الگوریتم اثبات کار (PoW) چیست؟
وقتی صحبت از ارزهای دیجیتال و بلاکچین می‌شود، یکی از اولین مفاهیمی که باید آن را بشناسید، «اثبات کار» یا Proof of Work است. این الگوریتم همان چیزی است که باعث شده بیت کوین به‌عنوان اولین و بزرگ‌ترین رمزارز دنیا بتواند شبکه‌ای امن و غیرمتمرکز داشته باشد. درواقع، اثبات کار ستون امنیتی بسیاری از بلاکچین‌ها است و بدون آن تراکنش‌ها قابل اعتماد نبودند. اگر امروز می‌بینیم میلیاردها دلار سرمایه در قالب ارزهای دیجیتال در گردش است، بخش بزرگی از این اعتماد به خاطر وجود الگوریتم‌هایی مثل PoW ایجاد شده است. در ادامه این مقاله از وبلاگ بیت برگ، به‌طور کامل بررسی می‌کنیم که اثبات کار چیست، چگونه عمل می‌کند، چه مزایا و معایبی دارد و آینده آن در دنیای کریپتو چگونه خواهد بود.
الگوریتم اجماع چیست؟
برای اینکه مفهوم اثبات کار را درک کنیم، ابتدا باید بدانیم الگوریتم اجماع چیست. بلاکچین یک دفترکل دیجیتال است که میان هزاران کاربر در سراسر جهان توزیع شده است. حال سؤال مهم این است: وقتی میلیون‌ها نفر نسخه‌ای از یک دفترکل را در اختیار دارند، چطور می‌توانند روی یک حقیقت واحد به توافق برسند؟ اینجا الگوریتم اجماع وارد عمل می‌شود.
نقش الگوریتم اجماع
الگوریتم اجماع مکانیزمی است که تضمین می‌کند همه اعضای شبکه روی وضعیت فعلی بلاکچین به توافق برسند. به کمک این الگوریتم، تراکنش‌های جعلی از بین می‌روند و امکان دوباره خرج کردن یا Double Spend از اساس از بین می‌رود. در واقع، الگوریتم اجماع همان چیزی است که به بلاکچین اجازه می‌دهد بدون وجود یک مرجع مرکزی، مثل بانک یا دولت، به کار خود ادامه دهد. اهمیت این موضوع به حدی است که می‌توان گفت بدون اجماع، بلاکچین هیچ‌گاه نمی‌توانست به محبوبیت و اعتماد امروزی برسد. اثبات کار یکی از اولین و شناخته‌شده‌ترین الگوریتم‌های اجماع است که باعث شد بیت کوین و سایر رمزارزها بتوانند رشد کنند.
اثبات کار (PoW) چیست؟
اثبات کار یا Proof of Work الگوریتمی است که اولین بار در دهه ۹۰ میلادی مطرح شد. هدف اولیه آن جلوگیری از حملات اسپم و سوءاستفاده‌های دیجیتال بود. بعدها ساتوشی ناکاموتو، خالق بیت کوین، این الگوریتم را در بلاکچین به کار گرفت تا راهی برای رسیدن به توافق بین کاربران و تأیید تراکنش‌ها فراهم شود.
مفهوم اثبات کار
در ساده‌ترین تعریف، اثبات کار یعنی شما باید کاری واقعی و محاسباتی انجام دهید تا ثابت کنید مستحق ثبت تراکنش یا اضافه کردن بلاک جدید هستید. این کار به‌صورت حل یک معمای ریاضی پیچیده صورت می‌گیرد که تنها با صرف توان پردازشی و انرژی زیاد قابل انجام است. همین ویژگی باعث می‌شود حمله به شبکه یا دست‌کاری داده‌ها بسیار سخت و پرهزینه شود. به همین دلیل است که PoW به‌عنوان یکی از امن‌ترین الگوریتم‌های اجماع شناخته می‌شود.
پیشنهاد مطالعه: استخراج ارز دیجیتال چیست؟ صفر تا صد ماینینگ
فرآیند اثبات کار چگونه عمل می‌کند؟
جمع‌آوری تراکنش‌ها
زمانی که کاربران تراکنش‌های خود را در شبکه ارسال می‌کنند، این تراکنش‌ها در بلاک‌هایی جمع‌آوری می‌شوند. این بلاک‌ها در ابتدا تنها مجموعه‌ای از تراکنش‌های تایید شده هستند و هنوز بخشی از زنجیره اصلی محسوب نمی‌شوند. مرحله جمع‌آوری تراکنش‌ها اهمیت بالایی دارد زیرا نقطه شروع فرایند ماینینگ است.
تلاش ماینرها برای حل مسئله
ماینرها با استفاده از دستگاه‌های تخصصی مثل ASIC و GPU وارد عمل می‌شوند. آن‌ها باید یک معمای ریاضی بسیار دشوار را حل کنند که تنها راه‌حل آن از طریق آزمون و خطا به دست می‌آید. این کار نیاز به میلیون‌ها محاسبه در ثانیه دارد و برق زیادی مصرف می‌کند. همین تلاش بی‌وقفه است که به بلاکچین امنیت می‌بخشد.
پیدا شدن جواب درست
در میان هزاران ماینر، تنها یکی موفق می‌شود زودتر از بقیه جواب درست معما را پیدا کند. این جواب در قالب یک هش (Hash) معتبر به شبکه معرفی می‌شود. سایر نودها نیز وظیفه دارند این هش را بررسی کنند و مطمئن شوند که پاسخ معتبر است. این روند باعث می‌شود شبکه همواره شفاف و قابل اعتماد باقی بماند.
دریافت پاداش
وقتی بلاک جدید به زنجیره اضافه شد، ماینر برنده پاداش دریافت می‌کند. این پاداش شامل مقدار مشخصی ارز دیجیتال تازه تولید شده (Block Reward) به‌همراه کارمزد تراکنش‌های موجود در بلاک است. همین سیستم پاداش‌دهی، انگیزه ماینرها برای ادامه فعالیت و تأمین امنیت شبکه را ایجاد می‌کند.
مزایای اثبات کار
امنیت بسیار بالا
امنیت یکی از بزرگ‌ترین نقاط قوت PoW است. برای اینکه یک مهاجم بتواند شبکه‌ای مثل بیت کوین را هک کند، باید بیش از ۵۰ درصد قدرت پردازشی کل شبکه را در اختیار بگیرد. در حال حاضر، این کار به قدری پرهزینه و غیرممکن است که عملاً هیچ‌کس قادر به انجام آن نیست. همین موضوع باعث شده سرمایه‌گذاران با اطمینان بیشتری به بیت کوین اعتماد کنند.
غیرمتمرکز بودن
یکی از اهداف اصلی بلاکچین، حذف واسطه‌ها و متمرکز بودن قدرت در دست یک نهاد خاص بود. اثبات کار این هدف را محقق کرده است. در PoW هزاران ماینر در سراسر جهان به‌صورت مستقل فعالیت می‌کنند و هیچ دولت یا شرکتی نمی‌تواند کنترل کامل شبکه را به دست بگیرد.
جلوگیری از تقلب
با الگوریتم اثبات کار، امکان جعل تراکنش یا دوباره خرج کردن از بین می‌رود. وقتی یک تراکنش در بلاکچین ثبت شد و توسط PoW تأیید شد، دیگر تغییر یا حذف آن غیرممکن است. این ویژگی باعث می‌شود کاربران اعتماد بیشتری به صحت تراکنش‌ها داشته باشند.
معایب و چالش‌های اثبات کار
مصرف بالای انرژی
یکی از اصلی‌ترین انتقادهایی که به PoW وارد می‌شود، مصرف انرژی بسیار بالای آن است. دستگاه‌های ماینینگ برای حل مسائل ریاضی باید شبانه‌روز کار کنند و این موضوع باعث مصرف برق در مقیاس بالا می‌شود. برخی کارشناسان معتقدند این الگوریتم برای محیط زیست خطرناک است.
هزینه تجهیزات استخراج
برای شرکت در فرآیند ماینینگ به دستگاه‌های قدرتمندی نیاز است. خرید این دستگاه‌ها هزینه بالایی دارد و علاوه‌برآن، نیاز به خنک‌سازی و نگهداری ویژه‌ای دارند. همین موضوع باعث می‌شود ورود افراد عادی به دنیای استخراج دشوار باشد.
