ثبت نام اکسچنج
بلاکچیناستخراجلغت نامه

الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) در بلاکچین و ارز دیجیتال چیست؟

شبکه بلاکچین عنصر اصلی ارزهای دیجیتال محسوب می‌شود و موفقیت این فناوری در بازار ارزهای دیجیتال بود که در نهایت افزایش فناوری بلاکچین در سایر صنایع را به همراه داشت.

بیشتر شبکه‌های بلاکچینی نیاز به الگوریتمی برای ایجاد اجماع میان کاربران و تأیید تراکنش‌ها دارند و الگوریتم اجماع اثبات کار (Proof of Work) که با نام اختصاری PoW نیز شناخته می‌شود، پراستفاده‌ترین این الگوریتم‌هاست و بزرگترین ارزهای دیجیتال (بیت کوین و اتریوم) از این الگوریتم برای تأمین امنیت شبکه خود و تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌کنند.

کسب درک درست از الگوریتم اجماع اثبات کار می‌تواند درک سایر مفاهیم موجود در دنیای ارزهای دیجیتال را ساده‌تر کند؛ به همین سبب در این مقاله از بلاگ پلتفرم مالی سیتکس قصد داریم تا با مفهوم، مزایا و معایب الگوریتم اثبات کار آشنا شویم.

مفهوم الگوریتم اجماع اثبات کار یا Proof of Work چیست؟

اثبات سهام به سیستمی اشاره دارد که سعی دارد با استفاده از قدرت پردازش، از سوء‌استفاده‌های کامپیوتری مانند ارسال انبوه ایمیل‌های اسپم و… جلوگیری کند. این ایده اولین بار در سال 2004 توسط هال فینی (Hal Finney) برای تأمین امنیت پول دیجیتال با معرفی الگوریتم SHA-256 استفاده شد.

البته معرفی بیت کوین در سال 2009 اولین استفاده انبوه از این ایده به‌حساب می‌آید، خصوصاً که بیت کوین از الگوریتم SHA-256 استفاده می‌کرد. جالب است بدانید هالی فینی دریافت‌کننده اولین تراکنش بیت کوین بوده است.

به‌صورت ساده‌تر، الگوریتم اثبات کار فرآیندی است که در تأمین امنیت شبکه‌های بلاکچینی، تأیید تراکنش‌‌های آن و ساخت بلاک‌های بلاکچین کاربرد دارد و طی آن کاربران (ماینرها) باید با حل مسائل پیچیده ریاضی و ایجاد «هش» برای هر بلاک، صحت تراکنش‌های آن را تأیید کرده و هر بلاک را بسازند و با ساخت هر بلاک، شکبه بلاکچین ساخته شود.

الگوریتم اجماع اثبات کار چگونه در بلاکچین اجرا می‌شود؟

ارزهای دیجیتال بر پایه شبکه‌های بلاکچینی ساخته شده‌اند و ایجاد و حفظ عدم تمرکز از اهداف اصلی آنهاست. برای ایجاد عدم تمرکز باید تصمیم‌گیری، تأیید و رد صلاحیت تراکنش‌ها را به مجموعه‌ای از افراد و بازیگران سپرد. برای انجام این کار نیز استفاده از یک الگوریتم اجماع ضروری است؛ کاربران در چارچوب این الگوریتم اجماع می‌توانند در مورد صحت یک تراکنش به توافق برسند. درواقع الگوریتم اجماع، روش به توافق رسیدن کاربران شبکه را تعیین می‌کند.

همان‌طور که دیدیم، الگوریتم اثبات کار قدیمی‌ترین نوع الگوریتم اجماع است و به همین سبب بیشترین کاربرد را در دنیای ارزهای دیجیتال دارد. برای اجرایی‌شدن یک شبکه بلاکچینی با استفاده از الگوریتم اثبات کار، نیاز به تعدادی نود (Node) فعال است که هر کدام یک کپی کامل از تمام بلاک‌ها و تراکنش‌های بلاکچین دارند. منظور از نود در شبکه بلاکچینی، نقاط محاسبه‌گری است که وظیفه حل مسائل ریاضی و ساخت بلاک‌های بلاکچین را بر عهده دارند.

