اثبات ظرفیت چیست؟ یک الگوریتم مکانیزم توافقی است که از فضای موجود در هارد دستگاه های استخراج در شبکه بلاک چین برای اعتبارسنجی تراکنش ها و تصمیم گیری درباره حقوق استخراج استفاده می کند. برخلاف اثبات کار یا اثبات سهام به قدرت محاسباتی بالا یا سهام بزرگ در ارز دیجیتال نیاز ندارد. در نظر گرفته می شود که PoC نسبت به سایر مکانیسم های اجماع انرژی کارآمدتر، سازگار با محیط زیست و غیرمتمرکزتر است. برخی از ویژگی ها و مزایای PoC عبارتند از:
1. PoC شامل دو مرحله است: ترسیم و استخراج. Plotting فرآیند تولید و ذخیره لیستی از راه حل های ممکن برای مشکل هش رمزنگاری بر روی هارد دیسک است. استخراج فرآیند یافتن راه حل منطبق از لیست ذخیره شده هنگام ایجاد یک بلوک جدید است. هرچه یک دستگاه ماینر فضای هارد دیسک بیشتری داشته باشد، راه حل های بیشتری را می تواند ذخیره کند و شانس بیشتری برای برنده شدن در پاداش ماینینگ دارد.
2. PoC مصرف انرژی و ردپای کربن شبکه بلاک چین را کاهش می دهد، زیرا نیازی به هش و محاسبات ثابت مانند PoW ندارد. PoC همچنین نیاز به سخت افزارهای تخصصی مانند ASIC ها را که گران هستند و برق زیادی مصرف می کنند را بی نیاز می کند. PoC را می توان با هر دستگاهی که فضای خالی هارد دیسک دارد، مانند لپ تاپ، دسکتاپ یا حتی گوشی موبایل هوشمند انجام داد.
3. PoC تمرکززدایی و امنیت شبکه بلاک چین را ارتقا می‌دهد، زیرا به هر کسی اجازه می‌دهد بدون سرمایه‌گذاری پول یا منابع زیادی در فرآیند استخراج شرکت کند. PoC همچنین از متمرکز شدن توسط استخرهای استخراج بزرگ یا موجودیت هایی که می توانند با قدرت محاسباتی یا سهام خود بر شبکه مسلط شوند، جلوگیری می کند. PoC همچنین حمله 51 درصدی را برای مهاجمان سخت‌تر می‌کند، زیرا برای انجام این کار باید فضای زیادی در هارد درایو به دست آورند.
برخی از نمونه‌های ارزهای دیجیتالی که از PoC استفاده می‌کنند عبارتند از Signum، Chia و SpaceMint. هدف این ارزهای دیجیتال ارائه یک جایگزین پایدارتر و قابل دسترس برای سیستم های سنتی PoW یا PoS است.
اثبات ظرفیت چگونه کار می کند؟
اثبات ظرفیت از دو جزء تشکیل شده است. ابتدا نقشه هارد دیسک انجام می شود و سپس استخراج بلاک واقعی انجام می شود.
1. ترسیم: ایجاد فایل های طرح بسته به اندازه هارد دیسک می تواند روزها یا حتی هفته ها طول بکشد. نقشه برداری با استفاده از هش شبل انجام می شود. تابع crypto/hash مورد استفاده در Burstcoin Shabal نام دارد. شعبال یک ارز دیجیتال کند و سنگین است. بنابراین، این یک ارز دیجیتال عالی برای ارزهای رمزپایه اثبات ظرفیت مانند Burstcoin است.
این به این دلیل است که هش های از پیش محاسبه شده ذخیره می شوند و تأیید زنده کوچکتر هنوز امکان پذیر است. Burst از Shabal256، یک نوع 256 بیتی Shabal استفاده می کند. هش های Shabal از قبل محاسبه شده و در هارد دیسک ذخیره می شوند زیرا محاسبه آنها دشوار است. ابتدا هارد دیسک کشیده می شود. فهرستی از تمام مقادیر غیر بالقوه با هش کردن داده ها، از جمله حساب ماینر، بارها و بارها ایجاد می شود. هر nonce از 8192 هش با شماره 0 تا 8191 تشکیل شده است.
2. استخراج: فاز دوم استخراج واقعی است که در آن یک ماینر یک عدد اسکوپ را محاسبه می کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک ماینر شروع به استخراج می کند و اسکوپ شماره 40 را ایجاد می کند، ماینر سپس به اسکوپ شماره 40 از nonce 1 می رود و از داده های آن اسکوپ برای محاسبه مقدار مهلت استفاده می کند. برای هر نونس ذخیره شده در هارد دیسک ماینر، این فرآیند برای محاسبه مهلت تکرار می شود.
پس از محاسبه تمام مهلت‌ها، ماینر یکی را انتخاب می‌کند که کوتاه‌ترین مهلت را داشته باشد. قبل از اینکه ماینر مجاز به تولید یک بلوک جدید شود، یک مهلت زمانی را بر حسب ثانیه مشخص می کند که از آخرین بلاک تولید شده گذشته است. اگر کسی قبلاً در آن بازه زمانی این کار را نکرده باشد، ماینر می‌تواند یک بلوک ایجاد کند و پاداش بلاک را مطالبه کند. به عنوان مثال، اگر ماینر A حداقل مهلتی را 40 ثانیه تعیین کند و هیچ ماینر دیگری نتواند در این مدت بلوک را جعل کند، A تضمین می کند که بلوک بعدی را جعل کند و برای آن پول دریافت کند.
مزایای اثبات ظرفیت استخراج چیست؟
با توجه به چالش‌های زیادی که الگوریتم‌های استخراج سنتی مانند PoW و PoS با آنها مواجه هستند، الگوریتم‌های اجماع اثبات ظرفیت دارای تعدادی مزیت هستند.
- استخراج با هارد دیسک به طور قابل توجهی نسبت به استفاده از تجهیزات تخصصی مانند ASIC یا GPU های معمولی انرژی کارآمدتر است. این نگرانی بسیاری از دوستداران محیط زیست را برطرف خواهد کرد.
- استخراج‌کنندگانی که روی ریگ‌های استخراج بسیار تخصصی و تراشه‌های ASIC سرمایه‌گذاری کرده‌اند، در استخراج سکه‌ها مزیتی نخواهند داشت. این اغلب به عنوان یکی از معایب پروتکل بیت کوین در نظر گرفته می شود.
- درجه تنوع بیشتری با اثبات ظرفیت وجود دارد. این به دلیل موانع کم برای ورود به دست آوردن هارد دیسک است. آنها معمولاً بسیار ارزان هستند و به ماینرهای بیشتری اجازه می دهند وارد معرکه شوند.
- پس از اتمام ماینینگ، هارد دیسک را می توان به عنوان قطعات معمولی تجهیزات مورد استفاده مجدد قرار داد. با توجه به اینکه آنها چندان تخصصی نیستند، می‌توانید پس از اتمام کار، داده‌ها را حذف کنید و به‌عنوان جدید هستند. این را نمی توان برای ASIC ها گفت.
- مزایای بهینه سازی هارد دیسک های جدیدتر (به غیر از اندازه) بسیار اندک است. از این رو، آخرین تجهیزات پیش نیازی برای به دست آوردن لبه در استخراج سکه ها نیست.
شاید به همین دلیل است که بسیاری در جامعه ارزهای دیجیتال به الگوریتم استخراج به عنوان نوشدارویی جدید برای جایگزینی غیرمتمرکز سازگار با محیط زیست نگاه می کنند. با این حال، تعدادی از معایب با اثبات ظرفیت استخراج وجود دارد. این موارد شامل موارد زیر است:
- داده هایی که بر روی هارد دیسک ترسیم می شود، هیچ فایده ای جز استخراج سکه ها ندارد. این بدان معنی است که فضای زیادی وجود دارد که اضافی باقی مانده است.
- اگرچه موانع کمتری برای ورود با استخراج اثبات ظرفیت وجود دارد، اما مردم می توانند هارد دیسک های بزرگتر را نیز خریداری کنند. هیچ چیز مانع از خرید هارد دیسک های بزرگتر و استفاده از آنها برای استخراج بیشتر سکه ها نمی شود. این می تواند بر تمرکززدایی شبکه تأثیر بگذارد.
- اگر ماینینگ محبوب شود، این احتمال وجود دارد که هکرها از آن بهره برداری کنند. در حال حاضر بدافزارهای استخراج به صورت تصاعدی در رایانه های متعددی در سراسر جهان گسترش یافته اند. گاهی اوقات می توان این موارد را شناسایی کرد که استخراج PoW باعث کاهش سرعت رایانه می شود. با این حال، با اثبات ظرفیت، تشخیص اینکه آیا از فضای سخت افزاری یدکی شما برای مقاصد غیرقانونی استفاده می شود، بسیار سخت تر است.
معایب اثبات ظرفیت چیست؟
یکی از بزرگترین مزیت های الگوریتم اثبات ظرفیت این است که فوق العاده کارآمد است. مصرف انرژی بسیار کمتری نسبت به PoW دارد و به همان سطح قدرت محاسباتی نیاز ندارد. در واقع، هر هارد معمولی، حتی آنهایی که در سیستم های اندروید و لینوکس هستند، می توانند برای اثبات ظرفیت استفاده شوند. نیازی به ارتقاء مداوم که قدرت بیشتری را اضافه می کند وجود ندارد.
علاوه بر این، هارد درایوهای مورد استفاده برای PoC، که اکنون با توجه به اینکه بیشتر دنیای محاسبات درایوهای حالت جامد را به استاندارد پیش فرض تبدیل کرده اند، می توانند با قیمت بسیار مقرون به صرفه تهیه شوند، می توانند بعداً به راحتی برای استفاده های دیگر تغییر کاربری دهند. اگر یک ماینر تصمیم بگیرد که دیگر نمی خواهد در یک شبکه PoC شرکت کند، درایو را می توان پاک کرد و برای موارد دیگر استفاده کرد.
با این حال، PoC نقاط ضعف خود را دارد. در حال حاضر، تعداد بسیار کمی از ارزهای رمزنگاری شده از الگوریتم PoC استفاده می کنند، بنابراین علاقه مندان به استخراج PoC گزینه های زیادی ندارند. مهمتر از همه، نگرانی‌های امنیتی در مورد اثبات ظرفیت وجود دارد – که بیشتر آنها حول احتمال آلوده شدن درایوهای استخراج به نرم‌افزارهای مخرب هستند که می‌تواند کل شبکه را مختل کند.
2. درک اصول اجماع اثبات ظرفیت چیست؟
در دنیای فناوری بلاک چین، الگوریتم‌های اجماع نقشی محوری در تضمین یکپارچگی و امنیت یک شبکه غیرمتمرکز دارند. یکی از این الگوریتم‌های اجماع ابتکاری که در زمان‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است، اثبات ظرفیت (PoC) است. PoC بر اساس اصل استفاده از فضای دیسک موجود به عنوان معیاری برای سنجش قابلیت های ماینینگ یک شرکت کننده عمل می کند.
درک اصول اولیه PoC برای هر کسی که علاقه مند به بررسی پیچیدگی های مکانیسم های اجماع بلاک چین است، بسیار مهم است . در این بخش، PoC را از زوایای مختلف بررسی می‌کنیم و مفاهیم اصلی، مزایا و محدودیت‌های آن را تشریح می‌کنیم تا درک جامعی از نحوه عملکرد این الگوریتم منحصربه‌فرد به خوانندگان ارائه کنیم.
1. فضای دیسک به عنوان منبع اساسی:
PoC بر مفهوم ظرفیت ذخیره سازی به عنوان منبع اولیه برای استخراج بلوک های جدید و اعتبارسنجی تراکنش ها متکی است. برخلاف Proof of Work (PoW) که به توان محاسباتی زیادی نیاز دارد، PoC از فضای روی هارد دیسک ماینر استفاده می کند.
ماینرها در یک شبکه مبتنی بر PoC از فضای دیسک موجود خود برای ذخیره راه حل های معماهای رمزنگاری استفاده می کنند. هنگامی که یک فرصت استخراج پیش می آید، سیستم راه حل های ذخیره شده را برای یافتن یک تطابق بررسی می کند و به ماینرها امکان می دهد بلوک ها را ایجاد و اعتبار سنجی کنند.
2. نقشه برداری و فرآیند استخراج معدن:
– رسم: ماینرها نمودارهایی را تولید می کنند که مجموعه های از پیش محاسبه شده ای از داده های رمزنگاری شده است که در هارد دیسک آنها ذخیره می شود. این طرح ها حاوی راه حل هایی برای معماهای رمزنگاری هستند.
– استخراج: زمانی که یک بلوک جدید نیاز به استخراج دارد، ماینرها نقشه های خود را اسکن می کنند تا راه حل معما را بیابند. ماینر با راه حل صحیح، بلوک را ایجاد می کند و آن را به بلاک چین اضافه می کند و برای تلاش های خود پاداش دریافت می کند.
3. بهره وری انرژی و اثرات زیست محیطی:
یکی از مزایای قابل توجه PoC نسبت به PoW بهره وری انرژی آن است. الگوریتم‌های سنتی PoW، مانند الگوریتم‌های مورد استفاده در استخراج بیت‌کوین، به دلیل فرآیندهای محاسباتی شدید، نیاز به مصرف برق قابل توجهی دارند. در مقابل، الگوریتم‌های PoC به طور قابل‌توجهی به انرژی کمتری نیاز دارند زیرا عملیات استخراج مبتنی بر خواندن داده‌ها از دیسک سخت است که در مقایسه با حل معماهای پیچیده ریاضی از طریق محاسبات با سرعت بالا، انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کند.
4. مفاهیم امنیتی:
– مقاومت در برابر حملات 51 درصد: شبکه‌های PoC ذاتاً در برابر حملات 51 درصد مقاوم هستند، آسیب‌پذیری در بسیاری از سیستم‌های بلاک چین که در آن یک نهاد بیش از نیمی از قدرت استخراج شبکه را کنترل می‌کند. در PoC، جمع آوری چنین اکثریتی به فضای ذخیره سازی بسیار زیادی نیاز دارد که از نظر اقتصادی غیرممکن است.
– محافظت در برابر تمرکز: PoC به جلوگیری از تمرکز نیز کمک می کند. از آنجایی که ماینرها به جای قدرت محاسباتی، بر اساس فضای دیسک موجود خود پاداش می گیرند، زمینه بازی برابر تری برای شرکت کنندگان وجود دارد. این یک شبکه غیرمتمرکز را ترویج می کند که در آن ماینرهای منفرد یا استخرهای کوچک ماینینگ همچنان می توانند به طور موثر رقابت کنند.
5. چالش ها و ملاحظات:
– ترسیم زمان و منابع: ایجاد طرح‌ها، به‌ویژه موارد بزرگ، می‌تواند زمان‌بر و منابع فشرده باشد. ماینرها قبل از اینکه بتوانند به طور موثر استخراج را آغاز کنند، باید تلاش های اولیه قابل توجهی را در طراحی نقشه انجام دهند.
– محدودیت های فضای ذخیره سازی: اثربخشی PoC منوط به در دسترس بودن فضای ذخیره سازی فراوان است. با ادامه رشد داده های بلاک چین، ماینرها باید به طور مداوم ظرفیت ذخیره سازی خود را برای مشارکت کامل در شبکه گسترش دهند.
6. نمونه های دنیای واقعی :
یک مثال قابل توجه از پیاده سازی PoC، ارز دیجیتال چیا است. Chia از PoC به عنوان الگوریتم اجماع خود استفاده می کند و کاربران را تشویق می کند تا فضای هارد استفاده نشده خود را برای ماینینگ اختصاص دهند. این نرم افزار واقعی نشان می دهد که چگونه می توان از PoC برای ایجاد یک شبکه بلاک چین کاربردی و سازگار با محیط زیست استفاده کرد.
درک اصول اولیه PoC برای درک تفاوت های ظریف این الگوریتم اجماع نوآورانه بسیار مهم است. با کنکاش در اصول اساسی، فرآیندهای استخراج، مزایای محیطی، پیامدهای امنیتی، چالش‌ها و برنامه‌های کاربردی دنیای واقعی، افراد می‌توانند بینشی جامع در مورد اینکه چگونه PoC در حال تغییر چشم‌انداز فناوری بلاک چین است به دست آورند.
افکار نهایی
طرفداران Proof-of-Capacity ادعا می کنند که پروتکل آنها مزایای بی شماری نسبت به پروتکل های اجماع رایج مانند اثبات کار و اثبات سهام دارد. PoC دارای زمان‌های بلوک تراکنش ثابت‌تری است (یکی در هر 1 دقیقه)، کمتر مستعد حملات ماینینگ خودخواهانه است، نرخ‌ها و فورک‌های کوچک‌تری دارد، نیازی به مقیاس‌پذیری ندارد و مقاومت بیشتری در برابر سانسور دارد.