تمرکز استخراج در استخرها
با سخت‌تر شدن حل مسائل، بسیاری از ماینرها به‌تنهایی شانسی برای موفقیت ندارند. به همین دلیل، به استخرهای استخراج ملحق می‌شوند تا توان پردازشی خود را با دیگران ترکیب کنند. این کار اگرچه منطقی به نظر می‌رسد، اما باعث شده قدرت شبکه تا حدی در دست استخرهای بزرگ متمرکز شود.
ارزهای دیجیتال مبتنی بر اثبات کار
بیت کوین مشهورترین رمزارز مبتنی بر PoW است و بیشتر شهرت این الگوریتم به خاطر بیت کوین است. اما ارزهای دیگری نیز از این الگوریتم استفاده می‌کنند. برای مثال، لایت کوین به‌عنوان نسخه سبک‌تر بیت کوین طراحی شد و همچنان با اثبات کار فعالیت می‌کند. دوج کوین نیز که ابتدا به‌عنوان یک شوخی وارد بازار شد، امروزه یکی از ارزهای محبوب مبتنی بر PoW است. مونرو و زدکش نیز دو رمزارز مهم دیگر هستند که علاوه بر امنیت، بر حریم خصوصی کاربران تأکید دارند. وجود این ارزها نشان می‌دهد PoW هنوز جایگاه ویژه‌ای در دنیای کریپتو دارد.
مقایسه اثبات کار با اثبات سهام
تفاوت در تأمین امنیت
در PoW امنیت از طریق مصرف انرژی و حل مسائل پیچیده ریاضی تأمین می‌شود، اما در PoS کاربران سرمایه خود را در شبکه قفل می‌کنند و هرچه میزان سرمایه بیشتری داشته باشند، شانس بیشتری برای تأیید تراکنش‌ها خواهند داشت.
مصرف انرژی
الگوریتم PoS به دلیل عدم نیاز به محاسبات سنگین، مصرف انرژی بسیار کمتری دارد. این موضوع باعث شده بسیاری از پروژه‌ها به سمت اثبات سهام مهاجرت کنند تا هم مقیاس‌پذیری بهتری داشته باشند و هم به محیط زیست آسیب کمتری وارد شود.
نمونه بارز
اتریوم یکی از بزرگ‌ترین شبکه‌هایی بود که ابتدا با PoW فعالیت می‌کرد، اما در سال ۲۰۲۲ به PoS مهاجرت کرد. این تغییر نقطه عطفی در تاریخ بلاکچین بود و نشان داد که الگوریتم‌های اجماع می‌توانند تکامل پیدا کنند.
آینده الگوریتم اثبات کار
آینده PoW همچنان موضوع بحث‌های زیادی است. برخی بر این باورند که مصرف انرژی بالا آن را به گزینه‌ای ناکارآمد تبدیل خواهد کرد. اما گروه دیگری معتقدند امنیتی که PoW فراهم می‌کند بی‌نظیر است و هیچ الگوریتم دیگری توان رقابت با آن را ندارد. راه‌حلی که مطرح شده استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در مزارع ماینینگ است تا اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد. احتمالاً در آینده بیت کوین همچنان از PoW استفاده خواهد کرد، در حالی که بسیاری از پروژه‌های جدید به سراغ PoS خواهند رفت.
جمع‌بندی
اثبات کار یا Proof of Work یکی از اساسی‌ترین الگوریتم‌های اجماع در بلاکچین است. این الگوریتم به کمک توان محاسباتی ماینرها توانسته امنیت شبکه‌هایی مثل بیت کوین را تضمین کند. اگرچه مصرف انرژی و هزینه بالای آن همواره مورد انتقاد قرار می‌گیرد، اما PoW همچنان به‌عنوان یکی از امن‌ترین روش‌ها در دنیای کریپتو شناخته می‌شود. اگر شما هم به خرید و فروش ارزهای دیجیتال مبتنی بر اثبات کار علاقه دارید، می‌توانید از طریق صرافی آنلاین بیت برگ به‌راحتی بیت کوین، لایت کوین، دوج کوین و دیگر رمزارزها را خرید و فروش کنید.
