الگوریتم اثبات کار یا PoW چیست و چگونه کار می‌کند؟ مفهوم Proof Of Work به زبان ساده

الگوریتم اثبات کار چیست مقالات
زمان مطالعه : 20 دقیقه

الگوریتم اثبات کار (Proof of Work)؛ مکانیزمی است که به واسطه‌ی آن اعضای یک شبکه‌ بلاکچینی (نودهای ماینر) می‌توانند به همدیگر اعتماد بکنند و با حل معادلات سخت ریاضی یا اصطلاحا با انجام «کار» بلاک‌های جدید را استخراج و امنیت شبکه را نیز تضمین کنند. همانطور که می‌دانید قدرت مدیریت و ثبت اطلاعات در بلاکچین در دست یک شخص و نهاد خاص نیست و این قدرت میان تمام اعضا توزیع شده است، بنابراین باید مکانیزمی وجود داشته باشد تا اعضا قابل اعتماد بودن خودشان برای چنین وظایف حساسی را به اثبات برسانند و همچنین در مورد صحت و مشروعیت اطلاعات مربوط به تراکنش‌ها با هم به توافق یا اجماع برسند.
در این مقاله سعی کردیم قدیمی‌ترین و در عین حال منسوخ‌ترین مکانیزم اجماع مورد استفاده در تاریخ فناوری بلاکچین؛ یعنی الگوریتم اثبات کار را توضیح دهیم و همچنین به تفاوت اثبات کار با اثبات سهام، مزایا و معایب الگوریتم اثبات کار و نحوه عملکرد آن نیز بپردازیم. لازم به ذکر است از برخی جزئیات فنی در مورد این الگوریتم صرف‌نظر شده و مفاهیم عمدتا به زبان ساده بیان شده‌اند.

الگوریتم اثبات کار چیست؟

الگوریتم اثبات کار

همانطور که در مقدمه اشاره کردیم، بلاک چین ساختاری غیرمتمرکز دارد؛ این یعنی فرایند اعتبارسنجی و ثبت اطلاعات بر عهده‌ی هزاران کاربر یا نودی می‌باشد که نرم افزار بلاکچین موردنظر را اجرا می‌کنند. بنابراین، زمانی که شما فرضا قصد ارسال یا دریافت یک ارز دیجیتال را دارید؛ به جای اینکه به یک بانک برای تایید و ثبت تراکنش خود اعتماد کنید، به هزاران هزار غریبه که حتی اسمشان را هم نمی‌دانید اعتماد می‌کنید! اما بلاکچین چطور می‌تواند یکپارچگی سیستم غیرمتمرکز خود را حفظ کرده و مطمئن باشد که اعضا «صادقانه» عمل می‌کنند؟ در اینجا، بلاکچین با استفاده از مکانیزم یا الگوریتم اجماع، قوانینی را برای اعضای شبکه تعیین می‌کند. به طور مثال، بلاکچین طوری الگوریتم اجماع خود را طراحی می‌کند که فرایند تایید تراکنش‌ و تولید بلاک برای ماینرها چندان «ارزان» نباشد. بنابراین، امنیت شبکه بیشتر حفظ می‌شود؛ چراکه وارد کردن تراکنش‌های تقلبی برای افراد مهاجم هزینه‌بر خواهد شد. الگوریتم اثبات کار (PoW) یکی از انواع الگوریتم‌های اجماعی است که در شبکه‌های بلاکچینی استفاده می‌شود. همانطور که از نام این الگوریتم مشخص است، نودها باید یک «کار» انجام دهند که صلاحیت لازم برای تولید بلاک را بدست آوردند و صد البته انجام این کار برای نودها هزینه می‌تراشد. اما منظور از این کار چیست؟

به طور خلاصه، ماینرها با خرید سخت‌افزارهای تخصصی و پرداخت قبض‌های سنگین برق، سعی می‌کنند تا معادلات سخت و پیچیده‌ای که خود شبکه از قبل تعیین کرده را حل کنند! ماینرها با اثبات اینکه کار انجام داده‌اند، نشان می‌دهند که حفظ امنیت شبکه و تعهد به آن برایشان مهم است.

درک بهتر الگوریتم اثبات کار

در این نوع از الگوریتم‌های اجماع، شما باید اثبات کنید، کار لازم برای ایجاد بلاک را انجام داده‌اید. معنی PoW این است که ماینرها با مشارکت در یک رقابت و با انجام یک «کار» محاسباتی هزینه‌بر، صلاحیت و صداقت خود را به شبکه اثبات کنند. الگوریتم اثبات کار (POW) همان مکانیزم اجماعی است که بلاکچین بیت کوین به عنوان اولین بلاکچین، برای حفظ امنیت و یکپارچگی شبکه خود و همچنین خلق بیت کوین‌های جدید از آن استفاده کرده است. شاید با خودتان بگویید که چرا نودها این هزینه را متقبل می‌شوند؟ بلاکچین برای اینکه نودها را برای ماندن در شبکه و حفظ امنیت آن تشویق کند، سعی می‌کند به آن‌ها انگیزه اقتصادی بدهد. در واقع، ماینری که بتواند زودتر از همه معمای ریاضی را حل کند، می‌تواند بلاک مورد نظر استخراج کند. با استخراج هر بلاک، مقداری از رمزارز بومی آن شبکه نیز تولید یا ماین می‌شود که به ماینر برنده جایزه داده می‌شود. در ادامه مفصل‌تر در مورد آن توضیح خواهیم داد. قبل از آن لازم است با ذکر یک مثال، نحوه کارکرد این الگوریتم را ساده‌سازی کنیم.

الگوریتم اثبات کار چگونه کار می کند؟

فرض کنید به شما یک ترازوی سنتی دو کفه‌ای می‌دهیم. روی یکی از این کفه‌ها یک جسم (دارای وزن بخصوص) است و از شما خواسته می‌شود که با قرار دادن وزنه‌‌‌های مختلف در کفه‌ی دیگر، تعادل بین این دوکفه را برقرار و در قبال آن پاداش دریافت کنید. با ترازوی معمولی انجام این کار بسیار آسان است؛ چراکه شما با مشاهده میزان اختلاف شاهین دو کفه، به راحتی وزنی که باید جبران کنید را تشخیص می‌دهید. اما اگر کفه‌ای که حاوی جسم است را پنهان و در صورت موفق شدن و رسیدن به تعادل آن را ظاهر کنیم، انجام این کار  سخت می‌شود؛ چراکه دیگر سرنخی وجود ندارد که به آن تکیه کنید. در عوض، شما باید آنقدر با وزنه‌های مختلف بازی کنید و حدس بزنید تا شرایطی را که برای شما تعیین کردیم را برآورده کنید. طبیعتا اگر این مسابقه بین گروهی از افراد برگزار شود، جایزه متعلق به کسی ست که زودتر از سایرین موفق شده است.

حالا مفهوم این الگوریتم را در فناوری بلاکچین بررسی می‌کنیم. استخراج‌کنندگان (گروه خاصی از نودها) لیستی از تراکنش‌های تاییدنشده، هش بلاک قبلی و یک عدد نانس (Nonce) را در کنار هم در قالب یک بلاک می‌چینند و سپس همه‌ی این اطلاعات را در تابع هش اجرا می‌کنند تا به یک هش درست که با معیار خاص تعیین شده توسط شبکه مطابقت دارد، دست پیدا کنند.

مفهوم گره یا Node

به لحاظ فیزیکی، نود یا گره (Node)، به هر سیستم کامپیوتری گفته می‌شود که نرم‌افزار بلاکچین در آن پیاده‌سازی شده و به عنوان یک پل برای تبادل اطلاعات با دیگر سیستم‌های شبکه عمل می‌کند. پس به طور کلی تمام ذی‌نفعان یا سهام‌داران هر یک از این کامپیوترها که با اجرای نرم‌افزار بلاکچین و همکاری با دیگر اعضا، بلاکچین را اداره می‌کنند، یک نود محسوب می‌شوند. اگرچه هر نود می‌تواند وظیفه‌ی متفاوتی با دیگر نودها داشته باشد، اما همه‌ی آن‌ها در سه مورد مشترک هستند: اعتبارسنجی تراکنش‌ها، ذخیره یک نسخه‌ از تراکنش‌های تایید شده و انتقال آن‌ها به نود بعدی.

