الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) و نقش آن در ارزهای دیجیتال چیست؟

تمرکززدایی بخش کلیدی چشم انداز اولیه برای ارزهای دیجیتال بود. برای انجام این کار، باید راهی برای تایید تراکنش‌ها بدون دخالت موسسات مالی وجود داشت. اولین راه حل برای حل این چالش الگوریتم اثبات کار بود. اثبات کار (PoW) شکلی از افزودن بلاک‌های جدید تراکنش به زنجیره بلاکی یک ارز دیجیتال است. منظور از کار در این الگوریتم تولید یک هش (رشته ای طولانی از کاراکترها) است که با هش هدف برای بلاک فعلی مطابقت دارد. ماینر کریپتو که این کار را انجام می دهد، حق اضافه کردن آن بلاک به بلاک‌چین و دریافت پاداش را به دست می آورد. در این مقاله از صرافی ارز دیجیتال او ام پی فینکس به معرفی کامل این الگوریتم اعتبارسنجی می‌پردازیم.

فایل صوتی مقاله را از اینجا گوش کنید:

الگوریتم اثبات کار یا PoW چیست؟

اثبات کار (PoW) یک سیستم غیرمتمرکز است که برای تایید صحت تراکنش ها در شبکه بلاکچین استفاده می‌شود. به عبارت دیگر، اثبات کار نیاز به یک مقام مرکزی مانند بانک، تجارت یا سازمان دولتی برای نظارت و مدیریت تراکنش‌ها و حساب‌های مربوط به آن‌ها را از بین می‌برد. در عوض، یک الگوریتم هزاران هزار تراکنش را در هر روز تایید می‌کند تا مطمئن شود کل تاریخچه تراکنش‌ها بدون تغییر باقی می‌ماند.

مفهوم الگوریتم اثبات کار

اثبات کار در برخی بلاکچین‌های عمومی نشان دهنده ارائه یک برنامه تلاش محاسباتی لازم را برای پیشنهاد یک بلاک جدید است. به این فرایند اغلب مکانیسم اجماع گفته می‌شود، زیرا در نهایت اجماع شبکه زمانی حاصل می‌شود که اثبات شود کار انجام‌شده صادقانه باشد. منظور از عبارت صادقانه، عدم تلاش برای دست‌کاری داده‌ها است.

در الگوریتم اثبات کار، اطلاعات یک بلاک از طریق یک الگوریتم هش ارسال می‌شود و سپس فیلدهای متغیر تنظیم می‌شوند تا یک عدد هگزادسیمال تولید شود که مقدار آن کمتر از هدف سختی تعیین‌شده توسط شبکه باشد. این فرآیند به‌عنوان مدرکی عمل می‌کند که نشان می‌دهد برنامه توان محاسباتی لازم را صرف کرده تا به راه‌حل مورد نظر برای هش کردن بلاک برسد.

مطالعه بیشتر: الگوریتم اجماع چیست؟ آشنایی با انواع و نحوه عملکرد آن ها

نحوه عملکرد الگوریتم PoW چیست؟

مدل اثبات کار (Proof of Work) یکی از مکانیزم‌های توافقی در دنیای ارزهای دیجیتال است که برای تأیید و ثبت تراکنش‌ها در بلاکچین استفاده می‌شود. در این روش، هر بلاکچین به‌عنوان یک دفتر کل عمومی عمل می‌کند و از مجموعه‌ای از بلاک‌ها که حاوی اطلاعات تراکنش‌ها هستند، تشکیل شده است. در بلاکچین‌های مبتنی بر اثبات کار، هر بلاک دارای یک هش منحصربه‌فرد است. ماینرها برای تأیید یک بلاک باید هشی تولید کنند که مقدار آن کمتر یا برابر با هش تعیین‌شده برای آن بلاک باشد. این فرآیند نه‌تنها امنیت شبکه را تضمین می‌کند بلکه به حفظ یکپارچگی سیستم نیز کمک می‌کند.

ماینرها برای استخراج از دستگاه‌های تخصصی استفاده می‌کنند که وظیفه تولید هش را با سرعت بالا انجام می‌دهند. هدف هر ماینر این است که اولین نفری باشد که هش یک بلاک جدید را پیدا می‌کند، زیرا تنها در این صورت می‌تواند بلاکچین را به‌روزرسانی کرده و پاداش استخراج را دریافت کند.

مکانیزم اثبات کار (PoW) در ارزهای دیجیتال به این دلیل کارآمد است که یافتن هش هدف یک فرایند پیچیده و زمان‌بر است، اما تأیید آن بسیار آسان و سریع انجام می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که دستکاری در سوابق تراکنش‌ها بسیار دشوار باشد، زیرا تولید هش نیازمند توان محاسباتی بالاست. از سوی دیگر، هنگامی که هش هدف تولید شد، سایر ماینرها می‌توانند به‌سادگی صحت آن را تأیید کنند و همین امر امنیت و یکپارچگی شبکه را تضمین می‌کند.

نمونه‌ای از مکانیزم اجماع اثبات کار

در ادامه به عنوان یک مثال، به نحوه استفاده رمزارز بیت‌کوین از مکانیزم اثبات کار برای حفظ یکپارچگی بلاکچین خود می‌پردازیم.

هنگامی که یک تراکنش‌ بیت‌کوین به شبکه ارسال می‌شود، از طریق یک فرایند تایید امنیتی در یک بلاک ثبت و مجموع آن بلاک‌ها برای استخراج گروه‌بندی می‌شوند. سپس الگوریتم اثبات کار بیت‌کوین یک هش برای بلاک ایجاد می‌کند، الگوریتمی که بیت‌کوین استفاده می‌کند SHA-256 نام دارد و همیشه هش‌هایی با ۶۴ کاراکتر تولید می‌کند. ماینرها با هم رقابت می‌کنند تا اولین کسانی باشند که هش ۶۴ کاراکتری هر بلاک را حدس می‌زند.

برنده باید آخرین بلاک تراکنش‌ها را به بلاکچین بیت کوین اضافه کند. آنها همچنین پاداش بیت‌کوین را در قالب کوین‌های BTC تازه ایجاد شده و کارمزد تراکنش دریافت می‌کنند. بیت کوین دارای حداکثر عرضه ثابت ۲۱ میلیون واحد کوین است، اما پس از آن، ماینرها با انگیزه شرکت در اعتبارسنجی تراکنش‌ها و دریافت کارمزد تراکنش‌ها در ازای خدمات خود، به فعالیت در شبکه بیت کوین ادامه خواهند داد.

مطالعه بیشتر: آموزش ماینینگ بیت کوین و محاسبه پاداش استخراج این رمز ارز

هدف الگوریتم اثبات کار مورد استفاده در بلاکچین بیت کوین این است که هر ۱۰ دقیقه یک بلاک جدید اضافه کند. برای انجام این کار، الگوریتم استخراج بیت‌کوین طوری طراحی شده است که سختی استخراج بلاک‌های جدید کم و زیاد می‌شود و بسته به سرعتی که ماینرها هش‌ها را حدس می‌زنند و بلاک‌ها را اضافه می‌کنند، تنظیم می‌شود. در واقع، اگر استخراج خیلی سریع انجام شود، محاسبات هش سخت‌تر خواهد شد و اگر خیلی آهسته پیش رود، این محاسبات راحت‎‌‌تر انجام خواهد گرفت تا دوباره زمان اضافه شدن هر بلاک به ۱۰ دقیقه برسد.

برترین ارز های دیجیتال مبتنی بر pow از نظر ارزش بازار

بیش از ۶۰ درصد از ارزش بازار ارزهای دیجیتال از الگوریتم‌های اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند. با این حال، ارزشمندترین شبکه‌هایی که این مدل اجماع را به کار گرفته‌اند عبارت‌اند از:

بیت کوین (Bitcoin)
این شبکه به‌عنوان امن‌ترین و غیرمتمرکزترین سیستم PoW در جهان شناخته می‌شود. موفقیت بیت کوین عمدتاً به مهندسی هوشمندانه ساتوشی در طراحی اثبات کار نسبت داده می‌شود، که علاوه بر امنیت، اقتصاد پایداری را برای مشارکت‌کنندگان شبکه فراهم می‌کند.

برای خرید بیت کوین و فروش آن و اطلاع از قیمت لحظه ای بیت کوین، می توانید به صفحه معاملات مراجعه کنید.

لایت کوین (Litecoin)
لایت کوین در سال ۲۰۱۱ به‌عنوان یک انشعاب (Fork) از بیت کوین راه‌اندازی شد و برخی از ویژگی‌های شبکه بیت کوین، از جمله مدل اجماع اثبات کار آن را به کار گرفت. لایت کوین اغلب به نقره در مقایسه با طلای بیت کوین تشبیه می‌شود و همچنان در میان برترین دارایی‌های دیجیتال از نظر ارزش بازار قرار دارد.

دوج کوین (Dogecoin)
دوج کوین، یک ارز دیجیتال الهام‌گرفته از میم، در سال ۲۰۱۳ راه‌اندازی شد و فناوری PoW آن ریشه در لایت کوین دارد. قیمت دوج کوین در سال ۲۰۲۴ تغییرات و روند جالبی داشت. هرچند دوج کوین و لایت کوین امکان انجام تراکنش‌های سریع‌تری را فراهم می‌کنند، اما به‌طور کلی امنیت کمتری نسبت به بیت کوین دارند.

مونرو (Monero)
مونرو یک ارز دیجیتال با تمرکز بر حریم خصوصی است که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کند. ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن، از جمله امضاهای حلقوی (Ring Signatures) و آدرس‌های مخفی (Stealth Addresses)، باعث می‌شود ردیابی تراکنش‌ها در بلاکچین آن دشوار باشد. الگوریتم PoW مونرو به گونه‌ای طراحی شده که در برابر دستگاه‌های ASIC مقاوم باشد، و این امر دسترسی ماینرهای فردی را بیشتر از عملیات‌های استخراج بزرگ میسر می‌کند.

بیت کوین کش (Bitcoin Cash)
بیت کوین کش در سال ۲۰۱۷ به‌عنوان نتیجه یک انشعاب سخت (Hard Fork) از بلاکچین بیت کوین ایجاد شد و از الگوریتم اجماع اثبات کار مشابه بیت کوین استفاده می‌کند. بیت کوین کش با افزایش محدودیت اندازه بلوک به ۳۲ مگابایت، هدف دارد مقیاس‌پذیری و سرعت تراکنش‌ها را نسبت به بیت کوین بهبود بخشد. با این حال، این شبکه به‌دلیل تسلط چند استخر استخراج بزرگ در آن، مورد انتقاد به‌خاطر تمرکزگرایی قرار گرفته است.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات کار

الگوریتم اثبات کار مزایا و معایبی را به همراه دارد که هر یک را به صورت مجزا در ادامه توضیح می‌دهیم.

مزایای الگوریتم اثبات کار

• سطح بالای امنیت و غیرمتمرکز بودن: این الگوریتم به دلیل معماری پیچیده خود، امنیت بالایی ارائه می‌دهد و شبکه را در برابر سانسور و دست‌کاری مقاوم می‌سازد.
• روش غیرمتمرکز برای تایید تراکنش‌ها: PoW یک روش غیرمتمرکز است که نیاز به واسطه‌های متمرکز را از بین می‌برد و شفافیت را تضمین می‌کند.
• پاداش‌دهی به ماینرها: الگوریتم PoW انگیزه اقتصادی به ماینرها می‌دهد تا با تأمین امنیت شبکه، پاداش دریافت کنند.
• تشویق به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر: مصرف بالای انرژی می‌تواند باعث پیشرفت در استفاده از منابع تجدیدپذیر شود.

معایب الگوریتم اثبات کار

• سرعت پایین تراکنش‌ها و هزینه‌های بالا: این الگوریتم به دلیل فرآیندهای پیچیده، تراکنش‌ها را با سرعت کمتری پردازش می‌کند و هزینه‌های بالایی دارد.
• مصرف بالای انرژی: PoW به دلیل نیاز به توان محاسباتی بالا، انرژی زیادی مصرف می‌کند که تأثیرات زیست‌محیطی زیادی دارد.
• نیاز به تجهیزات گران‌قیمت: ماینینگ اغلب به دستگاه‌های پیشرفته و گران‌قیمت نیاز دارد که دسترسی به این فعالیت را محدود می‌کند.
• عدم کارایی در مقایسه با مدل‌های اجماع جدیدتر: مدل‌های جدیدتری مانند PoS در بسیاری از موارد کارآمدتر و کم‌هزینه‌تر هستند.

مطالعه بیشتر: الگوریتم اثبات دانش صفر چیست؟ معرفی بهترین ارز دیجیتال Zero Knowledge

پرتکرار‌ترین سوالات درباره مکانیزم اجماع اثبات کار PoW