درواقع، بلاکچین نوعی لجر یا دفترکل ثبت عمومی است که تمام کاربران به تمام تراکنش‌ها و تاریخچه آن دسترسی دارند، به همین دلیل تمام نودهای یک شبکه بلاکچینی باید یک کپی کامل از این دفترکل را داشته باشند. جالب است بدانید دفترکل‌های برخی از ارزهای قدیمی مانند بیت کوین و اتریوم، به‌قدری بزرگ است که دانلود کردن آنها ممکن است روزها طول بکشد.

پس از راه‌اندازی نودهای مختلف، ماینرها می‌توانند برای حل مسئله ریاضی هر بلاک به رقابت بپردازند؛ درواقع هر ماینر می‌تواند به تنهایی یک نود را تشکیل داده و اقدام به استخراج ارز دیجیتال کند. هرچند که با توجه به گسترش ارزهای دیجیتال و افزایش سختی شبکه، ماینرها از استخرهای ماینیگ استفاده می‌کنند.
مطلب پیشنهادی مرتبط
راهکارهای مقیاس‌پذیری لایه دوم اتریوم چیست؟

استخر ماینینگ چیست؟

همان‌طور که گفتیم نودها وظیفه انجام محاسبات ریاضی و ساخت بلاک‌های بلاکچین را بر عهده دارند و هر نودی که توان محاسباتی بیشتری (هش‌ریت) داشته باشد، شانس بیشتری برای حل معادله ریاضی، ساخت بلاک و در نتیجه دریافت پاداش دارد. عضویت در استخر استخراج، یکی از محبوب‌ترین روش‌ها برای ماینینگ و استخراج ارزهای دیجیتال بین سرمایه‌گذاران این بازار است.

بر این اساس، بسیاری از ماینرها، به‌جای آنکه تنهایی اقدام به ساخت نود و پردازش تراکنش‌ها و ساخت بلاک کنند، توان محاسباتی خود را با یکدیگر جمع کرده و به‌عنوان یک نود واحد به فعالیت می‌پردازند. پاداش حاصل از استخراج هر بلاک نیز بسته به سهم هش‌ریت هر ماینر از کل استخر به او پرداخت می‌شود.

استخر ماینینگ چیست؟

اثبات کار چگونه یک تراکنش را تأیید می‌کند؟

درست است که در گواه اثبات کار کلمه «کار» وجود دارد، اما کار انجام شده به معنای انجام محاسبات ریاضی توسط کامپیوتر و دستگاه‌های مرتبط مانند کارت گرافیک‌ها یا ASIC هاست. برای آنکه یک تراکنش در الگوریتم اثبات کار پردازش و تأیید شود، ابتدا باید کاربری آن را ثبت کند.

فرض کنید شما می‌خواهید برای دوست خود 0.001 بیت کوین ارسال کنید؛ پس از ثبت آدرس دریافت‌کننده در کیف پول خود و طی کردن مراحل مربوط به ارسال بیت کوین و تعیین کارمزد شبکه، تراکنش شما در صف انتظاری به نام استخر حافظه یا Mempool ثبت می‌شود.

هر ماینری که بتواند زودتر از سایرین پاسخ مسئله ریاضی را پیدا کرده و بلاک جدید را بسازد، به ترتیب بیشترین میزان کارمزد پرداختی، تراکنش‌ها را در بلاک جدید تأیید و ثبت می‌کند. در صورتی که تراکنش شما در این بلاک قرار بگیرد، تراکنش تأیید و انجام خواهد شد. مدت زمان تکمیل و ارسال تراکنش نیز بسته به شلوغی شبکه و میزان کارمزد پرداختی شما متغیر خواهد بود.

البته باید توجه داشت در صورتی که یک ماینر بلاک جدید را بلافاصله بعد از بلاک قبلی بسازد، بلاک جدید خالی خواهد بود. این اتفاق کمی نادر است و اگر ماینری یک بلاک را به‌صورت خالی بسازد، کارمزد تراکنشی دریافت نخواهد کرد و تنها پاداش دریافتی، پاداش حاصل از ساخت بلاک (که در حال حاضر 6.25 بیت کوین است) خواهد بود.

مزیت‌های الگوریتم اجماع اثبات کار

درست است که الگوریتم اثبات کار قدیمی‌ترین الگوریتم مورد استفاده در دنیای ارزهای دیجیتال است، اما دلیل ماندگاری بلندمدت این الگوریتم حتی پس از 13 سال، مزایای متعدد این روش است. در ادامه به برخی از مهمترین مزایای الگوریتم اثبات کار خواهیم پرداخت:

1. امنیت بسیار بالا

ارزهایی که از این الگوریتم استفاده می‌کنند، امنیت بسیار بالایی خواهند داشت؛ برای مثال، تنها شاهد توقف فعالیت شبکه بیت کوین به دلیل حملات هکری بوده‌ایم و این شبکه توانسته تا 99.98 درصد از حیات خود را به‌صورت فعال ادامه دهد.

