الگوریتم اثبات کار چیست؟

اثبات کار (proof-of-work) الگوریتمی است که بسیاری از ارزهای دیجیتال از جمله بیت کوین و اتریوم را ایمن می‌کند. اکثر ارزهای دیجیتال دارای یک نهاد مرکزی یا رهبر هستند که هر کاربر و میزان پول آن ها را ردیابی می‌کند. اما هیچ رهبر دیگری مسئول ارزهای دیجیتال مانند بیت کوین نیست. الگوریتم اثبات کار لازم است بدین منظور که ارز آنلاین بدون عملکرد شرکت یا دولت ایفای نقش کند.

به طور خاص اثبات کار “مشکل هزینه ی مضاعف” را حل می‌کند، حل آن بدون یک رهبر و مسئول پیچیده تر است. اگر کاربران بتوانند کوین های خود را دو مرتبه خرج کنند، این عمل میزان عرضه ی کلی را افزایش می‌دهد، ارزش کوین های دیگران را کم می‌کند و ارز را غیرقابل پیش بینی و بی ارزش می‌کند.

هزینه ی مضاعف برای معاملات آنلاین مشکلی است؛ زیرا انجام اقدامات دیجیتالی بسیار آسان تکرار می‌شود، این همان چیزی است که کپی کردن و جایگذاری یک فایل یا ارسال ایمیل به بیش از یک نفر را بی اهمیت می‌کند.

الگوریتم اثبات کار، دو برابر کردن سرمایه ی دیجیتال را بسیار بسیار سخت می‌کند. چیزی که به نظر می‌رسد این است که: “اثبات” یعنی اینکه کسی مقدار قابل توجهی از محاسبات را انجام داده است.

الگوریتم اثبات کار (proof-of-work) چگونه کار می‌کند؟

بیت کوین بلاک چینی با یک دفتر کل اشتراکی است که شامل تاریخچه ی هر معامله ی بیت کوین است که تاکنون انجام شده است. این بلاکچین همانطور که از نامش پیداست از بلاک تشکیل شده است. هر بلاک آخرین معاملات را در خود ذخیره کرده است.

الگوریتم اثبات کار بخشی ضروری در افزودن بلاک های جدید به بلاک چین بیت کوین است. ماینرها، افرادی در اکوسیستم که اثبات کار را انجام می‌دهند، بلاک ها را به به وجود می‌آورند. هر بار که یک ماینر با الگوریتم اثبات کار جدید برنده ای روبرو می‌شود، یک بلاک جدید توسط شبکه پذیرفته می‌شود، که تقریبا هر ۱۰ دقیقه اتفاق می‌افتد.

یافتن الگوریتم اثبات کار برنده بسیار دشوار است؛ تنها راه تأمین نیاز ماینرها برای کسب بیت کوین، استفاده از رایانه های گران قیمت و تخصصی است. اگر ماینرها محاسبات منطبقی را تخمین بزنند و انجام دهند، بیت کوین کسب می‌کنند. هرچه محاسبات بیشتری انجام شود، بیت کوین بیشتری کسب می‌کنند.

ماینرها دقیقاً چه محاسباتی را انجام می‌دهند؟ در بیت کوین، ماینرها به اصطلاح “هش” را ایجاد می‌کنند، که ورودی را به یک رشته از حروف و اعداد تصادفی تبدیل می‌کند.

هدف ماینرها ایجاد یک هش منطبق با “هدف” فعلی بیت کوین است. آن ها باید یک هش با تعداد صفر کافی در جلوی آن، ایجاد کنند. احتمال به دست آوردن چندین صفر پشت سر هم بسیار کم است. اما ماینرها در سراسر جهان هزاران میلیارد از چنین محاسباتی را در ثانیه انجام می‌دهند، بنابراین رسیدن به این هدف به طور متوسط حدود ۱۰ دقیقه طول می‌کشد.

هر کس که به عنوان نفر اول به این هدف برسد، مقداری بیت کوین برنده می‌شود. سپس پروتکل بیت کوین یک مقدار جدید ایجاد می‌کند که ماینرها باید آن را هش کنند، و ماینرها رقابت را برای پیدا کردن الگوریتم اثبات کار برنده را دوباره شروع می‌کنند.

سوالات متداول در مورد الگوریتم اثبات کار

چرا ماینرها از قوانین پیروی می‌کنند؟

ماینرها برای هر بلاکی که راه حل پیدا می‌کنند، پاداش بیت کوین کسب می‌کنند. این همان چیزی است که در وهله اول آن ها را به سمت استخراج سوق می‌دهد.

این پاداش پولی همچنین آن ها را وادار می‌کند تا از قوانین پیروی کنند. به عنوان مثال، دو برابر هزینه نکنند. مثلا فرض کنید یک ماینر یک هش برنده برای یک بلاک پیدا می‌کند. اگر این ماینر راه حل را برای بلاک ارائه دهد اما قوانین موجود در آن را نقض کند، مثلاً بیش از یک بار کوین را خرج کند، بقیه ی شبکه ی بیت کوین، بلاک این ماینر را رد می‌کنند. ماینر مورد نظر تمام بیت کوینی را که می‌توانست به دست ‌آورد، از دست خواهد داد. تهدید به از دست دادن پاداش بیت کوین، ماینرها را صادق و متعهد به کار نگه می‌دارد.

چرا الگوریتم اثبات کار لازم است؟

هدف الگوریتم اثبات کار این است که کاربران از چاپ کوین های اضافی که کسب نکرده اند، یا دو برابر هزینه ی آن ها جلوگیری کند. اگر کاربران بتوانند کوین های خود را بیش از یک بار خرج کنند، در واقع ارز را بی ارزش می‌کنند.

در بیشتر سیستم های پول رایج، حل این مشکل آسان است. بانکی که متولی این سیستم است، پیگیری می‌کند که هر شخص چقدر پول دارد. اگر شخص اول ۱ دلار به شخص دوم بفرستد، آنگاه بانک ۱ دلار از شخص اول کسر می‌کند و ۱ دلار به شخص دوم می‌دهد.

اما در ارز دیجیتال چنین موجودیتی وجود ندارد و این جا اثبات کار راه حل ارائه می‌دهد.

چه کسی الگوریتم اثبات کار را اختراع کرده است؟

خالق بیت کوین، ساتوشی ناکاموتو، الگوریتم اثبات کار را ابداع کرد تا بیت کوین را از این مشکلات خارج کند. هیچ کس نمی‌داند ناکاموتو کیست، یا اینکه این اسم مستعار است یا نه.

مشکلات الگوریتم اثبات کار چیست؟

حداقل چند مشکل در این الگوریتم اثبات کار وجود دارد:

مصرف زیاد انرژی: بیت کوین به دلیل استفاده از الگوریتم اثبات کار به اندازه کل سوئیس انرژی مصرف می‌کند و با افزایش تعداد ماینرها در جستجوی بیت کوین، استفاده از انرژی آن در حال افزایش است، اگرچه برخی از این انرژی توسط انرژی تجدید پذیر تأمین می‌شود.

حملات ۵۱٪: اگر یک نهاد استخراج قادر به جمع آوری ۵۱٪ از هش ریت استخراج بیت کوین باشد، می‌تواند به طور موقت قوانین را کنار بگذارد، کوین های خود را دو برابر کرده و معاملات را مسدود کند.

استخراج متمرکز: الگوریتم اثبات کار همه چیز در مورد ایجاد ارز بدون هزینه است. همانطور که گفته شد، در عمل این سیستم تا حدودی متمرکز است، فقط سه استخر استخراج تقریبا ۵۰٪ از قدرت محاسباتی بیت کوین را کنترل می‌کند. با این حال توسعه دهندگان در تلاشند این مسئله را کاهش دهند.

چرا قدرت استخراج بیشتر به معنای امنیت بیشتر است؟

هرچه قدرت محاسباتی بیشتری برای تأمین امنیت بیت کوین صرف شود، موفقیت یک حمله بسیار کمتر می‌شود.

کدام ارزهای دیجیتال از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند؟

بیشتر ارزهای دیجیتال از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند، اگرچه برخی از آن ها در حال آزمایش روش های دیگر برای ایجاد امنیت در شبکه های خود هستند. مشهورترین ارزهای دیجیتال که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند عبارتند از:

• بیت کوین
• اتریوم (اگرچه اخیراً اتریوم مسیر طولانی انتقال به اتریوم ۲٫۰ را آغاز کرده است، اما این یک نسخه ی جدید است که ارز دیجیتال را به جای الگوریتم اثبات سهام، بالقوه تغییر بهتری می‌دهد.)
• بیت کوین کش
• لایت کوین
• مونرو