آموزش ارز دیجیتال
آشنایی با الگوریتم اثبات کار؛ الگوریتم مهم بلاکچین
هنگامی که صحبت از رمز ارز ها می شود یکی از مهمترین مسائلی که ذهن علاقه مندان به این بازار را مشغول به خود می کند این است که آیا این رمز ارز ها ایمن هستند؟ خرید و فروش ارز دیجیتال که از طریق این بازار انجام می شود چگونه به تایید می رسد؟ نکته ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که اکثر این رمز ارز ها از شبکه های بلاکچین استفاده می کنند که اگر می خواهید به ادامه مطالعه این مقاله بپردازید باید با شبکه های بلاکچین آشنا باشید. بلاک چین الگوریتم های اجماع متفاوتی دارد که یکی از این الگوریتم ها اثبات کار است. موضوع الگوریتم اثبات کار از اهمیت فراوانی برخوردار است و اگر قصد دارید به طور جدی وارد بازار رمز ارز ها شوید لازم است با آن آشنا شوید. بنابراین به طور کلی قصد داریم در این مقاله پاسخ دهیم که «الگوریتم اثبات کار چیست؟»
مفهوم اولیه الگوریتم اثبات کار
پیش از آنکه به نحوه کارکرد الگوریتم اثبات کار (PoW) در بلاکچین بپردازیم لازم است ابتدا روشن کنیم مفهوم گواه اثبات کار چیست؟ الگوریتم اثبات کار به مکانیزمی گفته می شود که توسط کامپیوترها و سیستم های بلاکچین استفاده می شود تا ارزش یک قطعه از داده را تأیید کند. همچنین با استفاده از الگوریتم اثبات کار به تأیید ارزش وضعیت یک شبکه در میان فرایندهای چندعاملی سیستم ها پرداخته می شود. این دقیقا کارایی ای است که گواه اثبات کار برای رمز ارز ها ایفا می کند. یکی دیگر از استفاده های الگوریتم اثبات کار در حفظ کردن گزارشات مرتبط با رمز ارز ها است.
اگر همچنان این مفهوم برای تان مبهم باقی مانده است اجازه دهید تا با مثالی مساله را روشن کنیم. برای مثال: «اثبات کار در بلاکچین مرتبط با بیت کوین از طریق یک سری فرایندهای پیچیده کامپیوتری برای حل کردن معماهای ریاضیاتی است که به آن اثبات کار یا PoW می گویند. این محاسبات سخت کامپیوتری که انرژی برق زیادی نیز مصرف می کنند برای آن هستند که تمام نودهای مورد استفاده در شبکه را صحیح و سالم حفظ کنند.»
چرا اثبات کار اهمیت دارد؟
اولین رمز ارز دنیا، بیت کوین، توسط ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) به وجود آمد. البته بسیاری تردید دارند که این نام اصلی خالق bitcoin باشد. با این وجود از ابتدای حضور بیت کوین به عنوان یک رمز ارز چندین چالش جدی وجود داشت که باید حل می شدند. یکی از بزرگترین چالش های BTC این بود که چطور می توان مطمئن شد کسی از این رمز ارز برای چند منظور و کار استفاده نمی کند. حال ناکاموتو برای حل این مشکل وایت پیپر معروفی را منتشر کرد که درون آن با پروتکل مشخصی نشان میداد که چطور میتوان مبادلات رمز ارزی را بدون دخالت یک مرجعیت مرکزی انجام داد و نیز امنیت آن را به صورت همزمان حفظ کرد.
