گواه اثبات کار یا Proof of Work که به اختصار PoW نامیده می‌شود، یک الگوریتم اجماع است که مانع حملات DDoS در شبکه می‌شود.
این الگوریتم در بلاک‌چین و ارزهای دیجیتال بسیار پرکاربرد است؛ اولین شبکه‌ای که از این الگوریتم استفاده کرد، شبکه بیت‌کوین بود.
در این مقاله به بررسی مفهوم PoW، نحوه کارکرد، مزایا و معایب آن می‌پردازیم.
عناوین مطلب:
الگوریتم PoW چیست؟
گواه اثبات کار، شکلی از اثبات با دانش صفر رمزنگاری (Cryptographic Zero-Knowledge) است که باید یک طرف آن (اثبات کننده) به طرف دیگر (تایید کننده) محاسبات خاصی را که انجام داده اثبات کند.
این الگوریتم در بلاک‌چین، امنیت بسیاری از ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین و اتریوم را تامین می‌کند.
در سال 2009، ارز دیجیتال بیت کوین به جهان معرفی شد که قابلیت هک و نابودی نداشت. بیت‌کوین توانست گواه اثبات کار را به همراه هشینگ به کار بگیرد و از آن در سیستم ماینینگ برای جلوگیری از نفوذ هکرها استفاده کند.
بیشتر بخوانید: استخراج بیت‌کوین چیست؟ ماینینگ بیت‌کوین چگونه است؟
الگوریتم PoW در شبکه بیت‌کوین یک الگوریتم اجماع است که به منظور تایید و اعتبار بخشی به تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در واقع به دلیل وجود این الگوریتم است که ماینرها با یکدیگر به رقابت برای حل تراکنش‌ها و افزودن بلاک جدید می‌پردازند؛ زیرا این الگوریتم باعث توافق چیزهایی مثل ترتیب تراکنش‌ها می‌شود.
گذشته‌ای از الگوریتم PoW
مفهوم الگوریتم Proof of Work در سال 1993 به وجود آمد و روشی برای جلوگیری از حملات Denial of Service یا DoS در شبکه بود.
DoS یک نوع حمله سایبری است که در آن مهاجم باعث ایجاد اختلال در کار کاربران حاضر در شبکه می‌شود.
این الگوریتم، درخواست کننده خدمات را وادار می‌کرد تا برای انجام درخواست خود، کاری را که به صورت انجام معادلات خاص با کامپیوتر است، انجام دهد.
بعدها، این الگوریتم توسط بیت‌کوین مشهور شد.
الگوریتم اجماع چیست؟
الگوریتم اجماع (Consensus Algorithm) برای دستیابی سیستم‌های توزیع شده به اجماع بر روی یک داده خاص کاربرد دارد.
این الگوریتم برای افزایش قابلیت اطمینان در شبکه‌ای که چندین نود غیرقابل اطمینان وجود دارند، استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: فول نود (Full Node) چیست و چه مزایایی دارد؟
کاربردهای الگوریتم اجماع در ادامه آمده است:
- تصمیم درباره تایید تراکنش‌ها توسط دیتا بیس
- تعیین نود رهبر (فول نود) برای انجام برخی وظایف
- هماهنگی اطلاعات در ماشین‌های حالت (State Machine) و ایجاد توافق بین آن‌ها
همانطور که می‌دانید بلاک‌چین یک دیتابیس غیرمتمرکز است که در شبکه‌ای همتا به همتا و توسط کامپیوترهای توزیع شده مدیریت می‌شود.
اما با همه این موارد امن و قابل اطمینان است. تمام این‌ها به دلیل وجود الگوریتم اجماع در شبکه بیت‌کوین است که بخش اصلی بلاک‌چین را تشکیل می‌دهد.
الگوریتم اجماع، توافق درباره وضعیت فعلی بلاک‌چین را بین کاربران و مشارکت‌کنندگان یک شبکه ایجاد می‌کند؛ در واقع الگوریتم اجماع اطمینان می‌دهد که تمام بلاک‌های اضافه شده در بلاک‌چین، همان بلاک‌هایی است که نودها توافق کرده‌اند.
الگوریتم اثبات کار چگونه کار می‌کند؟
در دنیای کریپتو، واسطه‌ای برای کنترل کاربران و مقدار دارایی آن‌ها وجود ندارد.
ارزهای دیجیتال با هدف تمرکززدایی ایجاد شده‌اند و برای تحقق این هدف، از الگوریتم اثبات کار در ساختار آن‌ها استفاده می‌شود.
در واقع الگوریتم اثبات کار، مشکل دوبار خرج کردن (Double Spending) را از بین می‌برد. دو بار خرج کردن یک مشکل رایج در تراکنش‌های آنلاین است و همانند کپی کردن یک فایل و انتقال آن به جای دیگر، ارزهای دیجیتال را قابل کپی می‌کند!
برای پولی که در کارت بانکی شما وجود دارد، این مشکل قابل حل است؛ به این صورت که بانک مقدار پولی که در حساب خود دارید را بررسی می‌کند و با انتقال پول از حساب خود به حساب دیگری، این مبلغ را از حساب شما کسر می‌کند. اما درباره ارزهای دیجیتال چنین واسطه‌ای وجود ندارد و این کار برعهده الگوریتم اثبات کار است.
