إثبات العمل (PoW)
ما هو إثبات العمل (PoW)؟
يصف إثبات العمل (PoW) نظامًا يتطلب جهدًا غير مهم ولكنه ممكن من أجل ردع الاستخدامات العبثية أو الخبيثة لقوة الحوسبة ، مثل إرسال رسائل بريد إلكتروني غير مرغوب فيها أو إطلاق هجمات رفض الخدمة. تم تكييف هذا المفهوم لاحقًا لتأمين النقود الرقمية بواسطة Hal Finney في عام 2004 من خلال فكرة "إثبات العمل القابل لإعادة الاستخدام" باستخدام خوارزمية التجزئة SHA-256.
بعد طرحها في عام 2009 ، أصبحت Bitcoin أول تطبيق معتمد على نطاق واسع لفكرة Finney's PoW (كانت Finney أيضًا هي المستفيدة من أول معاملة بيتكوين). يشكل إثبات العمل أساسًا للعديد من العملات المشفرة الأخرى أيضًا ، مما يسمح بإجماع آمن ولامركزي.
فهم إثبات العمل
سيركز هذا الشرح على إثبات العمل لأنه يعمل في شبكة البيتكوين. Bitcoin هي عملة رقمية مدعومة بنوع من دفتر الأستاذ الموزع المعروف باسم " blockchain ". يحتوي دفتر الأستاذ هذا على سجل لجميع معاملات البيتكوين ، مرتبة في "كتل" متسلسلة ، بحيث لا يُسمح لأي مستخدم بإنفاق أي من ممتلكاته مرتين. من أجل منع العبث ، يكون دفتر الأستاذ عامًا أو "موزعًا" ؛ سيتم رفض النسخة المعدلة بسرعة من قبل المستخدمين الآخرين.
الطريقة التي يكتشف بها المستخدمون التلاعب في الممارسة هي من خلال التجزئة ، سلاسل طويلة من الأرقام التي تكون بمثابة دليل على العمل. ضع مجموعة معينة من البيانات من خلال دالة تجزئة (يستخدم البيتكوين SHA-256) ، وسوف ينتج عنه تجزئة واحدة فقط. ولكن بسبب "تأثير الانهيار الجليدي" ، فإن أي تغيير طفيف في أي جزء من البيانات الأصلية سيؤدي إلى تجزئة لا يمكن التعرف عليها تمامًا. مهما كان حجم مجموعة البيانات الأصلية ، ستكون التجزئة التي تم إنشاؤها بواسطة وظيفة معينة بنفس الطول. التجزئة هي وظيفة ذات اتجاه واحد: لا يمكن استخدامها للحصول على البيانات الأصلية ، فقط للتحقق من أن البيانات التي ولّدت التجزئة تطابق البيانات الأصلية.
إن إنشاء أي تجزئة لمجموعة من معاملات البيتكوين سيكون أمرًا بسيطًا بالنسبة لجهاز كمبيوتر حديث ، لذلك من أجل تحويل العملية إلى "عمل" ، تحدد شبكة البيتكوين مستوى معينًا من "الصعوبة". يتم ضبط هذا الإعداد بحيث يتم " تعدين " كتلة جديدة - تضاف إلى blockchain عن طريق إنشاء تجزئة صالحة - كل 10 دقائق تقريبًا. يتم تحديد الصعوبة من خلال إنشاء "هدف" للتجزئة: فكلما انخفض الهدف ، كانت مجموعة التجزئة الصالحة أصغر ، وكان من الصعب إنشاء واحدة. في الممارسة العملية ، هذا يعني تجزئة تبدأ بسلسلة طويلة جدًا من الأصفار.
تم إنشاء إثبات العمل في البداية كحل مقترح للمشكلة المتزايدة للبريد الإلكتروني العشوائي.
إعتبارات خاصة
نظرًا لأن مجموعة معينة من البيانات يمكنها فقط إنشاء تجزئة واحدة ، فكيف يتأكد المعدنون من إنشاء تجزئة أقل من الهدف؟ يغيرون المدخلات عن طريق إضافة عدد صحيح ، يسمى nonce ("الرقم المستخدم مرة واحدة"). بمجرد العثور على تجزئة صالحة ، يتم بثها إلى الشبكة ، وتتم إضافة الكتلة إلى blockchain.
التعدين هو عملية تنافسية ، ولكنه أقرب إلى اليانصيب منه إلى السباق. في المتوسط ، سيُنشئ شخص ما دليلًا مقبولاً على العمل كل عشر دقائق ، ولكن من سيخمنه أي شخص. يتجمع عمال المناجم معًا لزيادة فرصهم في الحصول على كتل التعدين ، مما يؤدي إلى توليد رسوم معاملات ، ولفترة محدودة ، مكافأة من عملات البيتكوين التي تم إنشاؤها حديثًا.
يجعل إثبات العمل من الصعب للغاية تغيير أي جانب من جوانب blockchain ، لأن مثل هذا التغيير سيتطلب إعادة تعدين جميع الكتل اللاحقة. كما أنه يجعل من الصعب على المستخدم أو مجموعة المستخدمين احتكار قوة الحوسبة للشبكة ، نظرًا لأن الآلات والطاقة اللازمة لإكمال وظائف التجزئة باهظة الثمن.
إذا بدأ جزء من شبكة التعدين في قبول إثبات بديل للعمل ، يُعرف باسم هارد فورك.
مثال على إثبات العمل
يتطلب إثبات العمل أن يشترك الكمبيوتر بشكل عشوائي في وظائف التجزئة حتى يصل إلى مخرجات مع الحد الأدنى الصحيح من الأصفار البادئة. على سبيل المثال ، تجزئة الكتلة # 660000 ، التي تم استخراجها في 4 ديسمبر 2020 هي 00000000000000000008eddcaf078f12c69a439dde30dbb5aac3d9d94e9c18f6. كانت مكافأة الكتلة لتلك التجزئة الناجحة هي 6.25 BTC.
ستحتوي هذه الكتلة دائمًا على 745 معاملة تتضمن ما يزيد قليلاً عن 1666 عملة بيتكوين ، بالإضافة إلى رأس الكتلة السابقة. إذا حاول شخص ما تغيير مبلغ المعاملة حتى 0.000001 بيتكوين ، فلن يمكن التعرف على التجزئة الناتجة ، وسوف ترفض الشبكة محاولة الاحتيال.
دليل إثبات العمل الأسئلة الشائعة
ماذا يعني إثبات العمل؟
تتطلب PoW عقدًا على الشبكة لتقديم دليل على أنها أنفقت قوة حسابية (أي العمل) من أجل تحقيق توافق في الآراء بطريقة لامركزية ولمنع الفاعلين السيئين من تجاوز الشبكة.
كيف يتحقق إثبات العمل من صحة معاملة التشفير؟
العمل نفسه تعسفي. بالنسبة إلى Bitcoin ، فإنها تتضمن تكرارات خوارزميات التجزئة SHA-256. ومع ذلك ، يقوم "الفائز" بجولة تجزئة بتجميع وتسجيل المعاملات من mempool إلى الكتلة التالية. نظرًا لأنه يتم اختيار "الفائز" عشوائيًا بما يتناسب مع العمل المنجز ، فإنه يحفز الجميع على الشبكة للتصرف بأمانة وتسجيل المعاملات الحقيقية فقط.
لماذا تحتاج العملات المشفرة إلى دليل على العمل؟
نظرًا لأنها لامركزية ومن خلال تصميم نظير إلى نظير ، تتطلب سلاسل الكتل مثل شبكات العملات المشفرة طريقة ما لتحقيق الإجماع والأمان. إثبات العمل هو أحد هذه الأساليب التي تجعل محاولة تجاوز الشبكة كثيفة الاستخدام للموارد. توجد أيضًا آليات إثبات أخرى أقل استهلاكًا للموارد ، ولكن لها عيوب أو عيوب أخرى ، مثل إثبات الحصة (PoS) وإثبات الحرق. بدون آلية إثبات ، ستكون الشبكة والبيانات المخزنة داخلها عرضة للهجوم أو السرقة.
هل تستخدم Bitcoin إثبات العمل؟
نعم. يستخدم خوارزمية إثبات العمل (PoW) استنادًا إلى وظيفة التجزئة SHA-256 من أجل التحقق من المعاملات وتأكيدها بالإضافة إلى إصدار عملات البيتكوين الجديدة للتداول.
كيف يختلف إثبات الحصة (PoS) عن إثبات الحصة PoW؟
PoS هي آلية إجماع تقوم بشكل عشوائي بتعيين العقدة التي ستقوم بتعدين أو التحقق من صحة المعاملات وفقًا لعدد العملات المعدنية التي تحملها هذه العقدة. كلما زاد عدد الرموز المميزة الموجودة في المحفظة ، زادت قوة التعدين الممنوحة لها بشكل فعال. في حين أن PoS أقل استهلاكًا للموارد ، إلا أن لديها العديد من العيوب الأخرى بما في ذلك فرصة أكبر للهجوم بنسبة 51٪ في عملات بديلة أصغر وحوافز لتخزين الرموز وعدم استخدامها.
يسلط الضوء
كان إثبات الحصة (POS) واحدًا من عدة آليات إجماع جديدة تم إنشاؤها كبديل لإثبات العمل.
إثبات العمل (PoW) هو آلية إجماع لامركزية تتطلب من أعضاء الشبكة بذل جهد لحل لغز رياضي تعسفي لمنع أي شخص من التلاعب بالنظام.
يتطلب إثبات العمل على نطاق واسع كميات هائلة من الطاقة ، والتي تزيد فقط مع انضمام المزيد من عمال المناجم إلى الشبكة.
نظرًا لإثبات العمل ، يمكن معالجة معاملات البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى من نظير إلى نظير بطريقة آمنة دون الحاجة إلى طرف ثالث موثوق به.
يتم استخدام إثبات العمل على نطاق واسع في تعدين العملات المشفرة ، للتحقق من صحة المعاملات وتعدين الرموز الجديدة.
