مقاله ای در خصوص الگوریتم اثبات کار (Proof-of-Work)

اثبات کار (Proof-of-Work) چیست؟

اثبات کار یا (PoW) الگوریتم اجماع اصلی در یک شبکه بلاکچین (Blockchain) است.

در بلاکچین (Blockchain) ، این الگوریتم برای تأیید معاملات و تولید بلاک های جدید به زنجیره استفاده می شود. با استفاده ازاثبات کار (PoW) ، ماینر ها برای تکمیل معاملات در شبکه و پاداش گرفتن در مقابل یکدیگر به رقابت می پردازند.

در یک شبکه کاربران توکن های دیجیتال را به یکدیگر ارسال می کنند. یک لجر غیر متمرکز تمام معاملات را در بلاک جمع آوری می کند. با این وجود باید در تأیید معاملات و ترتیب بلاک ها دقت کرد.

این مسئولیت بر عهده ی گره های ویژه ای به نام ماینر ها می باشد و به این فرآیند ماینینگ (mining) گفته می شود.

اصول اصلی کار یک معمای پیچیده ی ریاضی و امکان اثبات آسان راه حل است.

منظور از “معمای ریاضی” چیست؟

این مسئله ای است که برای حل آن نیاز به نیروی محاسباتی زیادی دارید.

به عنوان مثال تعداد زیادی از آنها وجود دارد:

تابع هش یا نحوه یافتن ورودی با دانستن خروجی.

فاکتور سازی عدد صحیح ، به عبارت دیگر ، چگونه یک عدد را به عنوان ضرب دو عدد دیگر ارائه دهیم.

راهنمای پروتکل پازل . اگر سرور به امکان حملهمنع سرویس Denial of Service  (DoS) شک کند ، برای برخی از گره های به ترتیب تعریف شده ، نیاز به محاسبه توابع هش دارد. در این حالت ، مشکل “چگونگی یافتن زنجیره ای از مقادیر عملکردی هش” است.

جواب مسئله ی اثبات کار  (PoW) یا معادله ریاضی ، هش نامیده می شود.

هرچه شبکه رشد بیشتری داشته باشد ، با مشکلات بیشتری روبرو می شود. الگوریتم ها برای حل آن ها ، نیاز به قدرت بیشتر و بیشتری برای هش دارند. بنابراین ، پیچیدگی کار یک مسئله حساس است.

چطور؟

کار دقیق و سرعت سیستم بلاکچین (Blockchain) به آن بستگی دارد.

اما مشکل نباید خیلی پیچیده باشد. اگر چنین باشد ، تولید بلاک زمان زیادی لازم دارد. معاملات بدون اجرا گیر کرده اند و در نتیجه ، گردش کار مدتی متوقف می شود. اگر مشکل در یک بازه زمانی مشخص حل نشود ، تولید بلاک نوعی معجزه خواهد بود.

اما اگر مشکل خیلی راحت باشد ، مستعد آسیب پذیری ، حملات (DoS) و اسپم (spam) می باشد.

راه حل باید به راحتی بررسی شود. در غیر این صورت ، همه گره ها قادر به تجزیه و تحلیل محاسبات صحیح نخواهند بود.

سپس شما باید به گره های دیگر اعتماد کنید و این امر ،یکی از مهم ترین ویژگی های بلاکچین (Blockchain) – یعنی شفافیت را نقض می کند.

چگونه این الگوریتم در بلاکچین (Blockchain) پیاده سازی شده است؟

ماینرها معما را حل می کنند ، بلاک جدید را تشکیل می دهند و معاملات را تأیید می کنند.

پیچیدگی یک معما به تعداد کاربران ، توان فعلی و بار شبکه بستگی دارد. هش هر بلاک حاوی هش بلاک قبلی است که باعث افزایش امنیت و جلوگیری از هرگونه تخلف در بلاک می شود.

اگر یک ماینر موفق به حل معما شود ، بلاک جدید تشکیل می شود. معاملات در این بلاک قرار داده شده و تایید شده در نظر گرفته می شوند.

و اثبات کار (PoW) معمولاً در کجا اجرا می شود؟

اگوریتم اثبات کار (Proof-of-Work) در بسیاری از کریپتوکارنسی ها استفاده می شود.

معروف ترین کاربرد اثبات کار (PoW) بیت کوین (Bitcoin) است. این بیت کوین (Bitcoin) بود که پایه و اساس این نوع اجماع را پایه گذاری کرد. پازل ، هش کش (Hashcash) می باشد. این الگوریتم اجازه می دهد تا پیچیدگی یک معما را بر اساس قدرت کل شبکه تغییر دهید. میانگین زمان تشکیل بلاک ۱۰ دقیقه است. کریپتوکارنسی های مبتنی بر بیت کوین (Bitcoin)، مانند لایت کوین  Litecoin)) نیز ، سیستم مشابهی دارند.

پروژه بزرگ دیگر همراه با اثبات کار (PoW) ، اتریوم (Ethereum) است. با توجه به این که تقریباً سه مورد از چهار عدد این پروژه ها روی پلتفرم اتریوم (Ethereum) اجرا شده اند ، به راحتی می توان گفت که اکثر برنامه های بلاکچین (Blockchain) از مدل اجماع اثبات کار (PoW) استفاده می کنند.

چرا در وهله اول از یک الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) استفاده می کنیم؟

مزایای اصلی آن دفاع حملات ضد (DoS) و تأثیر کم سهام در احتمالات ماینینگ است.

دفاع در برابر حملات  (DoS)

الگوریتم اثبات کار (PoW )محدودیت هایی را برای اقدامات موجود در شبکه اعمال می کند. آن ها برای اجرا به تلاش های زیادی احتیاج دارند. حمله کارآمد به نیروی محاسباتی زیادی و زمان زیادی برای انجام محاسبات نیاز دارد. بنابراین ، این حمله امکان پذیر است اما بی فایده است زیرا هزینه های آن بسیار زیاد است.

احتمالات ماینینگ.

مهم نیست که چه مقدار پول در کیف پول خود داشته باشید. مهم این است که برای محاسبه پازل ها و ایجاد بلاک های جدید ، قدرت محاسباتی بسیاری داشته باشید. بنابراین ، دارندگان مبالغ هنگفت وظیفه تصمیم گیری برای کل شبکه را ندارند.

آیا اشکالاتی در الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) وجود دارد؟

مضرات اصلی آن هزینه های کلان ، “بی فایده بودن” محاسبات و حمله ۵۱٪ است.

مخارج عظیم.

ماینینگ برای اجرای الگوریتم های پیچیده به سخت افزارهای رایانه ای کاملاً تخصصی نیاز دارد. هزینه ها غیرقابل کنترل هستند ماینینگ فقط برای استخرهای ویژه ماینینگ در دسترس است. این ماشین های تخصصی برای اجرا ، مقادیر زیادی انرژی مصرف می کنند که باعث افزایش هزینه ها می شود. هزینه های بسیار ، تمرکز سیستم را نسبت به مزیت آن تهدید می کند. این امر در مورد بیت کوین (Bitcoin) به راحتی قابل مشاهده است.

محاسبات “بی فایده” .

ماینر ها تلاش زیادی برای تولید بلاک و انرژی و قدرت زیادی مصرف می کنند. با این حال ، محاسبات آن ها در همه جا قابل استفاده نیست. آن ها امنیت شبکه را تضمین می کنند ، اما نمی توانند در زمینه تجارت ، علم یا هر زمینه دیگری کاربرد داشته باشند.

حمله ی ۵۱ درصدی ؟ درباره چه چیزی صحبت می کنید؟

حمله ۵۱ درصدی یا حمله اکثریت در مواردی است که کاربر یا گروهی از کاربران اکثر قدرت ماینینگ را کنترل می کنند.

مهاجمین قدرت کافی برای کنترل بیشتر رویدادهای شبکه را در دست خواهند داشت.

آن ها می توانند ایجاد بلاک های جدید را به خود اختصاص دهند و به دریافت پاداش ها بپردازند از آنجایی که می توانند جلوی تکمیل بلاک های دیگر ماینر ها را بگیرند.

آن ها می توانند معاملات را معکوس کنند.

بیایید فرض کنیم شخصی به نام آلیس با استفاده از بلاکچین (Blockchain) مقداری پول به باب ارسال کرد. آلیس در پرونده حمله ۵۱ درصد نقش دارد ، ولی باب نقشی در این حمله ندارد . این معامله در بلاک قرار می گیرد. اما مهاجمان اجازه نمی دهند پول منتقل شود. در این هنگام فورک (fork ) در زنجیره اتفاق می افتد.

علاوه بر این ، ماینر ها به یکی از شاخه ها می پیوندند. و از آنجایی که آن ها بیشترین قدرت محاسباتی را دارند ، زنجیره آنها حاوی بلاک های بیشتری است.

در شبکه ، شاخه ای که دوام بیشتری دارد باقی می ماند و شاخه ی کوتاه تر رد می شود. بنابراین معامله بین آلیس و باب صورت نمی گیرد. و در نتیجه باب پولی دریافت نمی کند.

در پی این مراحل ، مهاجمان می توانند معاملات را معکوس کنند.

حمله ۵۱ درصدی گزینه سودآوری نیست. به مقدار زیادی از نیروی ماینینگ نیاز دارد. و هنگامی که در معرض دید عموم قرار گرفت ، شبکه به خطر افتاده در نظر گرفته می شود که منجر به خروج کاربران از آن می شود. این به ناچار قیمت کریپتوکارنسی را پایین می آورد. در نتیجه ، وجوه ارزش خود را از دست می دهند.

ترجمه توسط دلاریپتو

No views yet