استخراج مبتنی بر الگوریتم اثبات کار

آنچه در مورد ورود به دنیای ارزهای رمزپایه مهم است، امنیت شبکه هایی است که ارزهای دیجیتال بر پایه آن ها ساخته شده اند. یکی از مواردی که برای تضمین امنیت در شبکه بلاک چین ارزهای دیجیتال، به ویژه امنیت دارایی‌ها و اعتبارسنجی تراکنش‌ها وجود دارد، تابع الگوریتم اجماع است. یکی از مهم ترین الگوریتم های اجماع، الگوریتم اثبات کار F. استخراج اثبات کار (PoW) در قلب استخراج همه ارزهای دیجیتال از جمله بیت کوین قرار دارد. اساس عملکرد این نوع سیستم ها بر اساس قدرت محاسباتی کامپیوتر است که کاربران برای تعیین اعتبار تراکنش ها نیاز به استفاده از مسائل ریاضی بسیار پیچیده دارند.

یک تعریف بسیار ساده از اثبات کار: یافتن راه حل برای معادلات بسیار پیچیده ریاضی، تأیید سایر ماینرها، و در نهایت تأیید یک بلوک برای پیوستن به زنجیره بلاک چین.

در واقع، یک بلاک چین مبتنی بر PoW و الگوریتم اثبات کار، در صورت وجود تعداد کافی کاربر، می‌تواند مقاومت بالایی در برابر حملات سایبری نشان دهد. در این صورت اگر هکری بخواهد به شبکه نفوذ کند باید قدرت محاسباتی بسیار بالایی داشته باشد. این به عنوان یک حمله 51٪ شناخته می شود. یعنی هکر تجهیزات ماینینگ کافی برای کنترل بیش از 50 درصد از بلاک چین را خریداری یا اجاره می کند.

بیت کوین به عنوان بزرگترین ارز دیجیتال، از الگوریتم اثبات کار برای عملکرد خود استفاده می کند. استفاده از POW شبکه را قادر به تحقق کنترل غیرمتمرکز برق و توزیع می کند و از سوی دیگر امکان اجرای تغییرات عمده اقتصادی و همچنین فنی در شبکه را فراهم می کند.

در سیستم اثبات کار، با هر تراکنش، مقداری بیت کوین به عنوان پاداش استخراج می شود.

اثبات سابقه کار

اصطلاح اثبات کار برای اولین بار توسط Dwork و Naor در سال 1993 برای جلوگیری از حملات به سرویس های اینترنتی و مقابله با هرزنامه های ایمیل پیشنهاد شد. این الگوریتم قرار بود به این صورت عمل کند: شخصی که ایمیل می فرستد باید یک معمای ریاضی را حل کند و پاسخ پازل موجود در ایمیل را به عنوان اثبات انجام کار ارسال کند و گیرنده ایمیل فقط با تایید آن ایمیل را دریافت می کند. پاسخ انجام می شد این ایده در آن زمان پذیرفته نشد، اما در سال 2009 بیت کوین شکل جدیدی از این سیستم را اعلام کرد. الگوریتمی که به عنوان الگوریتم اجماع معرفی شد.

به لطف این الگوریتم، شرکت کنندگان شبکه تراکنش هایی را که در یک بلوک از زنجیره بلوکی با استفاده از الگوریتم اثبات کار انجام شده بود، تایید کردند و بر اساس این الگوریتم، شبکه بلاک چین بیت کوین شکل گرفت. بعدها، سایر ارزهای دیجیتال نیز از الگوریتم اثبات کار به عنوان الگوریتم اجماع خود استفاده کردند.

الگوریتم اجماع اثبات کار چیست؟

در الگوریتم اثبات کار، استخراج کنندگان ارز دیجیتال با حل معماهای پیچیده به رقابت می پردازند. زمانی که این معماها حل شوند، امکان تایید توسط دیگران بسیار زیاد است. بنابراین، هنگامی که یک ماینر به پاسخ یک پازل دسترسی پیدا می کند، آن را به شبکه ارسال می کند. در واقع پاسخ پازل هش یک بلاک است و زمانی که یک ماینر آن را به شبکه ارسال می کند در نهایت با تایید سایر ماینرها بلاک تایید می شود. ورود بلوکی به شبکه بدون یافتن هش صحیح برای آن امکان پذیر نیست. ماینری که موفق به یافتن هش شود پاداش خود را می گیرد.

در واقع، هش پاسخ به مسئله PoW یا معادله ریاضی است. هش کردن بسیار مهم است زیرا معیار مهمی برای ارزیابی قدرت یک شبکه بلاک چین و به ویژه امنیت آن است.

اثبات کار به عنوان عاملی برای جلوگیری از خرج مضاعف پولی که کاربران مجاز به خرج کردن آن نیستند استفاده می شود. Proof of Work یا PoW از رمزنگاری، توابع هش و تئوری بازی استفاده می کند تا به کاربران اجازه دهد شبکه را مطابق قوانین سیستم به روز کنند.

به تازگی، توسعه دهندگان اتریوم قصد دارند برای استخراج کارآمدتر، Proof of Work را با Proof of Stake جایگزین کنند.

تعریف اثبات در دسترس بودن

Proof of Stake یا PoS با Proof of Work متفاوت است. Proof of Stake برای اعتبارسنجی معاملات استفاده می شود و بر اساس یک توافق جمعی است.

در واقع، اثبات سهام هدفی مشابه اثبات کار دارد، اما تفاوت در نحوه انجام کار است. PoS اولین بار در سال 2012 در Pircoin و بعداً در سایر ارزها مانند Nxt و Blackcoin استفاده شد.