واژه اثبات در این الگوریتم یعنی اینکه هر شخصی برای ارسال تراکنش باید کاری را در قالب حل معاملات خاص انجام داده و اعتبار خود را اثبات کند.
ماینینگ فرآیندی است که توسط نودها انجام می‌شود (هر نود یک ماینر است). ماینرها باید در شبکه معادلات خاصی را حل کنند و برای حل آن‌ها با یکدیگر به رقابت بپردازند؛ چراکه هر ماینری زودتر معادلات را حل کند، تراکنش را به بلاک اضافه کرده و پاداش بلاک خود را دریافت می‌کند.
هر ماینر بعد از حل معادلات خاص خود، باید روش حل خود را در شبکه توزیع کند تا باقی ماینرها ببینند و اگر مورد تایید بود و به اجماع رسید، تراکنش به بلاک و بلاک به بلاک‌چین اضافه شود.
بیشتر بخوانید: با اوراکل‌های بلاک‌چین، نحوه کارکرد و انواع آن‌ها آشنا شوید
ویژگی‌های اصلی مکانیزم گواه اثبات کار
از ویژگی‌های اصلی PoW عدم متقارن بودن است. محاسباتی که انجام می‌شود در طرف اثبات‌کننده دشوار و در طرف تاییدکننده آسان است.
از دیگر ویژگی‌های Pow، تشویق‌هایی است که به صورت پاداش و دارایی به ماینرها داده می‌شود.
امنیت در Pow چگونه است؟
ماینرها برای کاری که در بلاک‌چین انجام می‌دهند پاداشی را به صورت کوین بومی آن بلاک‌چین دریافت می‌کنند؛ همین موضوع باعث می‌شود تا ماینرهای بیشتری جذب استخراج شوند.
هرچه تعداد ماینرها بیشتر باشد، امنیت نیز افزایش می‌یابد.
در مواقعی اگر دو نود به طور همزمان پاسخ معاملات را پیدا کنند و آن را در شبکه منتشر کنند، به طور موقت زنجیره دو شاخه شده و مابقی ماینرها زنجیره بلندتر را به عنوان زنجیره معتبر تایید می‌کنند. زنجیره کوتاه‌تر ممکن است به زنجیره بلند اضافه و یا کاملا حذف شود.
هدف اثبات کار، گسترش زنجیره است؛ بنابراین بلندترین زنجیره اعتبار بیشتری دارد. زیرا کار محاسباتی بیشتری بر روی آن انجام شده است.
مقایسه گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام (PoS)
دو الگوریتم PoW و PoS از مشهورترین الگوریتم‌های مکانیزم‌های اجماع در ارزهای دیجیتال هستند.
بیشتر بخوانید: مفهوم Proof Of Stake چیست؟ + معرفی 4 ارز دارای الگوریتم POS
در الگوریتم اثبات کار، ماینرها باید معادلات دشوار ریاضی و رمزنگاری شده را حل کنند ولی در الگوریتم PoS به جای ماینرها، تاییدکننده (Validator) وجود دارد. تاییدکننده‌ها کوین‌های خود را در پلتفرم بومی آن کوین استیک یا سهام‌گذاری می‌کنند.
در سیستم‌های اثبات سهام، نیازی به قدرت پردازشی هر نود نیست، بلکه مقدار کوین‌های استیک شده میزان قدرت را تعیین می‌کنند و هر کاربری که تعداد کوین‌های بیشتری استیک کرده باشد، می‌تواند زودتر بلاک بعدی را به بلاک‌چین اضافه و پاداش بلاک را دریافت کند!
مزایای PoS
- مصرف انرژی کمتر
- ایجاد شبکه‌ای امن‌تر به دلیل افزایش هزینه حملات
- مجازات برای نودهای مخرب
بیشتر بخوانید: حمله 51% چیست؟
مزایای Pow
- برای شروع کار نیازی به داشتن کوین نیست.
- یک الگوریتم اجماع تست شده است که سال‌ها امنیت شبکه‌های بیت‌کوین و اتریوم را تضمین کرده است.
- راه‌اندازی ساده‌تر نسبت به PoS
معایب PoW
- صرف انرژی زیاد و افزایش خطرات زیست محیطی
- استفاده از تجهیزات گران قیمت
- وجود ریسک‌های امنیتی در استخرهای ماینینگ
بیشتر بخوانید: تفاوت استیکینگ و ماینینگ؛ یکبار برای همیشه!
سخن پایانی
اثبات کار الگوریتمی است که قوانین را برای کار ماینرها مشخص می‌کند. استخراج کردن یعنی تلاش بیشتر برای اضافه کردن بلاک‌های معتبر؛ هرچه نرخ کار و تلاش بیشتر باشد، شبکه مطمئن‌تر است.
اگرچه از الگوریتم اثبات سهام به عنوان جایگزینی با مصرف انرژی کمتر استفاده می‌شود، اما هنوز هم بسیاری از ارزهای دیجیتال مهم از PoW استفاده می‌کنند.
در این مقاله به بررسی مفهوم الگوریتم اثبات کار، نحوه عملکرد آن و مقایسه آن با الگوریتم اثبات سهام پرداختیم. امیدواریم که برای شما مفید باشد.
قصد خرید یا فروش ارز دیجیتال در ایران را دارید؟ در این سایت می‌توانید با اطمینان و با چند کلیک خرید کنید: