اثبات کار (PoW) مفهومی است که از قبل از ظهور بلاکچین نیز وجود داشته است. ایده PoW برای اولین بار توسط Dwork و Naor در سال 1993 ارائه شد. آنها ایده استفاده از اثبات کار را برای مقابله با ایمیل‌های اسپم (spam) مطرح کردند. طبق پیشنهاد آنها، ارسال كننده ایمیل باید یك معمای ریاضی انرژی‌بر را حل کرده و راه حل آن را در ایمیل به عنوان گواهی انجام کار، ارائه دهد. گیرنده ایمیل فقط در صورت تأیید راه حل، ایمیل را می‌پذیرد. در محیط بلاکچین نیز مفهوم مشابهی اتخاذ شده است.
پس از آن ناکاموتو مدل اولیه اثبات کار (PoW) را ارائه داد. که به طور گسترده در ارزهای دیجیتالی مانند بیت کوین مورد استفاده قرار گرفت. POW یکی از روش‌های رایج اعتبارسنجی برای تأیید تراکنش‌های بلاکچین است.
اثبات کار چگونه عمل میکند؟
در پروتکل اجماع PoW، ماینر یک معمای رمزنگاری پیچیده را حل میکند تا فرصتی برای پیوست بلوک بعدی به بلاکچین و کسب پاداش کار انجام شده و انرژی مصرف شده داشته باشد. هر گره (نود) باید ثابت کند که کار و تلاش کافی را برای ایجاد فرصتی برای پیوستن بلوک بعدی به زنجیره انجام داده است. به همین خاطر، این مدل Proof of Work یا گواهی کار نامیده می‌شود.
مکانیسم PoW به یک پارامتر وابسته است که در بسیاری از سیستم‌های بلاکچین به عنوان پارامتر «سختی» شناخته می‌شود. سختی معمای رمزنگاری توسط فرآیند بلاکچین پیوسته تنظیم می‌شود. اعتبارسنج محاسبات را در چند دور انجام می‌دهد تا نتیجه با سختی تعیین شده مطابقت داشته باشد و هر دور به عنوان یک تلاش اثبات‌شده شناخته شود. PoW پرکاربردترین مکانیسم برای دستیابی به اجماع بین گره‌های بلاک چین در مورد ترتیب بلاک و وضعیت آن در بلاکچین است.
چرا به POW احتیاج داریم؟
در واقع اثبات کار یا گواهی کار تغییرناپذیری بلاکچین را امکانپذیر میکند. POW تغییر هر بلاک را غیرقابل اجرا میکند، زیرا یک مهاجم مجبور است تمام کارهایی را که برای ساخت بلاک (ها) انجام شده را دوباره انجام دهد و آن را اثبات کند.
یک مکانیزم اثبات کار خوب شامل چه مواردی است؟
- برخی از معیارهای یک سیستم اثبات کار خوب در یک بلاکچین غیرمتمرکز عبارتند از:
- نامتقارن باشد
- الگوریتمهای رایگان بهینه سازی داشته باشد.
- پارامترهای قابل تنظیم برای تعیین سختی شبکه داشته باشد
برای اثبات کار به چه منابعی نیاز است؟
Proof of Work یکی از امن ترین مکانیزم‌های اجماع است، اما تنها در صورت وجود هش ریت (Hashrate) کافی در شبکه امن است.
قدرت محاسباتی منابع موجود در بلاکچین مبتنی بر PoW است. برای استخراج ارز دیجیتال نیاز به منابع واقعی، یعنی سخت افزار و برق است. بلاکچین یک محیط کاملاً رقابتی است که در آن هر ماینر دائماً می خواهد سهم خود را از توان محاسباتی یا هش ٰریت افزایش دهد.
ماینرها به قدرت محاسباتی احتیاج دارند زیرا مسئله‌ای که سعی در حل آن دارند تنها با حدس تصادفی قابل حل است.
ماینری که معما را حل می کند بلاک خود را به شبکه مخابره می کند و برای کار خود پاداش دریافت میکند. در بیت کوین هر 10 دقیقه این اتفاق رخ می‌دهد. شانس حل یک بلوک مستقیماً با توان محاسباتی یک ماینر متناسب است. اگر یک ماینر 10٪ قدرت محاسباتی شبکه را داشته باشد، به طور متوسط هر ده بلوک را حل میکند.
POW به سه کلاس دسته بندی می‌شود:
اثبات کار Compute-bound
در این روش که به عنوان CPU-bound PoW نیز شناخته می شود، محاسبات علمی سنگین انجام شده که بیشتر زمان کامپیوتر صرف محاسبات CPU می‌شود. این مکانیزم وظیفه محاسباتی مورد نیاز را با استفاده از واحدهای پردازشی (به عنوان مثال CPU / GPU)، بدون اتکا به حافظه اصلی سیستم انجام می‌دهد.
این مورد انتقاداتی را در میان علاقه‌مندان به ارزهای دیجیتال به وجود آورده است. زیرا افراد عادی نمی‌توانند با رایانه‌های معمولی خود در فرآیند استخراج شرکت کنند؛ و فرآیند استخراج بیشتر توسط گروهی از ماینرها که قدرت محاسبات بالاتری دارند انجام می‌شود.
اثبات کار Memory-bound
برای رفع کاستی‌های اثبات کار Compute-bound ارائه شد.
گواهی کار Chained
در این روش از زنجیره‌ای از توابع هش که به صورت متوالی به هم متصل شده اند، استفاده می‌شود.
در واقع اثبات کار یا گواهی کار تغییرناپذیری بلاکچین را امکانپذیر میکند. POW تغییر هر بلاک را غیرقابل اجرا میکند، زیرا یک مهاجم مجبور است تمام کارهایی را که برای ساخت بلاک (ها) انجام شده را دوباره انجام دهد و آن را اثبات کند.
الگوریتم اثبات کار که عموما به صورت خلاصه با PoW شناخته می‌شود، مکانیزمی برای جلوگیری از دابل اسپندینگ (Double Spending) یا همان دو بار خرج کردن در بلاک چین است. اکثر رمز ارزهای بزرگ از این الگوریتم اجماع استفاده می‌کنند. این الگو در واقع روشی برای تامین امنیت دفتر کل یک ارز دیجیتال است.
ممنون