الگوریتم اجماع اثبات کار PoW چیست؟

الگوریتم اجماع اثبات کار یا Proof Of Work، سیستمی را توصیف می کند که برای جلوگیری از استفاده های مخرب از قدرت محاسباتی، مورد استفاده قرار می گیرد. الگوریتم اثبات کار (PoW) یک مکانیسم اجماع غیر متمرکز است که اعضای یک شبکه را ملزم می کند تا تلاش خود را برای حل یک معمای محاسباتی انجام دهند تا از مشکلات مرتبط با سیستم جلوگیری کنند. اثبات کار اساس بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر را نیز تشکیل می دهد و امکان اجماع ایمن و غیرمتمرکز را فراهم می کند. اثبات کار به طور گسترده در استخراج ارزهای دیجیتال، برای اعتبارسنجی تراکنش ها و استخراج توکن های جدید استفاده می شود. با اثبات کار، بیت کوین و تراکنش های سایر ارز های دیجیتال می توانند به صورت همتا به همتا و بدون نیاز به شخص ثالث، به صورت ایمن پردازش شوند. در این مقاله قصد داریم تا به معرفی الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) و عملکرد آن بپردازیم. 

الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) چیست و چگونه انجام می شود؟

الگوریتم اثبات کار چیست؟ تمرکززدایی بخش کلیدی چشم انداز اولیه برای ارز های دیجیتال است. برای انجام این کار، باید راهی برای تایید تراکنش ها بدون دخالت موسسات مالی وجود داشته باشد. اولین راه حل برای این چالش، اجماع اثبات کار است. این پروتکل در سال ۱۹۹۳ توسط Cynthia Dwork و Moni Naor مطرح شد و در سال ۱۹۹۹ نیز توسط Markus Jakobsson و Ari Juels، مفهوم POW در یک مقاله منتشر شد. مفهوم نظری اثبات کار نیز برای اولین بار توسط هال فینی در سال 2004 معرفی شد. با این حال، ساتوشی ناکاموتو برای اولین بار در سال 2009 در شبکه بیت کوین از این مکانیزم اجماع استفاده کرد. این الگوریتم به ماینرها اجازه داد تا تراکنش ها را تایید کنند و بلاک های جدیدی را در بلاک چین ایجاد کنند. اثبات کار (PoW)، شکلی از افزودن بلوک های جدید تراکنش به بلاک چین ارز دیجیتال است. این الگوریتم در این مورد، در حال تولید یک هش (رشته ای طولانی از کاراکترها) است که با هش هدف برای بلوک فعلی مطابقت دارد. ماینر ارز های دیجیتال که این کار را انجام می دهد، حق اضافه کردن آن بلوک به بلاک چین و دریافت پاداش را به دست می آورد. کریپتوکارنسی با الگوریتم اثبات کار شروع شد چرا که مکانیزم اجماع مورد استفاده اولین ارز دیجیتال، یعنی بیت کوین است. این الگوریتم به دلیل امنیتی که دارد به خوبی شناخته شده است. مدل اثبات کار یک مکانیسم توافقی است که برای تأیید و ثبت تراکنش های ارز های دیجیتال استفاده می شود. هر ارز دیجیتال یک بلاک چین دارد که که از بلوک های تراکنش تشکیل شده است. با ارز های دیجیتال اثبات کار، هر بلوک تراکنش، دارای هش خاصی است. برای اینکه بلاک تایید شود، یک ماینر رمزارز باید هش هدفی ایجاد کند که کمتر یا مساوی با بلاک باشد. برای انجام این کار، ماینر ها از ابزار استخراج استفاده می کنند. دلیل این که اثبات کار در ارز های دیجیتال به خوبی کار می کند این است که یافتن هش هدف دشوار است، اما تأیید آن اینطور نیست. این فرآیند برای جلوگیری از دست کاری سوابق تراکنش است. در همان زمان، هنگامی که یک هش هدف پیدا شد، بررسی آن برای سایر ماینرها آسان است. برای مثال می توان به نحوه استفاده بیت کوین از الگوریتم اثبات کار برای حفظ یکپارچگی بلاک چین اشاره کرد. به این ترتیب، زمانی که تراکنش های بیت کوین انجام می شوند، از طریق تأیید امنیتی در یک بلوک برای استخراج گروه بندی می شوند. سپس الگوریتم اجماع اثبات کار بیت کوین، برای بلوک یک هش ایجاد می کند. الگوریتمی مورد استفاده بیت کوین  SHA-256 نام دارد و اغلب هش هایی با 64 کاراکتر ایجاد می کند. ماینر ها با هم رقابت می کنند تا اولین کسانی باشند که هش هدفی را که پایین تر از هش بلاک است تولید کنند. هدف از الگوریتم اثبات کار مورد استفاده بیت کوین، افزودن یک بلوک جدید در هر 10 دقیقه است. برای انجام این کار، سختی استخراج بیت کوین، بسته به سرعتی که ماینرها بلاک ها را اضافه می کنند، تنظیم  شود. اگر استخراج خیلی سریع انجام شود، محاسبات هش سخت تر بوده و اگر خیلی آهسته پیش برود، آسان تر انجام می شوند. ارز دیجیتال تتر نیز مانند سایر توکن های ارزهای دیجیتال در شبکه، از همان معاملات همتا به همتا و امنیت PoW یا PoS برخوردار است که آن را به یک پوشش محافظتی مطلوب برای معامله گران و کاربران تبدیل می کند. برای کسب و خرید تتر و دیگر ارزهای دیجیتال می توان از طریق صرافی معتبر تتر ایران اقدام کرد.

امنیت در الگوریتم PoW

مکانیسم اجماع اثبات کار (PoW)، یک الگوریتم ایمن و کارآمد برای رسیدن به اجماع در یک شبکه بلاک چین در نظر گرفته می شود. با این حال، هک Ethereum Classic در سال 2020 نشان داد که الگوریتم PoW قابل نفوذ است و می توان با استفاده از مکانیزم PoW از شبکه ها سوء استفاده کرد. اگرچه بیت کوین اولین رمزارزی بود که الگوریتم PoW را پیاده سازی کرد، اما این الگوریتم بعد ها توسط پلتفرم های مختلف مبتنی بر بلاک چین دیگری، از جمله اتریوم و لایت کوین، نیز به کار گرفته شد. الگوریتم اثبات کار در حالی که یک مدل ایمن شناخته می شود اما مستعد آسیب پذیری بوده و انرژی الکتریکی و محاسباتی زیادی مصرف می کند. با استفاده از اثبات کار، بیت کوین و سایر تراکنش های ارزهای دیجیتال می توانند به صورت همتا به همتا و بدون نیاز به شخص ثالث قابل اعتماد پردازش شوند. اثبات کار (POW)، یک سیستم غیر متمرکز را پیاده سازی می کند و بدون نیاز به یک مرجع مرکزی کار می کند. از ویژگی های مثبت الگوریتم PoW این است که تقلب در آن غیر ممکن است. از طرف دیگر، هدف اثبات کار، گسترش زنجیره است. طویل ترین زنجیره را می توان معتبرترین زنجیره معرفی کرد، چرا که بیشترین عمل محاسباتی را انجام داده است و تقلب در این شیوه تقریبا ناممکن است. در اثبات کار، هر چه تعداد نود های موجود در یک شبکه بیشتر باشند، احتمال حمله ۵۱ درصدی کم تر است؛ چرا که هزینه این حملات تا حد زیادی افزایش می یابد. 

اثبات کار و اثبات سهام 

الگوریتم اثبات سهام یا Proof of Stake (PoS)، یک مکانیزم اجماع دیگری است که در آن  نود ها به جهت تایید تراکنش ها، سکه های خود را سپرده گذاری و یا stake می کنند. این نود ها Staker نام دارند. هر چه تعداد سکه های Stake شده و میزان زمان staking این نود ها بیشتر باشد، احتمال بیشتری برای تایید تراکنش ها و در نهایت کسب درآمد وجود دارد. برخلاف الگوریتم PoW که استخراج کننده دارد و از رایانه ها و ابزار های استخراج برای ضرب بلوک های جدید استفاده می شود، الگوریتم PoS از اعتبارسنجی برای تأیید وجود بلوک ها استفاده می کند. اثبات کار اولین مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال بود که سپس اثبات سهام در سال 2012 با راه اندازی Peercoin جایگزین آن شد. از آن جایی که اثبات سهام تقریباً به اندازه اثبات کار به قدرت محاسباتی نیاز ندارد، مقیاس پذیرتر است و می تواند با هزینه و مصرف انرژی کمتر، تراکنش ها را سریع تر پردازش کند و ارزهای رمزپایه اثبات سهام را با محیط زیست سازگار تر کند. الگوریتم اثبات کار از منظر امنیتی عملکرد بهتری نسبت به اثبات سهام دارد و پرکاربرد ترین و محبوب ترین الگوریتم مورد استفاده در بلاک چین است که ارز های دیجیتال مهمی مانند بیت کوین و اتریوم از این الگوریتم استفاده می کنند.