2. عدم تمرکز بالا

از آنجایی که تمام تراکنش‌های این شبکه در اختیار تمام نودها قرار دارد و تصمیم‌گیری در مورد صحت یک تراکنش نیز توسط تعداد زیادی از ماینرها انجام می‌شود، در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کنند خبری از کنترل تمرکز نیست.

3. امکان کسب درآمد برای ماینرها

استخراج ارزهای دیجیتال (خصوصاً بیت کوین) به یک صنعت بزرگ جهانی تبدیل شده است و این مهم نیز به دلیل استفاده از الگوریتم اثبات کار میسر شده است.

مزیت‌های الگوریتم اجماع اثبات کار

مشکلات الگوریتم اثبات کار

درست مانند هر چیز دیگری، الگوریتم اثبات کار نیز بی‌نقص نیست و اشکالاتی دارد؛ پس از بررسی نقاط قوت این روش، به برخی از مشکلات و نقاط ضعف الگوریتم اثبات کار خواهیم پرداخت:

1. مصرف انرژی بسیار بالا

در این الگوریتم کامپیوترها و پردازنده‌های قدرتمند و پرمصرف با یکدیگر به رقابت می‌پردازند و انرژی مصرف‌شده توسط هر ماینری که نتواند پاسخ یک بلاک را پیدا کند، هدر رفته تلقی می‌شود؛ چراکه به هیچ‌گونه پاداشی منجر نشده است. در الگوریتم اثبات کار، چنین هدر رفتی بسیار شایع است.

مطلب پیشنهادی مرتبط
آموزش تحلیل فاندامنتال یا بنیادی به زبان ساده (Fundamental Analysis)

2. سرعت تراکنش پایین

به‌صورت کلی، سرعت تراکنش‌ها و در کل مقیاس‌پذیری الگوریتم اثبات کار پایین‌تر از سایر روش‌ها تلقی می‌شود و این خود منجر به ایجاد الگوریتم‌های اجماع دیگر شده است.

3. نیازمند به تجهیزات گران‌قیمت و مخصوص

ماینینگ ارزهای دیجیتال با استفاده از پردازنده‌ها، کار گرافیک‌ها، ASICها و… انجام می‌شود که در کنار مصرف انرژی بالا، بسیار گران نیز هستند. این موضوع امکان فعالیت به‌عنوان یک نود را سخت‌تر می‌کند و نوعی از تمرکز نسبی را به همراه دارد.

4. تولید زباله الکترونیک

تقریباً تمام ماینرها از دستگاه‌های خود به‌صورت 24 ساعته و در 7 روز هفته استفاده می‌کنند. این موضوع سبب افزایش خرابی دستگاه‌ها و در نتیجه تولید زباله الکترونیک می‌شود.

مقایسه الگوریتم اثبات کار و الگوریتم اثبات سهام

مشکلات الگوریتم اثبات کار، در کنار افزایش روزافزون محبوبیت ارزهای دیجیتال، باعث شد تا فعالان این حوزه به‌دنبال جایگزین مناسب‌تری برای الگوریتم اثبات کار بگردند. یکی از محبوب‌ترین و موفق‌ترین این موارد جایگزین، الگوریتم اثبات سهام است. قبل از مقایسه این دو الگوریتم بهتر است با الگوریتم اثبات سهام آشنا شویم.

الگوریتم اثبات سهام (PoS) چیست؟

الگوریتم اثبات سهام (Proof Stake) نوعی الگوریتم اجماع است که کاربران می‌توانند در ازای پرداخت و قفل کردن یا به اصطلاح استیک کردن کوین‌ها یا توکن‌های خود، اقدام به تأیید تراکنش‌ها و ساخت بلاک‌های جدید کنند. در این الگوریتم خبری از رقابت میان نودهای مختلف نیست و خود الگوریتم به‌صورت تصادفی یک نود را مسئول بررسی تراکنش‌ها و ساخت بلاک جدید بلاکچین می‌کند.

تمام شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کنند، حداقل میزانی را برای استیک کردن و فعالیت به‌عنوان نود لازم می‌دانند. برای مثال برای استیک کردن در شبکه اتریوم، کاربر باید 32 اتر (ETH) داشته باشد که رقم بزرگی است؛ به همین دلیل، کاربران با استفاده از استخرهای استیکینگ ارزهای خود را با یکدیگر جمع کرده و اقدام به فعالیت به‌عنوان نود می‌کنند. سرویس فراهم‌کننده این استخر و نودهای متصل به آن نیز مقداری از پاداش‌های دریافتی کاربران را به‌عنوان کارمزد برداشت می‌کند.

استیکینگ (Staking) در دنیای ارزهای دیجیتال

دو الگوریتم اثبات سهام و اثبات کار را می‌توان در 6 منظر با یکدیگر مقایسه کرد:

  1. نحوه ساخت بلاک: در الگوریتم اثبات کار، نودها (ماینرها) برای حل مسئله ریاضی و ساخت بلاک با یکدیگر به رقابت می‌پردازند؛ اما در الگوریتم اثبات سهام، نود سازنده هر بلاک از قبل توسط الگوریتم مشخص می‌شود.
  2. میزان مصرف انرژی: از آنجایی که الگوریتم اثبات کار نیازمند انجام سریع محاسبات پیچیده ریاضی توسط کامیپوترها و پردازنده‌هاست، مصرف انرژی آن نیز بسیار بالاست. در رقابت برای ساخت بلاک جدید، انرژی مصرف‌شده توسط ماینرهایی که نتوانسته‌اند بلاک را بسازند درواقع هدر رفته است. اما چون در الگوریتم اثبات سهام نود سازنده هر بلاک مشخص است، نیازی به رقابت و در نتیجه هدر رفت انرژی نیست.
  3. مقیاس‌پذیری: از نظر بسیاری از کارشناسان سرعت تأیید و انجام تراکنش‌ها در الگوریتم اثباتر سهام بیشتر از الگوریتم اثبات کار است و در نتیجه شبکه‌های بلاکچینی که از این الگوریتم استفاده می‌کنند، مقیاس‌پذیری بالاتری دارند. البته تاکنون از الگوریتم اثبات سهام در ارزهای به بزرگی بیت کوین یا اتریوم استفاده نشده و این نظریه تنها در حد یک تئوری باقی مانده است.

مقایسه الگوریتم اثبات کار و الگوریتم اثبات سهام

  1. مقاومت در برابر سانسور: از آنجایی که یک نود در الگوریتم اثبات کار انرژی زیادی مصرف می‌کند، امکان شناسایی و توقف کار آن توسط مقامات محلی وجود دارد؛ در حالی که نودهای الگوریتم اثبات سهام بسیار کم‌مصرف‌تر هستند.
  2. حداقل میزان سرمایه‌گذاری برای ورود: راه‌اندازی یک نود در الگوریتم اثبات کار یا پیوستن به استخر ماینینگ نیازمند خریداری تجیهزات گران‌قیمت، نگهداری از آنها و تأمین برق آنهاست که هزینه ورود به این بازار را سخت می‌کند. از طرف دیگر به دلیل وجود استخرهای استیکینگ، ورود به الگوریتم اثبات سهام کم‌هزینه‌تر و ساده‌تر است.
  3. نحوه افزایش پاداش نسبت به سرمایه‌گذاری اولیه: به‌صورت کلی، در الگوریتم اثبات کار میزان پاداش دریافتی نسبت به سرمایه‌گذاری اولیه به‌صورت نمایی افزایش می‌یابد؛ در حالی که در الگوریتم اثبات سهام سود دریافتی، رابطه خطی با سرمایه‌گذاری اولیه دارد.
مطلب پیشنهادی مرتبط
شناسایی انواع سیگنال خرید و فروش با اندیکاتور RSI

حمله ۵۱ درصد چیست؟

حمله 51 درصد یکی از نقاط ضعف الگوریتم اثبات کار به حساب می‌آید و بیانگر بدست گرفتن کنترل 51 درصد از توان محاسباتی شبکه است؛ یعنی اگر کسی بتواند 5 درصد از هش‌ریت بیت کوین یا هر ارز دیگر با الگوریتم اثبات کار را در دست بگیرد، می‌تواند بر شبکه و تصمیمات آن کنترل کامل داشته باشد.

