن تمامی اطلاعات و تغییرات در آن، ایجاد بلاک‌های فراوان و تأیید نشدن تراکنش‌های جدید و…

پازل ریاضی چیست؟

پازل درواقع همان معادلاتی است که باید توسط سخت‌افزار ماینر حل شود. انواع مختلفی از پازل‌ها وجود دارد که در ادامه 3 مورد از آنها را معرفی می‌کنیم:

1. تابع هش (Hash Function): روش است که در آن به جست و جوی ورودی می‌پردازیم. البته با این فرض که از خروجی آگاهی داریم.
2. فاکتورسازی عدد صحیح (Integer Factorization): روشی که است که در آن اعداد به‌عنوان ضریبی از دو عدد دیگر هستند.
3. پروتکل پازل (Guided Tour): در این روش اگر حمله‌ای توسط سروری اعلام شود، به ترتیب برای بعضی از نودها باید تابع هش محاسبه شود. در این روش هدف پیداکردن زنجیره ارزش‌های تابع هش است.

پاسخ مسئله اثبات انجام کار، هش نام دارد. هرچه شبکه رشد بیشتری کند به دنبال آن سختی معادلات افزایش پیدا می‌کند. در نتیجه برق بیشتری احتیاج است. سؤالی که ممکن در ذهن شما ایجاد شود این است که چطور میزان سختی مشخص می‌شود؟

هش بلاک چین

به طور کلی نباید پاسخ مسئله بسیار سخت باشد؛ زیرا بلاک جدید زمان بیشتری را برای ساخته شدن نیاز دارد و تراکنش‌ها با تأخیر انجام می‌شوند. در مقابل اگر حل مسائل به‌سادگی آب خوردن باشد، سیستم در برابر هک و کلاهبرداری ناتوان خواهد بود.

پاسخ پازل

الگوریتم اثبات انجام کار چگونه در بلاک چین اجرا می‌شود؟

طبق توضیحات قسمت‌های قبل، ماینرها با حل هر پازل بلاک جدیدی را به بلاک چین اضافه می‌کنند. پس از ایجاد بلاک، تراکنش‌های آن را مورد بررسی قرار می‌دهند و تأیید می‌کنند. سختی یک مسئله به تعداد کاربران، قدرت هش و حجم شبکه بستگی دارد.

الگوریتم اثبات انجام کار چگونه در بلاک چین اجرا می‌شود؟

هش هر بلاک نیز برگرفته از هش بلاک قبلی است تا در برابر هکرها مقاومت کند و اجازه ورود به آنها ندهد. با حل کردن پازل، بلاک جدید شکل می‌گیرد و تراکنش‌ها در آن قرار می‌گیرند تا مورد بررسی قرار بگیرند.

در مقاله اثبات انجام کار (Proof of work) چیست؟ به بررسی موردی این الگوریتم پرداختیم که امیدواریم مورد توجه شما قرار گرفته باشد. اثبات انجام کار یکی از مهم‌ترین ابزارهای بلاک چین بیت کوین و سایر بلاک چین‌هایی است که از این الگوریتم در شبکه خود استفاده می‌کنند. مزایا و معایب، همچنین به نحوه کارکرد الگوریتم اثبات انجام کار اشاره کردیم. یکی دیگر از الگوریتم‌های اجماع که از محبوبیت فراوانی برخوردار است، اثبات سهام (Proof Of Stake) است که در مقاله بعدی به معرفی آن پرداخته‌ایم.