ماینرها چه کسانی هستند؟

در یک بلاکچین بر پایه‌ی الگوریتم PoW، ماینرها نودهایی هستند که علاوه بر انجام وظایف ذکر شده، توانایی یا صلاحیت خلق بلاک‌های جدید را دارند. لازم است ذکر کنیم که هر نود الزاما یک ماینر محسوب نمی‌شود. در حقیقت، ماینرها نوع خاصی از نودها هستند که در فرآیند ایجاد بلاک شرکت و در ازای آن پاداش دریافت می‌کنند.

هش

هش؛ خروجی تابع هش است که به عنوان یک شناسه‌ی دیجیتالی منحصر به فرد برای داده‌ها عمل می‌کند. یک تابع هش، داده‌ها با اندازه و طول متغیر را دریافت و آن را به یک خروجی رمزنگاری شده با طول ثابت که خلاصه‌ای از آن داده‌هاست، تبدیل می‌کند.

نانس

کلمه‌ی نانس (nonce) مخفف عبارت انگلیسی «number used once l عددی که تنها یک بار استفاده می‌شود» است. به بیان ساده‌تر، عدد نانس یک عدد تصادفی یا دلخواه است که ماینرها با حدس زدن آن، سعی می‌کنند به یک هش که از نظر شبکه «قابل قبول» است، دست پیدا کنند. در واقع، اگر عددی که ماینر به عنوان عدد نانس انتخاب کرده و در تابع هش قرار داده؛ او را به جواب نرساند، ماینر باید یک عدد دیگر را امتحان و در تابع هش قرار دهد.

معادلات ریاضی الگوریتم اثبات کار PoW چیست؟

معادلات ریاضی در الگوریتم اثبات کار

تا اینجا مفاهیم نود، ماینر، هش و عدد نانس را توضیح دادیم و گفتیم که ماینر باید با قرار دادن عددهای نانس متفاوت به یک هش درست و قابل قبول برسد. اما منظور از یک هش قابل قبول چیست؟

هش بدست آمده زمانی قابل قبول است که از هش هدف شبکه کوچک‌تر باشد. هش هدف شبکه، یکی از شرایطی است که شبکه برای تولید بلاک‌ها تعیین می‌کند. به عنوان مثال، شبکه تعیین می‌کند که هش بلاک‌های جدید باید با تعداد خاصی صفر شروع شود. از آنجایی که تابع هش یک طرفه است و ماینرها نمی‌توانند با قرار دادن مقدار خروجی، به داده‌ی ورودی دست پیدا کنند؛ تنها روش برای پیدا کردن یک هش خاص این هست که ماینرها بی‌شمار عدد نانس دیگر را امتحان و وارد تابع هش کنند. در واقع این کار را سخت‌افزارهای ماینرها با توان پردازشی خود انجام می‌دهند. هرچه توان پردازشی ماینر بیشتر باشد، تعداد حدس‌های بیشتری را در واحد زمان می‌زند و زودتر به جواب می‌رسد. البته فرایند ماینینگ یک ماهیت «تصادفی یا شانسی» دارد و در تاریخ بلاکچین پیش آمده است که یک ماینر با توان پردازشی معمولی و بدون پیوستن به یک استخر توانسته یک بلاک را به تنهایی استخراج کند.

ماینری که زودتر از همه، عدد نانس صحیح را پیدا کند، بلاک خود را به بقیه نودها ارسال می‌کند و در صورتی که اکثریت نودها با «درستی» آن موافقت کنند، یک بلاک جدید تولید می‌شود. نودها، موافقت خود را از طریق افزودن این بلاک به صدر بلاک‌های خود اعلام می‌کنند. ماینر برنده، به دلیل تولید بلاک جدید پاداش دریافت می‌کند؛ چراکه او به شبکه اثبات کرده تامین امنیت شبکه برای او مهم بوده و برای آن «کار» انجام داده است.

به زبان ساده، در الگوریتم اثبات کار ماینرها با استفاد از توان پردازشی سخت‌افزارهای خود، برای پیدا کردن یک عدد با هم رقابت می‌کنند. آن‌ها با آزمون و خطا، عددهای مختلفی را همراه با دیگر اطلاعات، در تابع هش قرار می‌دهند تا بتوانند به هش قابل قبول شبکه برسند. ماینری که زودتر از همه بتواند این معما را حل کند، در این رقابت پیروز و موفق به کسب پاداش خواهد شد.

در بسیاری از متون، وقتی می‌خواهند بیت کوین را به کسانی که به تازگی وارد دنیای رمزارزها شده‌اند توضیح بدهند، می‌گویند: «بیت کوین؛ نتیجه‌ی حل مسائل پیچیده‌ی ریاضی است.» این توضیح منجر به یک درک نادرست در مورد اینکه بلاکچین بیت کوین چطور کار می‌کند می‌شود! کار در دنیای دیجیتال به اجرای دستورالعمل‌های محاسباتی اشاره می‌کند. به عنوان مثال، وقتی نرم‌افزار یا اپلیکیشنی که ما از آن استفاده می‌کنیم، در حال انجام دادن یک عملی هست، می‌توان گفت در حال کار کردن هست. این کار دیجیتالی روی سخت‌افزار اجرا می‌شود که مستلزم مصرف انرژی است. بنابراین، حل مسائل ریاضی نمی‌تواند تعریف دقیقی برای استخراج کردن باشد؛ چراکه اصولا مساله‌‌ی ریاضی خاصی حل نشده و چیزی هم به علم جهان اضافه نشده است! در بلاکچین ‌هایی بر پایه‌ی اثبات کار، منظور از کار، «تکرار» یکسری از وظایف و بازی حدس زدن می‌باشد.

اثبات کار و استخراج (مانینیگ)

میزان پاداشی که هر بلاکچین به ماینر برنده خود می‌دهد، متفاوت است. با این حال، بلاکچین‌ها عموما این پاداش را می‌توانند از طریق صدور سکه‌های جدید، کارمزد تراکنش‌ها و یا ترکیبی از هر دو پرداخت کنند. کارمزد تراکنش‌ها در واقع حق‌الزحمه‌ای است که تراکنش‌کنندگان مستلزم به پرداخت آن به شبکه هستند. در واقع، هر فردی که بخواهد تراکنشش در شبکه انجام و ثبت شود باید یک پول اضافه‌تری از مبلغ تراکنش، که معمولا از جنس رمزارز بومی خود شبکه هست، به ماینر پرداخت کند. این کارمزد از آن جهت است که استخراج بلاکی که تراکنش شما در آن قرار دارد برای ماینر هزینه‌ی زیادی (سخت‌افزار و برق موردنیاز آن) تراشیده است. به عنوان مثال، اگر شما می‌خواهید یک تراکنش در شبکه بیتکوین انجام دهید، باید مقداری ارز بیتکوین BTC برای پرداخت کارمزد در کیف پول خودتان داشته باشید.

اما صدور سکه‌های جدیدتر، بخش مهم‌تری (و البته ارزشمندتری) از پاداش هست؛ چراکه میزان عرضه یک سکه را مشخص می‌کند و یکی از مهم‌ترین عواملیست که توسعه‌دهندگان با استفاده از آن، رفتار یا ساختار اقتصادی یک ارز دیجیتال (توکنومیک) را شکل می‌دهند.

با استخراج یا تولید یک بلاک جدید، رمزارزهای جدید نیز استخراج یا تولید می‌شوند. بنابراین می‌توان گفت، پروژه‌های بلاکچینی با استفاده از الگوریتم‌های اجماع نه تنها امنیت شبکه خود را حفظ می‌کنند؛ بلکه رمزارزهای بومی خود را تولید و در چرخه قرار می‌دهند (به بازار عرضه می‌کنند.)

میزان کوینی که بلاکچین‌ها در هنگام تولید یک بلاک جدید صادر می‌کنند، متفاوت است. به عنوان مثال، در بلاکچین بیت کوین، به ازای اضافه شدن هر بلاک، یک مقدار تعیین شده‌ای که در نرم‌افزار آن کدنویسی شده است، تولید می‌شود. این بیت‌کوین‌های جدید به اضافه کارمزد تراکنش‌های موجود در آن بلاک، همان جایزه‌ای هست که ماینرها برای بدست آوردن آن، به شدت با هم رقابت می‌کنند. هم‌اکنون به ازای هر بلاک تولیدی در بلاکچین بیت کوین، 3.125 واحد رمزارز بیت کوین (BTC) تولید می‌شود و این میزان بعد از ثبت هر 210,000 هزار بلاک طی فرایند هاوینگ نصف می‌شود. پاداشی که ماینرها می‌گیرند از تورمی حاصل می‌شود که شبکه با افزایش ذخایر خود ایجاد کرده است.

همانطور که قبلا اشاره کرده‌ایم، شما با تولید یک بلاک در بلاکچین، سکه‌های جدید آن بلاکچین را، از آنِ خود می‌کنید. در واقع شما با هزینه‌ای که برای خرید دستگاه‌هایی با توان پردازشی بالا و همچنین برق مصرفی آن‌ها پرداخت می‌کنید، یک نوع سرمایه‌گذاری غیرمستقیم در محصول بلاکچین مورد نظر خود انجام داده‌اید. به عنوان مثال، شما هیچ وقت بیت کوین (یا هر ارز دیگری) را استخراج نمی‌کنید، اگر بدانید که بیت کوین پروژه‌ی خوبی نیست و نمی‌تواند در طولانی مدت سرمایه‌گذاران بیشتری را جذب کند. درنتیجه وقتی تقاضا برای این محصول از عرضه‌‌ی کنترل‌شده و محدود آن پیشی بگیرد؛ تورم ایجاد شده حذف و قیمت محصول بالا می‌رود. با این حال، باید بگوییم که استخراج بیت کوین همچون گذشته سودآور نیست و می‌توان فرایند هاوینگ و مسائل مربوط به سختی شبکه که در ادامه توضیح خواهیم داد را از دلایل آن دانست.

کدام ارزهای دیجیتال از اثبات کار استفاده می کنند؟

بیت‌ کوین؛ اولین و شناخته شده ترین رمزارزی است که بر اساس الگوریتم PoW عمل می‌کند. علاوه بر آن رمزارزهایی همچون دوج کوین (DOGE)، لایت‌ کوین (LTC)، بیت‌ کوین کش (BCH)، مونرو (XMR) و اتریوم کلاسیک (ETC) نیز مبتنی بر این این الگوریتم هستند. می‌توان گفت رمزارزهای بومیِ تمام بلاکچین‌هایی که از الگوریتم PoW برای مدیریت و اجرای تراکنش‌ها استفاده می‌کنند، قابل استخراج کردن هستند.

لازم به ذکر است که بلاکچین اتریوم در ابتدا مبتنی بر الگوریتم اثبات کار بود؛ اما مکانیزم اجماع این بلاکچین اکنون به الگوریتم اثبات سهام (PoS) تغییر یافته است.

هش ریت شبکه

در مثال ترازو، فرضا شما با داشتن کفه‌های بیشتر می‌توانید به طور همزمان با همه‌ی آن‌ها آزمون و خطا کنید. از طرفی، ما زمان ایده‌آل برای این مسابقه و رسیدن به تعادل را 10 دقیقه تخمین می‌زنیم. حالا انگیزه برنده شدن در این مسابقه و بدست آوردن جایزه بیشتر سبب می‌شود که شما 2 کفه‌ی دیگر (همراه با وزنه‌های آن) را خریداری کنید. آنگاه شما با داشتن مجموع این سه کفه، حدس‌های بیشتری در واحد زمان می‌زنید (افزایش هش ریت) و درنتیجه سریع‌تر موفق می‌شوید. پس این کار برای شما، به جای 10 دقیقه به طور میانگین 3 الی 4 دقیقه طول خواهد کشید.

این مساله باعث می‌شود که ما، برای اینکه رسیدن به جواب، همچنان 10 دقیقه طول بکشد، شرایط رسیدن به تعادل را برای شما سخت‌تر می‌کنیم. یعنی اگر قبلا از شما خواسته شده تا به یک تعادل با دقت کیلوگرم بدست بیاورید، اکنون باید این دقت در حد میلی‌گرم (افزایش سختی) باشد.

احتمالا با این مثال، فهم هش ریت در یک بلاکچین بر پایه‌ی الگوریتم PoW آسان‌تر شده باشد. هش ریت و سختی شبکه دو مورد از مهم‌ترین شاخص‌ها در حوزه‌ی بلاکچین‌ است. نرخ هش یا هش ریت (Hash Rate) یک ماینر؛ نشان‌دهنده‌ی توان پردازشی یا تعداد هش‌هاییست که می‌تواند در یک ثانیه تولید کند. بنابراین، به مجموع توان پردازشی کل ماینرهای فعال در یک شبکه بر پایه الگوریتم اثبات کار، هش ریت شبکه یا هش ریت بلاکچین می‌گویند که بر حسب «هش بر ثانیه» (H/S) مشخص می‌شود.

📌هش ریت شبکه چیست؟

سختی شبکه

زمانی که ماینرهای بیشتری به شبکه می‌پیوندند، هش ریت شبکه افزایش یافته و طبیعتا زمان یافتن هش معتبر و تولید بلاک کاهش می‌یاید. از آنجایی که با تولید هر بلاک مقدار مشخصی ارز جدید استخراج می‌شود، در صورتی که بلاک‌ها خیلی سریع و در کمتر از زمان تعیین شده ایجاد شوند، یک تورم کنترل نشده به وجود می‌آید. در اینجا، شبکه برای اینکه میانگین زمان لازم برای استخراج یا تولید بلاک را در یک مقدار مشخصی ثابت نگه دارد، باید سختی این فرایند را برای ماینرها افزایش دهد. بنابراین سختی شبکه یا سختی استخراج (Difficulty)، شاخصی است که نشان‌ می‌دهد پیدا کردن یک هش که برابر یا کمتر از هش هدف شبکه باشد، چقدر سخت است. در واقع سختی یک نسبت مقایسه‌ای از سختی فعلی به سختی اولین بلاک تولید شده در بلاکچین گفته می‌شود. این سختی روی هش هدف شبکه اعمال می‌شود. همانطور که گفتیم در ابتدای هش هدف شبکه، تعداد خاصی صفر وجود دارد. شبکه برای افزایش سختی، تعداد این صفرها را افزایش می‌دهد که سبب می‌شود، احتمال رسیدن به هش خروجی معتبر کاهش یابد و بدین ترتیب ماینرها باید عددهای نانس بیشتری را در تابع هش قرار دهند. عکس این موضوع نیز امکان‌پذیر است، زمانی که هش ریت شبکه کاهش می‌یاید، شبکه با کاهش سختی، زمان لازم برای رسیدن به هش موردنظر را کاهش می‌دهد تا بلاک‌ها و همچنین سکه‌های جدید با همان سرعت استاندارد خود تولید شوند.

📌سختی شبکه بیت‌ کوین چیست؟ اهمیت سختی شبکه

مزایا و معایب الگوریتم اثبات کار

در ابتدا به مزایای الگوریتم اثبات کار می‌پردازیم:

مزایای الگوریتم اثبات کار

امنیت: الگوریتم‌ اثبات کار PoW متکی به توان پردازشی است که این موضوع بر امنیت این الگوریتم موثر است؛ چراکه انجام حملات مخرب و دستکاری بلاکچین را سخت می‌کند.

سیستم پاداش‌دهی: ماینرها با انگیزه دریافت پاداش (ماین کوین‌های جدید) تشویق می‌شوند تا برای تامین امنیت شبکه تلاش کنند.

حذف واسطه‌ها: الگوریتم اثبات کار امکان نقل و انتقالات ارزهای دیجیتال و به طور کلی انجام تراکنش‌ها و ثبت آن‌ها را بدون نیاز به یک نهاد مرکزی و واسطه امکان‌پذیر می‌کند.

حال نوبت آن است تا به معایب الگوریتم اثبات کار بپردازیم:

معایب الگوریتم اثبات کار

مصرف زیاد برق: یکی از مهم‌ترین معایب بلاکچین‌های مبتنی بر الگوریتم اثبات کار، پر مصرف بودن آن‌ها از نظر انرژی برق است. در این نوع بلاک‌چین‌ها ، سخت‌افزارهای ماینینگ برای رسیدن به هش صحیح باید میلیون‌ها یا حتی تریلیون‌ها بار تابع هش را اجرا کنند؛ بنابراین برق مصرفی آن‌ها بسیار بسیار زیاد است. طبیعتا با توجه به هش ریت شبکه، پرمصرف‌ترین بلاکچین، بلاکچین بیت کوین است. هرچه ماینرهای بیشتری به این نوع شبکه‌های بلاکچینی بپیوندند، رقابت برای تولید بلاک سخت‌تر می‌شود. بدین ترتیب، تنها راه برای افزایش شانس برد ماینرها این است که قدرت محاسباتی خود را افزایش دهند که این افزایش، نیازمند مصرف برق بیشتری است. می‌توان گفت الگوریتم اثبات کار به معنای واقعی سبب اتلاف منابع انرژی می‌شود.

تمرکزگرایی: این مساله عمدتا در شبکه‌های بزرگی که مبتنی بر الگوریتم اثبات کار هستند، قابل لمس است. در چنین شبکه‌هایی، استخراج برای ماینرهای انفرادی به صرفه نیست و همین مساله باعث پیدایش استخرها و مزارع ماینینگ شده است. این دو، به ماینرها اجازه می‌دهند تا قدرت محاسباتی خودشان را با هم ترکیب کنند تا شانس خودشان را برای استخراج کوین را افزایش دهند. بنابراین، زمانی که عمده هش ریت شبکه مربوط به تعداد محدودی استخر یا مزرعه استخراج باشد، متمرکز شدن قدرت یا تمرکزگرایی شکل می‌گیرد که این مساله از دو جهت حائز اهمیت است: اول آنکه) تمرکزگرایی بر خلاف ماهیت غیرمتمرکز بلاکچین است و دوم اینکه) تمرکزگرایی سبب تضعیف امنیت نیز می‌شود.

فرایندی فرسایشی و منسوخ شده: هنگامی که سختی شبکه به شدت افزایش یابد، ماینر با آزمایش و قراردادن تمام عددهای نانس (4 میلیارد مقدار عددی) هم نمی‌تواند به جواب دست پیدا کند و مجبور است متغیرهای دیگری از یک بلاک همچون مهر زمانی را تغییر دهد تا به نتایج متفاوتی برسد. شما با مطالعه‌ی یک نقد و بررسی در بلاک پُست با عنوان «چالش‌های پیش روی بلاکچین بیت کوین چیست؟» می‌توانید این موضوع را به خوبی درک کنید.

📌چالش‌های پیش‌روی بلاک‌چین بیت‌کوین چیست؟

PoS در ارز دیجیتال چیست؟

الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) یکی دیگر از الگوریتم‌های اجماع است که برای تایید تراکنش‌ها و تولید بلاک‌های جدید استفاده شود. در الگوریتم PoS ولیدیتورها یا اعتبارسنج‌ها با استیک کردن ارزهای دیجیتال خودشان قابل اعتماد بودن خودشان برای انجام وظایف مذکور را اثبات می‌کند. نودهای ولیدیتور با قفل کردن سرمایه‌ی رمزارزی خودشان صلاحیت اضافه کردن بلاک‌های جدید و تامین امنیت شبکه را بدست می‌آورند.

📌اثبات سهام چیست؟ معرفی کامل الگوریتم اثبات سهام

تفاوت اثبات کار با اثبات سهام

اثبات کار چه تفاوتی با اثبات سهام دارد؟

بلاکچین‌ها، زنجیره‌ای از بلاک‌های حاوی داده هستند. تراکنش‌هایی که بخواهند در شبکه ثبت شوند، ابتدا داخل این بلاک‌ها قرار می‌گیرند، سپس پردازش و تایید شده و در نهایت، به انتهای زنجیره اضافه می‌شوند. هیچ نهاد واحدی مسئول انجام این پروسه نیست و از آنجایی که بلاکچین منبع‌باز هست، هر کسی می‌تواند با اتصال سخت‌افزار کامپیوتری خود به شبکه، در فرایند تولید بلاک مشارکت و به ازای هر بلاک تولید شده پاداش دریافت کند. پس تنها تفاوت در دو بلاکچین‌ بر پایه الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام، روشی‌است که در رابطه با نحوه‌ی انتخاب عضوی از شبکه که صلاحیت افزودن بلاک‌ جدید را دارد، اتخاذ می‌شود. در الگوریتم اثبات سهام، افراد برای اینکه در پروسه‌ی تولید بلاک شرکت کنند باید ارزهای بومی شبکه را خریداری و به عنوان یک وثیقه، آن را استیک یا اصطلاحا قفل کنند. بنابراین شبکه‌ای که از الگوریتم PoS استفاده می‌کند، مشارکت‌کنندگان را تشویق نمی‌کند که با قدرت محاسباتی خود رقابت کنند تا بلاک‌های جدید برای بلاکچین بسازند. این امر، سبب می‌شود مصرف برق در بلاکچین‌هایی بر پایه اثبات سهام به میزان قابل توجهی نسبت به بلاکچین‌هایی بر پایه الگوریتم اثبات کار کاهش یابد. درواقع، اعضا یا همان ولیدیتورها با قفل کردن ارزهای بومی شبکه به عنوان یک وثیقه، قابل اعتماد بودن خود را اثبات می‌کنند. هرچه آن‌ها تعداد بیشتری از ارز بومی شبکه را استیک کنند، شانس بیشتری برای انتخاب شدن برای تولید بلاک و دریافت پاداش را دارند.

با تغییر الگوریتم اجماع اتریوم حدودا چند درصد مصرف انرژی در این شبکه کاهش یافت؟

شبکه اتریوم ابتدا بر پایه الگوریتم PoW بود؛ اما در سال 2022 به طور کامل از این الگوریتم به الگوریتم اثبات سهام مهاجرت کرد. شبکه اتریوم با تغییر الگوریتم اجماع خود و جایگزینی آن با الگوریتم PoS توانست مصرف انرژی را در شبکه خود بیش از 99 درصد کاهش دهد. این تغییر الگوریتم تحت فرایندی با نام مرج اتریوم (Merge) یا ادغام اتفاق افتاد.

کلام آخر

الگوریتم‌های اجماع یکی از اجزای حیاتی بلاکچین‌ها هستند که ساختار مدیریتی آن را تشکیل می‌دهند. در الگوریتم اثبات کار، ماینرها با خرید سخت‌افزارهای گران و پرداخت قبض‌های سنگین برق، تریلیون‌ها بار فرایند هشینگ را اجرا می‌کنند تا بتوانند یک بلاک و همچنین رمزارزهای جدید تولید کنند. در این مقاله به توضیح این الگوریتم پرداختیم تا درک بهتری از سازوکار ان داشته باشید.

مطالب مرتبط:

چالش‌های پیش‌روی بلاک‌چین بیت‌کوین چیست؟

الگوریتم اثبات کار (POW)؛ مکانیزم اجماعی است که بلاکچین‌ها برای حفظ امنیت و یکپارچگی شبکه خود استفاده می‌کنند. در این الگوریتم، ماینرها برای اعتبارسنجی و تولید بلاک ملزم به انجام یک کار محاسباتی هزینه‌بر با سخت‌افزارهای خود هستند.
از مهم‌ترین معایب بلاک‌چین‌هایی که از این الگوریتم استفاده می‌کنند، می‌توان به مصرف برق زیاد آن‌ها اشاره کرد؛ چراکه سخت‌افزارهای ماینرها باید برق زیادی مصرف کنند تا بتوانند فرایند هشینگ را انجام دهند و به هش صحیح برای تولید بلاک دست پیدا کنند.
هر بلاکچینی که مبتنی بر الگوریتم اثبات کار باشد، رمزارز بومیِ آن قابل استخراج کردن می‌باشد. بنابراین رمزارزهایی همچون دوج کوین، اتریوم کلاسیک و لایت کوین قابل استخراج یا ماین کردن هستند.
ملیحه حسینی

از سال 1401 تصمیم گرفتم در رسانه بلاک‌پست به تولید محتوا در مورد فناوری بلاک‌چین و صنعت جذاب ارزهای دیجیتال بپردازم. سعی میکنم تا مفاهیم پیچیده این حوزه رو درک ...

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *