اثبات کار چیست؟

ااثبات کار چیست؟ اثبات کار یا PoW روشی برای تأیید و ردیابی ایجاد ارزهای دیجیتال جدید و تراکنش‌هایی است که روی یک بلاک چین ارز دیجیتال رخ می‌دهد. ارزهای رمزنگاری شده، مانند بیت کوین، برای حفظ شبکه های رمزنگاری مربوطه خود به الگوریتم های اثبات کار متکی هستند.

اثبات کار (PoW) سیستمی را توصیف می‌کند که برای جلوگیری از استفاده‌های بیهوده یا مخرب قدرت محاسباتی، مانند ارسال ایمیل‌های هرزنامه یا راه‌اندازی حملات انکار سرویس، به تلاشی نه چندان ناچیز اما امکان‌پذیر نیاز دارد. این مفهوم متعاقباً توسط هال فینی در سال 2004 از طریق ایده “اثبات کار قابل استفاده مجدد” با استفاده از الگوریتم هش SHA-256 برای تضمین پول دیجیتال اقتباس شد.

پس از معرفی آن در سال 2009، بیت کوین به اولین کاربرد گسترده ای از ایده PoW فینی تبدیل شد (فینی همچنین دریافت کننده اولین تراکنش بیت کوین بود).

اثبات کار اساس بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر را نیز تشکیل می دهد و امکان اجماع ایمن و غیرمتمرکز را فراهم می کند.

اثبات سهام چگونه کار می کند؟

که در آن دستگاه ماینر، ماینینگ و امنیت شبکه توسط حساب هایی که بیشترین سهام را در شبکه دارند تعیین می کند. این مفهوم توسط سانی کینگ و اسکات نادال در وایت پیپر در سال 2012 برای PPCoin معرفی شد.

توجه داشته باشید

مکانیزم اجماع روشی است که رایانه‌های دارای دفتر کل ارزهای دیجیتال برای ردیابی تراکنش‌ها، برقراری ارتباط با یکدیگر و حفظ امنیت شبکه از آن استفاده می‌کنند.

برخلاف سایر پروتکل‌های اجماع مانند اثبات کار، که در آن رایانه‌های تشنه قدرت در سراسر جهان برای تأیید گروه بعدی تراکنش‌ها، که به عنوان بلوک شناخته می‌شوند، رقابت می‌کنند.

با اثبات سهام، رایانه ها با هم کار می کنند تا تصمیم بگیرند که کدام گره (رایانه) بلوک بعدی را تأیید کند. اعضای شبکه با سهم خاصی در ارز دیجیتال به طور تصادفی برای ایجاد بلوک های جدید و اعتبارسنجی تراکنش های جدید انتخاب می شوند. سپس به این اعضا برای کارشان پاداش داده می شود.

کسانی که سهام بیشتری دارند – مقدار بیشتری از ارز موجود در کیف پول – شانس بیشتری برای انتخاب شدن برای اعتبارسنجی یک بلوک و دریافت کارمزد تراکنش دارند.

اثبات سهام بیشتر به مدل‌هایی تبدیل شده است که در آن کسانی که دارای مقادیر کمی ارزهای دیجیتال هستند می‌توانند آنها را از طریق یک استخر سهام برای به دست آوردن پاداش جمع کنند، یا جایی که هزینه‌های تراکنش ممکن است با استفاده از روش‌شناسی متفاوت بین اعتبارسنجی‌ها تقسیم شود.

در حالی که اثبات سهام چندین مزیت عمده را نسبت به روش رایج اثبات کار ارائه می دهد، سه مزیت قابل توجه تر عبارتند از: تراکنش سریع تر، هزینه کمتر و مصرف انرژی کمتر.

توجه داشته باشید

بزرگ‌ترین نقطه ضعف اثبات سهام در صورتی اتفاق می‌افتد که فردی یا گروهی بیش از 50 درصد از یک ارز را انباشته کند. گره‌ها و اعتبار‌دهنده‌ها با رای‌ها انتخاب می‌شوند و آنهایی که سهام بیشتری دارند رای بیشتری می‌گیرند. اگر شخصی 51 درصد یا بیشتر را جمع آوری کند، عملاً 100 درصد کنترل بلاک چین را در اختیار دارد و می تواند به نفع خود به ضرر دیگران در شبکه عمل کند که به عنوان حمله 51 درصدی شناخته می شود. 

این در مورد ارزهای بزرگی مانند اتریوم، که به پول زیادی نیاز دارد، بسیار بعید است، و با ارزهای کوچکتر و متمرکزتر، ریسک بزرگتری است.

در حالی که ماینینگ توکن‌های ارز دیجیتال پاداش و انگیزه دریافت می‌کنند، سیستم اثبات سهام نیز از طریق کاهش سهام، بیرون راندن از شبکه و سایر مجازات‌ها، رفتار بد را از بین می‌برد.

خوراکی های کلیدی

• اثبات کار روشی است که از توان محاسباتی برای دستیابی به اجماع توزیع شده استفاده می کند.
• اثبات کار ارزهای دیجیتال متکی به شبکه‌های بزرگ رایانه‌هایی است که توسط ماینرهای کریپتو کار می‌کنند، که مسئول تأیید و ردیابی تراکنش‌ها و ضرب ارز جدید هستند.
• تراکنش های اثبات کار در یک دفتر کل توزیع شده عمومی به نام بلاک چین نگهداری می شود که هک یا ویرایش آن تقریبا غیرممکن است.
• هر کسی که یک رایانه سازگار، اتصال به اینترنت سریع و مهارت های رایانه ای مناسب دارد، می تواند از پروتکل اثبات کار به عنوان استخراج کننده رمزنگاری استفاده کند.
• اثبات کار (PoW) یک مکانیسم اجماع غیرمتمرکز است که اعضای یک شبکه را ملزم می‌کند تا تلاش خود را برای حل یک معمای ریاضی دلخواه انجام دهند تا از بازی کردن هر کسی با سیستم جلوگیری کنند.
• اثبات کار به طور گسترده در استخراج ارزهای دیجیتال، برای اعتبارسنجی تراکنش ها و استخراج توکن های جدید استفاده می شود.
• به دلیل اثبات کار، بیت کوین و سایر تراکنش های ارز دیجیتال می توانند به صورت همتا به همتا و بدون نیاز به شخص ثالث قابل اعتماد پردازش شوند.
• اثبات کار در مقیاس به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد، که تنها با پیوستن ماینرهای بیشتری به شبکه افزایش می یابد.
• اثبات سهام (POS) یکی از چندین مکانیسم جدید اجماع بود که به عنوان جایگزینی برای اثبات کار ایجاد شد.

درک اثبات کار

این توضیح بر اثبات کار در شبکه بیت کوین تمرکز خواهد کرد. بیت کوین یک ارز دیجیتال است که زیربنای آن نوعی دفتر کل توزیع شده به نام « بلاک چین » است. این دفتر کل حاوی رکوردی از تمام تراکنش‌های بیت‌کوین است که در «بلوک‌های» متوالی مرتب شده‌اند، به‌طوری‌که هیچ کاربری اجازه ندارد هر یک از دارایی‌های خود را دو بار خرج کند. به منظور جلوگیری از دستکاری، دفتر عمومی یا “توزیع” می شود. نسخه تغییر یافته به سرعت توسط سایر کاربران رد می شود.

روشی که کاربران در عمل دستکاری را تشخیص می دهند از طریق هش ها ، رشته های طولانی اعداد است که به عنوان اثبات کار عمل می کنند. مجموعه ای از داده ها را از طریق یک تابع هش قرار دهید (بیت کوین از SHA-256 استفاده می کند) و تنها یک هش ایجاد می کند. 

با این حال، به دلیل “اثر بهمن”، حتی یک تغییر کوچک در هر بخشی از داده های اصلی منجر به یک هش کاملاً غیرقابل تشخیص می شود. اندازه مجموعه داده اصلی هر چه باشد، هش تولید شده توسط یک تابع معین به همان طول خواهد بود. هش یک تابع یک طرفه است: نمی توان از آن برای به دست آوردن داده های اصلی استفاده کرد، فقط برای بررسی اینکه داده هایی که هش را ایجاد کرده اند با داده های اصلی مطابقت دارند یا خیر.

ایجاد هر هش برای مجموعه‌ای از تراکنش‌های بیت‌کوین برای یک رایانه مدرن بی‌اهمیت خواهد بود، بنابراین برای تبدیل این فرآیند به «کار»، شبکه بیت‌کوین سطح معینی از «سختی» را تعیین می‌کند. این تنظیم به گونه‌ای تنظیم می‌شود که تقریباً هر 10 دقیقه یک بلوک جدید ” ماین ” – با ایجاد یک هش معتبر – به بلاک چین اضافه می‌شود.