مسئله ای که سبب شد ناکاموتو یا خالق بیت کوین سراغ پیدا کردن الگوریتم اثبات کار برود، مشکل دوبار خرج کردن بود. رمز ارز صرفا یک داده اطلاعاتی است و مسئله اینجا بود که چطور می توانستیم این داده را طوری طراحی کنیم که نتوان یک کپی از آن به وجود آورد یا استفاده کرد. با الگوریتم اثبات کار که شامل حل مسائل پیچیده محاسبات ریاضی بود ناکاموتو این دشواری را حل کرد. اکنون شما نمی توانید پول کاغذی را دوبار مصرف کنید، ولی هر کسی که با کامپیوتر کار کرده باشد می تواند تصور کند که چطور با کپی کردن فایل میتوان از آن دو نمونه داشت. بنابراین الگوریتم اثبات کاری که از جانب ناکاموتو به وجود آمد توانست مسئله استفاده دوباره از یک رمز ارز را با تشویق کردن ماینرها به معتبر کردن مبادلاتشان پیش از ثبت ارز در بلاکچین حل کند.
نکته دیگری که شاید باید به آن توجه داشت این است که با الگوریتم اثبات کار فضایی رقابتی برای توسعه دهندگان بازار رمز ارز به وجود می آید و در آن هر کس سعی می کند تا به بهترین شکل ممکن و به علت اینکه دیگران از آن سو استفاده نکنند. بر اساس پروتکلی که دریافت کرده عمل کند و بلاک چین را در سطحی مناسب و ایمن قرار دهد. نکته دیگر این است که الگوریتم اثبات کار می تواند از کسانی که می خواهند اختلالی در شبکه BTC ایجاد کنند جلوگیری کند. این موارد سبب می شود که اثبات کار به عنوان یکی از مهمترین الگوریتم اجماع را شیوه ای بهینه برای مشکلاتی در نظر بگیریم که رمز ارز ها با آن مواجه شده بودند.
توضیحی تکمیلی درباره الگوریتم گواه اثبات کار
همانطور که گفتیم الگوریتم اثبات کار در سیستم های کامپیوتری و بلاکچین استفاده می شود. یکی از مهمترین استفاده های اثبات کار در بلاک چین در رمز ارز ها است. حال اجازه دهید تا قدری بیشتر این موضوع را توضیح دهیم.
در هر سیستم مرکزی که در نظر بگیریم مثل سیستم مرکزی که داده های مربوط به گواهینامه های راهنمایی و رانندگی هر کشوری را حفظ می کند مدیریت اصلی دیتابیس تسلط کامل برای حفظ و بروزرسانی کردن دیتابیس را دارد. یعنی قدرت تمام و کمال در دست مدیریت اصلی دیتابیس است. فعالیت اضافه کردن، حذف کردن، تغییر دادن یا هر کاری در زمینه اطلاعات کسانی که دارای گواهینامه راهنمایی و رانندگی هستند در دست این ادمین قرار دارد. اما نکته اینجاست که بلاکچین های عمومی سیستم های مرکزی نیستند.
یعنی سیستم هایی هستند که خود ساخته بوده و هیچ مدیریت اصلی در هیچ کجای جهان ندارند و به صورت عمومی برای همه می توانند در دسترس باشند. سیستم های بلاکچین توسط صدها بلکه صدها هزار مشارکت کننده ایجاد و حفظ می شوند که تاییدات و اصالت مبادلاتی که در بلاک چین اتفاق می افتد را حفظ می کنند. بنابراین اثبات کار در بلاک چین به صورت تک نفری انجام نمی شود و همه در آن می توانند شریک باشند.
از این موضوع به سادگی می توانید نتیجه بگیرید که چرا همیشه گفته می شود که هک کردن سیستم بلاکچین و دستیابی به اطلاعات آن تقریبا غیر ممکن است. سیستم بلاکچین مرکزیتی ندارد. شخص اگر بخواهد به این سیستم برای تغییر اطلاعات نفوذ کند. باید کامپیوتر تمام آن صدها هزار نفر مشارکت کننده در شبکه بلاکچین را هک کرده باشد.
در چنین شرایطی داینامیک و پویایی که در سیستم بلاکچین برقرار است ما با حالتی مساوی، عادلانه، برابر، کاربردی، قابل اعتماد و ایمن رو به رو هستیم و از این جهت می توانیم مطمئن باشیم تمام تبادلاتی که در شبکه های بلاکچین اتفاق می افتد از طریق الگوریتم اثبات کار که صورت گرفته ایمن بوده اند. بنابراین این را می توان معنی گواه اثبات کار دانست و از اینجا فهمید گواه اثبات کار چیست. اما مسأله به همین جا ختم نمی شود و موضوع ادامه دار است. در ادامه به انواع الگوریتم اثبات کار خواهیم پرداخت و نشان می دهیم چگونه گواه اثبات کار در بلاکچین عمل می کند.
بررسی نحوه کارکرد الگوریتم اثبات کار
همانطور که بیان شد بلاکچین ساختار غیر مرکزی دارد و الگوریتم اثبات کار در این شبکه ها وجود دارد که می توانیم آن را بررسی کنیم. ایده اصلی پشت الگوریتم اثبات کار آن است تا معماهای ریاضیاتی بسیار پیچیده را از طریق محاسبات کامپیوتری بسیار سخت حل کنیم. حل کردن این معماها انرژی کامپیوتری زیادی می برد و به همین دلیل لازمه اش علاوه بر داشتن یک سیستم بسیار قوی، مصرف برق فراوان است. نودی که این معما را زودتر از همه حل می کند می تواند ماینر شود و به بلاک بعدی برسد. از این طریق می تواند پاداش بلاک را نیز دریافت کند.
علاوه بر bitcoin رمز ارز های دیگری نظیر لایت کوین (Litecoin) نیز از این الگوریتم استفاده می کنند. برای استفاده از این الگوریتم نیاز به یک نود مشارکت کننده هست که کار انجام شده را تأیید کند و مبادله درست و جدید را به بلاک چین اضافه کند. این مسیر یکی از اساسی ترین راه های اثبات کار در بلاک چین است. البته تمام این مکانیزم نیاز به انرژی زیادی دارد و علاوه بر آن زمان زیادی نیز طول می کشد تا کامپیوتر بتواند این معماهای پیچیده را حل کند.
لازم است به این نکته اشاره کنیم که الگوریتم اثبات کار، کارکرد خود را در شبکه بیت کوین دارد. روشی که کاربران از طریق اثبات کار می توانند توکن های بیت کوین را ماین کنند از طریق حل کردن مجموعه طولانی و رشته های بلندی از اعداد است که به عنوان اثبات کار قرار گرفته اند. نکته ای که وجود دارد این است که برای الگوریتم اثبات کار از هشینگ (Hashing) استفاده می شود. مجموعه ای از داد ها را درون پروسه هش قرار می دهیم.
تنها از طریق آن یک هش به دست می آید. حتی اگر یک اختلال در داده های اصلی رخ دهد سبب می شود که هش به دست آمده به طور کلی قابل خواندن نباشد. هر مقدار که حجم داده اصلی را در نظر بگیریم. هشی که از آن به دست می آید به همان اندازه خواهد بود.
نکته ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که چون هر مجموعه داده ای یک هش تولید می کند. چطور ماینرها می توانند مطمئن شوند که هش معتبری را به دست آورده اند؟ آنها ورودی انتگرالی دیگری به نام نانس (nonce) اضافه می کنند. زمانی که هش معتبر پیدا شده باشد به شبکه وارد می شود و بلاک آن را به بلاک چین اضافه می کند.
ماین کردن یا به دست آوردن بیت کوین فرایندی رقابتی است ولی بیشتر از آن شبیه برنده شدن در قرعه کشی است. به طور میانگین هر کس می تواند با استفاده از الگوریتم اثبات کار هر ده دقیقه یک هش تولید کند اما این که چه کسی در این ده دقیقه برنده مسابقه خواهد بود تنها حدس است. استفاده از الگوریتم اثبات کار سبب می شود که تغییر دادن هر جنبه ای از بلاک چین به شدت دشوار باشد. زیرا لازمه تغییر دادن دوباره ماین کردن تمام بلاک بعدی است.
برای مثال جهت استفاده از الگوریتم اثبات کار نیاز به کامپیوتری داریم تا به صورت رندوم در کارکردهای هشینگ وارد شود تا خروجی بگیرد که حداقلی ترین تعداد صفرها را داشته باشد.
الگوریتم اثبات کار و تفاوت آن با اثبات سهام (PoS)
یکی دیگر از راه های معمول در میان الگوریتم های اجماع، گواه اثبات سهام است که آن را با عنوان اختصاری PoS می شناسیم. این راه بهینه تر است و از انرژی کمتری برای فعالیت هایش بهره می برد. برای همین رمز ارزی مانند اتریوم سعی کرده تا این الگوریتم را به جای الگوریتم اثبات کار که بالاتر ذکر شد، جایگزین کند. تا کاربران بیشتری که شاید نه سیستم عامل های پیشرفته دارند و نه می توانند برق زیاد مصرف کنند از این الگوریتم استفاده کنند. از الگوریتم اثبات سهام برای پراسس کردن مبادلات و ایجاد بلاک های جدید در بلاکچین استفاده می شود.
گواه اثبات سهام میزان کارهای کامپیوتری لازم برای اثبات بلاک و مبادلات را تقلیل می دهد. تا بلاکچین حفظ شود و بنابراین رمز ارز ها را حفظ می کند. اثبات سهام کاری که می کند تغییر دادن مسیر بلاک های تایید شده با استفاده ماشین های دارندگان سکه های رمز ارز است. دارندگان این سکه ها دارایی هایشان را به عنوان غرامت برای احتمال تأیید شدن بلاک ها ارائه می کنند و از این طریق به اثبات گران تبدیل می شوند. بعد از این به صورت کاملا رندوم از میان اثبات گران عده ای انتخاب می شوند تا اصطلاحا «ماین کردن» را انجام دهند یا بلاک را ثبت کنند.
اما سؤال اینجا است که چرا از این الگوریتم اثبات کار استفاده می شود؟ وقتی که شما بیت کوین را ماین می کنید در ازای مصرف برق، بیت کوین دریافت می کنید و از این جهت ماین کردن رمز ارز بیت کوین با استفاده از الگوریتم اثبات کار تأثیر زیادی روی پویایی بازار و سوددهی دارد. آنچه که باید بدان توجه داشته باشید این است که اثبات کار در بلاکچین با نگرانی هایی پیرامون مسائل مربوط به محیط زیست همراه است. زیرا همانطور که اشاره کردیم انرژی برق زیادی برای اثبات کار در بلاکچین استفاده و مصرف می شد. بنابراین الگوریتم اثبات سهام بالا می آید تا گواه اثبات کار باشد آن هم به گونه ای که نگرانی های مربوط به ثبات محیط زیست را پاسخگو بوده باشد.
اگر دنبال رمز ارز بیت کوین هستید، نمی توانید از اثبات سهام برای این رمز ارز هم اکنون استفاده کنید زیرا بیت کوین علی رغم تمام مسائلی که ذکر شد همچنان از الگوریتم اثبات کار استفاده می کند اما اتریوم که رمز ارزی دیگر است و تا حد زیادی آینده خوبی دارد. ابتدا کار خود را با الگوریتم اثبات کار شروع کرد و اکنون سراغ اثبات سهام رفته است و از این طریق می توانید اتریوم را به دست آورید.
در نهایت گفتیم که اثبات کار یکی از مهمترین روش هایی است که بلاک چین در بیت کوین می تواند مبادلات رمز ارزی را تأیید و ثبت کند اما الگوریتم اثبات کار تنها مورد نیست. به جای گواه اثبات کار میتوان از انواع گوناگون الگوریتم اجماع از جمله اثبات وزن، اثبات اهمیت استفاده کرد اما اثبات کار و اثبات سهام معروف ترین آنها است. نکته دیگری که باید به آن توجه داشته باشیم این است که شبکه های بلاکچین نمی توانند بدون گواه اثبات کار، فعالیت خاصی را انجام دهند زیرا ایمنی این شبکه ها و تأیید شدن تمام مبادلات رمز ارزی که در این شبکه ها اتفاق می افتد منوط به این است که الگوریتم اثبات کار به خوبی انجام شود و شبکه بلاکچین از خطرات مرتبط با هکر ها ایمن باشد.
اثبات کار، نگهبان امنیت شبکه
در این مقاله مسائل متعددی را پیرامون الگوریتم اثبات کار مطرح کردیم. ابتدا پیش از هر چیز به بررسی این موضوع پرداختیم که گواه اثبات کار چیست. به طور خلاصه می توان گفت طریقه ای است که به واسطه آن توسعه دهندگان شبکه بلاکچین می توانند مبادلات و تمام اتفاقاتی که در این شبکه می افتد را ثبت و تایید کنند. همانطور که گفتیم الگوریتم اجماع فقط یک مورد نیست و موارد متعدد و متدهای متفاوتی وجود دارد که هر رمز ارزی از آنها ممکن است استفاده کند.
اثبات کار روشی است که رمز ارز معروف بیت کوین از آن استفاده می کند و به روشی اطلاق می شود. که در آن اثبات کار از طریق انجام یک سری محاسبات کامپیوتری پیچیده برای حل کردن مسائل ریاضیاتی سخت انجام می شود. این روش انرژی زیادی را مصرف می کند و برخی نگرانی ها درباره محیط زیست بابت این روش به وجود آمده است. از طرف دیگر الگوریتم اثبات سهام نیز وجود دارد که بر اساس آن اشخاص با داشتن مقدار مشخصی ارز می توانند تبدیل به اثبات گر شوند. اثبات گران در یک شبکه به صورت رندوم انتخاب می شوند و قابلیت ماین کردن به دست می آورند. این روشی است که جدیدا رمز ارز معروف اتریوم برگزیده است و بهینه تر و کم هزینه تر است. همچنین نگرانی های مربوط به محیط زیست نیز در آن یافت نمی شود.
ارز دیجیتال امروزه به موضوعی داغ برای علاقه مندان به بازارهای سرمایه تبدیل شده است. بسیاری افراد به خرید و فروش ارز دیجیتال برای سود آوری آن را آورده اند. شما چطور؟ آیا قصد دارید وارد این بازار شوید؟
بیتکوین از الگوریتم هشینگ SHA-256 استفاده می کند. «برنده» هر راند از هشینگ مبادلات را با خود جمع کرده و به بلاک بعدی میبرد. زیرا «برنده» به صورت رندوم انتخاب می شود، سبب می شود که همه تشویق شوند تا صادقانه در شبکه فعالیت کنند.
علت این است که رمز ارز ها طراحی غیر مرکزی دارند و بلاک چین هایی مثل شبکه های رمز ارزی نیازمند نوعی راه برای رسیدن به امنیت و اطمینان دارند. اثبات کار یکی از آن روش ها است.
بلکه بیت کوین از PoW بر اساس هشینگ SHA-256 استفاده می کند تا مبادلات خود را تایید و معتبر کند و همچنین بیت کوین های جدید را وارد محاسبه کند.
دیگر مطالب بلاگ سلام بیت برای مطالعه بیشتر شما
- ۲۰ ارز دیجیتال محبوب در بازار کریپتو
- حمله سیبیل چیست؟ آشنایی کامل با Sybil Attack
- توکن اجتماعی؛ معرفی بهترین سوشال توکن های 2022
- شبکه بلاکچین کنسرسیوم؛ درک شگفتی دیگر تکنولوژی
- آشنایی با ارزهای دیجیتالی پرداخت و آینده آنها در بازار کریپتو
- آشنایی با الگوریتم اثبات کار؛ الگوریتم مهم بلاکچین
- موج گرما ماینر های بیت کوین تگزاس را مجبور به تعطیلی کرد
- پرایوسی کوین چیست؟ معرفی بهترین ارزهای دیجیتال حریم خصوصی