Proof-of-Capacity تا حدودی با Proof-of-Stake همپوشانی دارد، جایی که کشاورزان فضایی با سهامدارانی که دارای سکه در سیستم هستند جایگزین می‌شوند، اما تفاوت‌های بین این دو همچنان معنی‌دار است، مانند مانع بالاتر برای ورود و الزام به ثبت نام. با Proof-of-Stake، اجماع می‌تواند سهام اعتباردهنده را نیز از بین ببرد و نیاز به سرمایه‌گذاری در سیستم دارد (قرار گرفتن در معرض قیمت). در Proof-of-Capacity هارد دیسک ها را می توان برای مقاصد دیگر استفاده کرد و هیچ راهی برای “بریده شدن” هارد دیسک افراد وجود ندارد.
با توجه به آنچه گفته شد، تمام مزایای این مکانیسم اجماع هنوز فقط نظری است و هنوز اثبات نشده است. با این حال، پروژه های ساخته شده بر روی PoC توجه بسیاری از مردم را به خود جلب کرده است. با گذشت زمان، خواهیم دید که چگونه PoC در برابر مکانیسم های اجماع بزرگ و از قبل اثبات شده عمل می کند.
سوالات متداول
اثبات ظرفیت چیست؟
اثبات ظرفیت (PoC) یک مکانیسم توافقی است که توسط برخی ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود و به استخراج‌کنندگان اجازه می‌دهد تا از فضای خالی موجود روی هارد دیسک‌های خود برای استخراج سکه‌های جدید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده کنند. این جایگزینی برای اثبات کار است که به جای قدرت محاسباتی به فضای ذخیره سازی متکی است.
اثبات ظرفیت چگونه کار می کند؟
ماینرها ابتدا فایل‌های نموداری را تولید و ذخیره می‌کنند که حاوی هش‌های رمزنگاری همراه با راه‌حل‌های احتمالی برای بلوک بعدی هستند. سپس ماینرها به‌طور تصادفی انتخاب می‌شوند تا بلاک بعدی را بر اساس میزان فضای ذخیره‌سازی که متعهد شده‌اند تأیید کنند. استخراج‌کننده‌ای که می‌تواند به سرعت هش مورد نیاز را در فایل طرح خود جستجو کند و راه‌حل را برگرداند، می‌تواند پاداش بلاک را مطالبه کند.
مزایای PoC نسبت به PoW چیست؟
PoC نسبت به PoW انرژی بسیار کارآمدتر و از نظر زیست محیطی پایدارتر است. همچنین به رایانه‌های معمولی اجازه می‌دهد تا به جای نیاز به سخت‌افزار تخصصی گران قیمت، در استخراج شرکت کنند. این به تمرکززدایی شبکه کمک می کند.
برخی از معایب PoC چیست؟
PoC به مقدار بسیار زیادی فضای ذخیره سازی رایگان نیاز دارد تا به عنوان یک ماینر رقابتی باشد. همچنین نسبت به PoW کمتر آزمایش و اثبات شده است. همچنین نگرانی هایی در مورد تمرکز بالقوه استخراج توسط مراکز داده با ظرفیت ذخیره سازی عظیم وجود دارد.
چه ارزهای رمزنگاری شده از اثبات ظرفیت استفاده می کنند؟
برخی از برترین ارزهای رمزنگاری شده با استفاده از PoC عبارتند از Burstcoin، Chia، Signum، SpaceMint و Oregano. PoC در میان پروژه‌های جدیدی که به دنبال اجماع پایدارتر و غیرمتمرکز هستند، در حال پذیرش است.
آیا اثبات ظرفیت از PoW یا PoS ایمن تر است؟
PoC با برخی معاوضه های امنیتی منحصر به فرد همراه است. در صورت استفاده مجدد از حافظه، می تواند در برابر انواع خاصی از حملات آسیب پذیر باشد. به طور کلی امنیت خوبی ارائه می دهد، اما PoW و PoS سوابق طولانی تری از آزمایش در مقیاس دارند.
آیا می توانم سکه های اثبات ظرفیت را در رایانه خانگی خود استخراج کنم؟
استخراج رقابتی به ترابایت فضای بدون استفاده در دسترس نیاز دارد، بنابراین برای یک کامپیوتر خانگی استاندارد می تواند چالش برانگیز باشد. اما در اصل بله، هر رایانه ای با فضای ذخیره کافی می تواند بدون سخت افزار تخصصی در استخراج PoC شرکت کند.