5دشواری تنظیم با ایجاد یک “هدف” برای هش انجام می شود: هرچه هدف کمتر باشد، مجموعه هش های معتبر کوچکتر است و تولید آن دشوارتر است. در عمل، این به معنای هش است که با یک رشته بسیار طولانی از صفر شروع می شود.

واقعیت سریع

اثبات کار در ابتدا به عنوان یک راه حل پیشنهادی برای مشکل رو به رشد ایمیل های هرزنامه ایجاد شد.

ملاحظات خاص

از آنجایی که یک مجموعه داده معین فقط می تواند یک هش ایجاد کند، استخراج کنندگان چگونه مطمئن می شوند که هش زیر هدف تولید می کنند؟ آنها ورودی را با افزودن یک عدد صحیح به نام nonce تغییر می دهند (“عدد یک بار استفاده شده”). هنگامی که یک هش معتبر پیدا شد، به شبکه پخش می شود و بلوک به بلاک چین اضافه می شود.

استخراج یک فرآیند رقابتی است، اما بیشتر یک قرعه کشی است تا یک مسابقه. به طور متوسط، یک نفر هر ده دقیقه یک مدرک قابل قبول از کار تولید می کند، اما اینکه چه کسی خواهد بود، حدس هر کسی است.7ماینرها با هم جمع می شوند تا شانس خود را برای استخراج بلاک ها افزایش دهند، که کارمزد تراکنش و برای مدت محدودی پاداش بیت کوین های تازه ایجاد شده را ایجاد می کند.

اثبات کار، تغییر هر یک از جنبه های بلاک چین را بسیار دشوار می کند، زیرا چنین تغییری مستلزم استخراج مجدد همه بلوک های بعدی است. همچنین انحصار قدرت محاسباتی شبکه را برای کاربر یا مجموعه ای از کاربران دشوار می کند، زیرا ماشین آلات و توان مورد نیاز برای تکمیل توابع هش گران هستند.

پروتکل اثبات کار چگونه کار می کند؟

اثبات کار چیزی است که ماینرهای ارزهای دیجیتال باید نشان دهند و سریع‌ترین نشان دهند تا حق استخراج یک بلوک رمزنگاری را به دست آورند. “کار” حل مسائل ریاضی بسیار پیچیده است و “اثبات” راه حل مسئله است.

رایانه‌های سراسر جهان که برای حل سریع این مسائل پیچیده ریاضی تخصص دارند، برای حل این معما با یکدیگر رقابت می‌کنند و حق تأیید بلوک بعدی تراکنش‌های رمزنگاری را به دست می‌آورند. ماینر برنده ای که بلاک را تأیید می کند و پاداشی به دست می آورد که با ارز دیجیتال پرداخت می شود.

با نیاز به تکمیل سریع کار محاسباتی، استخراج کنندگان کریپتو از تجهیزات محاسباتی استفاده می کنند که برای تأیید سریع تراکنش های رمزنگاری و حفظ رکورد تراکنش های گذشته برای شبکه بلاک چین طراحی شده است. استفاده از فناوری رمزنگاری به هر کسی اجازه می‌دهد تا دارایی‌های دیجیتال را به صورت امن ارسال و دریافت کند. 

بیت‌کوین، قدیمی‌ترین و بزرگ‌ترین ارز دیجیتال از نظر ارزش بازار، از اثبات کار برای تأیید تراکنش استفاده می‌کند. سیستم اثبات کار بیت کوین با استفاده از نرم افزار منبع باز اجرا می شود. هر کسی با مهارت های سخت افزاری و کامپیوتری مناسب می تواند در اثبات کار استخراج ارز دیجیتال شرکت کند.

توجه داشته باشید

اتریوم به عنوان یک شبکه اثبات کار شروع به کار کرد اما در سپتامبر 2022، از طریق ارتقایی به نام ادغام، گذار خود را به مکانیزم اجماع اثبات سهام تکمیل کرد. 

در حالی که روش اثبات کار تنها راه برای راه اندازی شبکه ارزهای دیجیتال نیست، در حال حاضر پرکاربردترین الگوریتم ارز دیجیتال است.

گام به گام روش اثبات کار به این صورت است:

• تراکنش ها ادغام می شوند: کاربران ارزهای دیجیتال تراکنش هایی را آغاز می کنند که در یک بلوک جمع می شوند.
• ماینرها با هم رقابت می کنند: ماینرهای کریپتو بر اساس قدرت محاسباتی رقابت می کنند تا اولین کسانی باشند که یک مسئله پیچیده ریاضی را حل می کنند. نشان دادن اثبات این کار محاسباتی به ماینر این حق را می دهد که بلوک تراکنش ها را پردازش کند.
• بلوک جدید پردازش می‌شود: ماینر برنده بلوک تراکنش‌ها را پردازش می‌کند، به‌علاوه مقدار بیشتری از ارز دیجیتال را ضرب می‌کند، و یک بلوک جدید به بلاک چین ارز دیجیتال اضافه می‌کند. 
• بلاک چین به‌روزرسانی می‌شود: سپس بلوک جدید بین سایر ماینرها توزیع می‌شود که هر کدام یک نسخه از بلاک چین را برای شبکه ارزهای دیجیتال نگهداری می‌کنند.

مزایا و معایب اثبات کار چیست؟

طرفداران

• به طور گسترده توسط اکثر ارزهای رمزپایه محبوب استفاده می شود
• فوق العاده امن
• به ماینرهای ارز دیجیتال پاداش می دهد که امکان تراکنش های جدید را فراهم می کند

منفی

• مصرف برق بالا
• ممکن است به سخت افزار گران قیمت نیاز داشته باشد
• برای ماینرهای فردی دشوار است 

جوانب مثبت توضیح داده شد

• به طور گسترده توسط اکثر ارزهای دیجیتال محبوب استفاده می شود: پروتکل اثبات کار توسط شناخته شده ترین و بزرگترین ارزهای دیجیتال، به ویژه بیت کوین، استفاده می شود.
• بسیار امن: منابع محاسباتی گسترده مورد نیاز توسط پروتکل اثبات کار، شبکه ارزهای دیجیتال را ایمن می کند زیرا دستکاری زنجیره بلوکی یک ارز دیجیتال مستلزم کنترل بیش از نیمی از منابع محاسباتی شبکه رمزنگاری است.
• به ماینرهای ارز دیجیتال پاداش می دهد که تراکنش های جدید را امکان پذیر می کند: ماینرها می توانند از تأیید موفقیت آمیز بلوک های جدید تراکنش های رمزنگاری سود کسب کنند.

معایب توضیح داده شده است

• مصرف زیاد برق: اثبات کار به مقدار زیادی برق برای پشتیبانی از فعالیت های معدنی نیاز دارد. 
• ممکن است به سخت افزار گران قیمت نیاز داشته باشد: برای موفقیت و کسب سود، ممکن است به خرید سخت افزار گران قیمت و تخصصی نیاز باشد.
• برای ماینرهای منفرد دشوار است: به دلیل نیاز به ظرفیت محاسباتی، شرکت‌های بزرگ استخراج کریپتو و استخرهای ماینینگ نسبت به افرادی که به تنهایی کار می‌کنند، احتمال موفقیت بیشتری در استخراج کریپتو و کسب سود استخراج دارند.

کدام ارزهای دیجیتال از اثبات کار استفاده می کنند؟

جدای از بیت کوین، تقریباً همه ارزهای دیجیتال مبتنی بر آن یا فورک شده از آن نیز از اثبات کار استفاده می کنند. این شامل:

• بیت کوین کش
• بیت کوین SV
• لایت کوین
• دوج کوین
• بیت کوین گلد

همچنین طیف گسترده‌ای از ارزهای دیجیتال دیگر که مبتنی بر بیت‌کوین نیستند وجود دارد که در حال حاضر از اثبات کار استفاده می‌کنند، از جمله:

• اتریوم کلاسیک
• مونرو
• Zcash
• زنجیر
• ریون کوین
• سیاکین
• افق
• دیجی بایت

در حالی که اثبات کار رایج است، مکانیسم اجماع دیگری که به عنوان اثبات سهام شناخته می شود نیز به طور گسترده استفاده می شود. به جای تأیید میزان کار محاسباتی انجام شده، اثبات سهام از مقدار ناشران بلوک ارزهای دیجیتالی استفاده می کند که مایلند به عنوان بیمه در برابر رفتار نادرست خود سپرده گذاری کنند.

سوالات متداول

اثبات کار چه تفاوتی با اثبات سهام دارد؟

اثبات کار و اثبات سهام هر دو مکانیسم های اجماع یا روش هایی هستند که تراکنش ها در یک بلاک چین تأیید می شوند. در پروتکل اثبات کار، استخراج‌کنندگان ارزهای دیجیتال با یکدیگر رقابت می‌کنند تا تراکنش‌های اولین کسانی که این کار را انجام می‌دهند پاداش دریافت کنند.

در اثبات سهام، اعضای شبکه بر اساس مالکیت (سهم) ارز رمزنگاری شده برای تأیید تراکنش ها و دریافت پاداش انتخاب می شوند. اثبات سهام، بر خلاف اثبات کار، انرژی کارآمد است و برای مشارکت نیازی به تجهیزات تخصصی ندارد.

چرا اثبات کار برای بیت کوین مورد نیاز است؟

اثبات کار مکانیسم توافقی است که توسط آن تراکنش بیت کوین در بلاک چین تأیید می شود. هنگامی که یک تراکنش انجام می شود، در شبکه پخش می شود، همراه با سایرین در یک بلوک بسته بندی می شود. هر بلوک دارای مجموعه ای از قوانین رمزنگاری (توابع پیچیده ریاضی) به نام هش است که ماینرها باید برای تأیید آن کار کنند. 

این قوانین همچنین دستکاری یا افزودن یا حذف بلاک‌ها از زنجیره بلوکی را برای هر کسی بسیار سخت می‌کند. اولین ماینری که بلاک را با موفقیت تأیید می کند، پاداش می گیرد. اما برای دریافت پاداش خود، ماینر باید ثابت کند که تمام تلاش محاسباتی مورد نیاز را انجام داده است یا به طور خلاصه کار خود را اثبات کند. 

اثبات کار به چه معناست؟

PoW به گره‌ها در یک شبکه نیاز دارد تا شواهدی را ارائه دهند که نشان دهد توان محاسباتی خود را صرف کرده‌اند (یعنی کار) به منظور دستیابی به اجماع به روشی غیرمتمرکز و جلوگیری از سبقت گرفتن بازیگران بد از شبکه.

اثبات کار چگونه یک تراکنش رمزنگاری را تأیید می کند؟

کار خود دلخواه است. برای بیت کوین، شامل تکرار الگوریتم های هش SHA-256 است. با این حال، “برنده” دور هش، تراکنش ها را از mempool در بلوک بعدی جمع و ثبت می کند. از آنجا که “برنده” به طور تصادفی متناسب با کار انجام شده انتخاب می شود، همه افراد در شبکه را تشویق می کند تا صادقانه عمل کنند و فقط تراکنش های واقعی را ثبت کنند.

چرا ارزهای دیجیتال به اثبات کار نیاز دارند؟

از آنجایی که بلاکچین‌ها از نظر طراحی غیرمتمرکز و همتا به همتا هستند، بلاک چین‌ها مانند شبکه‌های ارزهای دیجیتال به روشی برای دستیابی به اجماع و امنیت نیاز دارند. اثبات کار یکی از این روش‌هاست که تلاش برای پیشی گرفتن از شبکه را بیش از حد نیازمند منابع می‌کند. 

مکانیسم‌های اثبات دیگری نیز وجود دارند که کمتر به منابع نیاز دارند، اما دارای اشکالات یا معایب دیگری مانند اثبات سهام (PoS) و اثبات سوختگی هستند. بدون مکانیزم اثبات، شبکه و داده های ذخیره شده در آن در برابر حمله یا سرقت آسیب پذیر خواهند بود.

آیا بیت کوین از اثبات کار استفاده می کند؟

آره. از یک الگوریتم PoW بر اساس تابع هش SHA-256 برای تایید و تایید تراکنش ها و همچنین صدور بیت کوین های جدید در گردش استفاده می کند.

اثبات سهام (PoS) چه تفاوتی با PoW دارد؟

PoS یک مکانیسم اجماع است که به طور تصادفی گره ای را که بر اساس تعداد سکه هایی که آن گره در خود دارد ماینینگ یا اعتبارسنجی بلوک می کند، اختصاص می دهد. هر چه توکن های بیشتری در یک کیف پول نگهداری شود، قدرت استخراج بیشتری به آن تعلق می گیرد.

 در حالی که PoS به مراتب کمتر به منابع نیاز دارد، دارای چندین نقص دیگر از جمله احتمال حمله 51 درصدی در آلتکوین های کوچکتر و انگیزه های احتکار توکن ها و عدم استفاده از آنها است.