تفاوت بین اثبات کار و اثبات موجودی

درست است که هر دو Proof of Work و Proof of Stake الگوریتم های توافقی هستند و برای اطمینان از امنیت دارایی ها و اعتبار تراکنش ها در شبکه بلاک چین استفاده می شوند، اما Proof of Stake برای تایید تراکنش ها بدون نیاز به سخت افزار و برق استفاده می شود. در یک شبکه غیرمتمرکز، Proof of Stake خواهد بود، برای تایید تراکنش ها، لازم است مردم ارز دیجیتال این شبکه را خریداری کنند.

سپس در مرحله بعد با توزیع دارایی های خود در کیف پول شبکه سرمایه گذاری می کنند و در نهایت با توجه به میزان سهامی که وارد شبکه کرده اند و سرمایه گذاری کرده اند، مبلغی به ارزهای دیجیتال آنها اضافه می شود اما در اثبات کار افراد قدرتمند پردازنده ها از سخت افزار کامپیوتر خود در شبکه استفاده می کنند و برای تایید تراکنش ها از شبکه پاداش دریافت می کنند.

در الگوریتم اثبات کار، ماینرها با حل مسائل ریاضی پاداش می گیرند. اگر در اثبات سهام، ماینر یک بلوک در نهایت انتخاب شود و هر فرد بر اساس دارایی های خود در آن ارز، در حفظ شبکه مشارکت کند.

چرا اتریوم از Proof of Stake استفاده می کند؟

همانطور که در روش اثبات کار گفتیم، ماینرها برای انجام کار خود به انرژی زیادی نیاز دارند. بنابراین گاهی حجم این انرژی آنقدر زیاد می شود که می توان از آن برای تامین برق یک خانه برای چند ساعت استفاده کرد. آنچه باید در نظر گرفته شود این است که در حال حاضر در این فرآیند هزینه این انرژی با ارزهای سنتی پرداخت می شود که به طور مداوم بر ارزش ارزهای دیجیتال فشار وارد می کند.

با توجه به مصرف بالای انرژی اثبات کار، روش اثبات سهام هم از نظر مصرف انرژی و هم از نظر زیست محیطی اقتصادی تر خواهد بود. دلیل دیگر این است که پاداش دریافتی از اثبات کار با پاداش ناشی از اثبات سهام متفاوت است.

در اثبات کار، ماینر توانایی استخراج ارزهای دیجیتالی را دارد که قبلاً مالک آن نبوده است، اما در اثبات سهام، ماینرها از همان ارزی که دارند، درآمد کسب می کنند.

روند انتخاب ماینرها در Proof of Stake چگونه است؟

در فرآیند انتخاب ماینر PoS با اجرای Casper، کاربران این گزینه را دارند که به عنوان ماینر به Casper بپیوندند. مجموعه این فرآیندها با استفاده از تابع فراخوانی قرارداد کاسپر و ارسال اتر اجرا خواهد شد. در این صورت هر کسی با هر مقدار اتریوم می تواند به این شبکه بپیوندد. پاداش برای هر اعتبار در PoS بین 2 تا 15 درصد تعیین شده است، اگرچه این پاداش هنوز به طور قطع تأیید نشده است.

آیا اثبات سهام امن تر از اثبات کار است؟

آنچه در مورد امنیت شبکه اثبات سهام وجود دارد این است که کارشناسان هنوز با قاطعیت در این مورد اظهار نظر نکرده اند و معتقدند هنوز در مورد امنیت این سیستم شبهات زیادی وجود دارد اما موضوع امنیت اثبات سهام است. کار سیستم با وجود تمام مشکلاتی که دارد تضمین شده است. بنابراین، توانایی حمله به شبکه اثبات کار بسیار دشوار و نیاز به سرمایه بسیار بالا خواهد بود.

پروتکل Casper توسط Vitalik Buterin برای حفظ امنیت بیشتر در سیستم اثبات سهام برای حذف افراد مشکل ساز ایجاد شد. همانطور که گفته شد در سیستم اثبات سهام نیازی به قدرت سخت افزاری کامپیوتر خود ندارند و آنچه عامل موثری برای شانس آنهاست به تعداد بیت کوین آنها مربوط می شود.

برای اثبات سهام، هکری می خواهد نیمی از سکه ها را بخرد، قیمت سکه ها در سیستم به طور خودکار افزایش می یابد، بنابراین این امکان وجود ندارد. بنابراین کاسپرها در سیستم اثبات سهام یک سیستم امن محسوب می شوند و اساس کار آنها سیستم اجماع کار است.

مزایای اثبات کار بر اثبات سهام را می توان در موارد زیر بیان کرد:

با روش اثبات کار (PoS) امنیت شبکه بسیار بالاتر است و مقاومت در برابر حملات هکرها نیز قوی تر است. از سوی دیگر، تمرکززدایی شبکه و مقاومت در برابر سانسور بیش از اثبات سهام در این سیستم است.

از معایبی که می توان آن را اثبات کار نسبت به اثبات سهام تلقی کرد، مصرف بالای برق و انرژی، نیاز به تجهیزات گران قیمت و سرعت پایین و کارمزد بالای معاملات است.

اما سیستم اثبات سهام به دلیل مشارکت بیشتر کاربران، توزیع عادلانه‌تر درآمد است. از طرفی این سیستم مقیاس پذیرتر است. مصرف برق در اثبات در دسترس بودن نیز کمتر است و نیازی به تجهیزات ندارد. در سیستم اثبات سهام اگر تعداد کاربران شبکه کم باشد 51 درصد احتمال حمله وجود دارد و این یکی از معایب سیستم اثبات سهام است.