حمله 51 درصد مختص به الگورتم اثبات کار نیست و هر سیستم غیرمتمرکز که بر اساس رأی اکثریت کار می‌کند، در معرض خطر چنین حمله‌ای قرار دارد. به‌صورت کلی هر چه یک سیستم بزرگتر باشد، امکان اجرای حمله 51 درصد در آن سخت‌تر خواهد بود؛ برای مثال، هش‌ریت بیت کوین به 200 میلیون تراکنش بر ثانیه می‌رسد و کسب کنترل 51 درصد از تمام این مقدار توسط یک سازمان یا شخص کار بسیار دشواری است.

دوباره خرج کردن یا پرداخت مضاعف چیست؟

در دنیای ارزهای دیجیتال، دوباره خرج کردن یا پرداخت مضاعف که با عنوان Double Spending شناخته می‌شود، به معنای پرداخت یک ارز دیجیتال به دو فرد یا استفاده از آن در دو جای مختلف است؛ یعنی 0.01 بیت کوین ثابت را، به دو نفر پرداخت کنید. برای درک بهتر می‌توانید فرض کنید که شما 10 هزار تومان پول دارید، اما با استفاده از این پول به اندازه 20 هزار تومان خرید می‌کنید.

مسلماً چنین کاری غیراخلاقی بوده و نباید ممکن باشد؛ یکی از دلایل استفاده از فناوری بلاکچین و الگوریتم اثبات کار، جلوگیری از دوباره خرج شدن میزان مشخصی ارز دیجیتال است. از آنجایی که هر تراکنش ارز دیجیتال در بلاکچین ثبت می‌شود، امکان دوباره خرج کردن مقدار ثابتی از آن وجود ندارد؛ تنها در صورتی می‌توانید میزان مشخصی ارز دیجیتال را دو یا چند بار خرج کنید که بیش از 51 درصد از شبکه را در اختیار داشته باشید.

دوباره خرج کردن یا پرداخت مضاعف

لیست ارز‌های دیجیتالی که از PoW استفاده می‌کنند

پس از آشنایی با نحوه عملکرد الگوریتم اثبات کار و مزایا و معایب آن، بهتر است با برخی از ارزهایی که از این الگوریتم استفاده می‌کنند آشنا شویم:

  1. بیت کوین (BTC)
  2. اتریوم (ETH)
  3. لایت کوین (LTC)
  4. دوج کوین (DOGE)
  5. مونرو (XMR)
  6. بیت کوین کش (BCH)
  7. اتریوم کلاسیک (ETC)
  8. ریون کوین (RVN)

سخن آخر

الگوریتم اثبات کار قدیمی‌ترین و پراستفاده‌ترین الگوریتم اجماع در دنیای ارزهای دیجیتال و فناوری بلاکچین است. در این مقاله سعی کردیم در عین آشنایی با مفاهیم اولیه و نقاط قوت و ضعف آن، به مقایسه این الگوریتم با الگوریتم اثبات سهام نیز بپردازیم.

با توجه به تمرکز جهان بر انرژی‌های تجدیدپذیر و کاهش مصرف انرژی، بسیاری از کارشناسان انتظار رشد الگوریتم اثبات کار را ندارند و بسیاری الگوریتم اثبات سهام را جایگزین بهتری می‌دانند. این موضوع با تغییر الگوریتم اجماع اتریوم از الگوریتم اثبات کار به اثبات سهام، پررنگ‌تر شده است.


اکسچنج سیتکس صرافی آنلاین خرید و فروش ارز دیجیتال با ایجاد بستر امن معاملاتی در دنیای ارز‌های دیجیتال و تلاش شبانه‌روزی تیم خود، چشم‌اندازی فراتر از یک اکسچنج ساده برای خود در نظر گرفته است. ما می‌کوشیم تا ضمن بهره‌گیری از دانش روز دنیا، خدماتی به کاربران خود ارائه دهیم تا بتوانند با خیالی آسوده به خریدوفروش بپردازند.
به این نوشته امتیاز دهید.
ثبت نام اکسچنج ثبت نام اکسچنج

آوا اشرفی

آوا اشرفی هستم یک نِرد :) حوزه‌های مختلف فناوری و آینده‌پژوهی مواردی هستن که من هرگز از دنبال کردنشون خسته نمی‌شم؛ به نظرم دنبال کردن تکنولوژی مثل خوردن آب از دریاست، هر چی بیشتر ازش بخوری، تشنه‌تر میشی. ;)

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا