شرحٌ لإثبات العمل

  • Andrew Tar
  • 2018 يناير 19
شرحٌ لإثبات العمل

Cointelegraph

1.

ما هو إثبات العمل؟

إثبات العمل، أو PoW، هي خوارزمية الإجماع الأصلية في أي شبكة بلوكتشين.

حيث يتم استخدام هذه الخوارزمية لتأكيد المعاملات وإنتاج كتل جديدة للسلسلة. ومع إثبات العمل، يتنافس القائمين بالتعدين مع بعضهم البعض لاستكمال المعاملات على الشبكة والحصول على مكافأة.

ففي أي شبكة يقوم المستخدمون بإرسال توكنات لبعضهم البعض. ويجمع دفتر حسابات لامركزي جميع تلك المعاملات في كتل. ومع ذلك، ينبغي توخي الحذر لتأكيد المعاملات وترتيب الكتل.

وتقع هذه المسؤولية على العقد الخاصة التي تسمى المعدنين، ويُطلق على العملية اسم "التعدين".

وتتمثل مبادئ العمل الرئيسية في لغز رياضي معقدة وإمكانية لإثبات الحل بسهولة.

PoW

2.

ماذا نعني بمصطلح "لغز رياضي؟"

هي مسألة تتطلب الكثير من القوة الحسابية لحلها.

وهناك الكثير منها، على سبيل المثال:

  • وظيفة التجزئة (هاش)، أو كيفية العثور على المدخلات من خلال معرفة الناتج.
  • تحليل عوامل الأعداد الصحيحة، وبعبارة أخرى، كيفية تقديم عدد على أنه ناتج ضرب رقمين آخرين.
  • بروتوكول لغز الجولة الإرشادية. إذا كان الخادم يشتبه في حدوث هجوم لحجب الخدمة، فإنه يتطلب حساب دالات هاش، لبعض العقد في ترتيب محدد. وفي هذه الحالة، تكون المشكلة هي "كيفية العثور على سلسلة من قيم دالات الهاش".

والجواب على مشكلة إثبات العمل أو المعادلة الرياضية يسمى تجزئة أو "هاش".

ومع نمو الشبكة، فإنها تواجه المزيد والمزيد من الصعوبات. وتحتاج الخوارزميات إلى المزيد من قوة التجزئة لحلها. لذا يعتبر تعقيد المهمة مسألة حساسة.

3.

كيف ذلك؟

العمل الدقيق وسرعة نظام بلوكتشين تعتمد على ذلك.

ولكن المشكلة يجب ألا تكون معقدة للغاية. فإذا كان الأمر كذلك، يستغرق توليد الكتلة الكثير من الوقت. وتصبح المعاملات عالقة دون تنفيذ، ونتيجة لذلك يصير سير العمل معلقًا لبعض الوقت. وإذا لم يمكن حل المشكلة في إطار زمني محدد، فسيكون توليد كتلة من المعجزات.

ولكن إذا كانت المشكلة سهلة للغاية، فإن هذا يجعلها عرضة لأوجه الضعف وهجمات حجب الخدمة والاختراقات.

والحل يحتاج إلى التحقق بسهولة. وإلا فإن كل عقدة لن تكون قادرة على تحليل إذا ما كانت الحسابات صحيحة.

ومن ثم سيكون عليك الثقة بالعقد الأخرى مما ينتهك واحدة من أهم سمات بلوكتشين - الشفافية.

4.

كيف يتم تنفيذ هذه الخوارزمية في بلوكاشين؟

يقوم المعدّنون بحل اللغز وتشكيل كتلة جديدة وتأكيد المعاملات.

ويعتمد مدى تعقيد اللغز على عدد المستخدمين والطاقة الحالية وتحميل الشبكة. ويحتوي تجزئة كل كتلة على تجزئة الكتلة السابقة، مما يزيد من الأمان ويمنع أي انتهاك للكتل.

Block n

فإذا تمكن أي شخصٍ من القائمين بالتعدين من حل اللغز، يتم تشكيل كتلة جديدة. ويتم وضع المعاملات في هذه الكتلة وتعتبر مؤكدة.

Puzzle

5.

وأين يتم تنفيذ إثبات العمل عادةً؟

يستخدم إثبات العمل في الكثير من العملات الرقمية.

والتطبيق الأكثر شهرة لإثبات العمل هو بيتكوين. حيث كانت بيتكوين هي من وضع الأساس لهذا النوع من الإجماع. واللغز هو نظام "هاش كاش". وتتيح هذه الخوارزمية تغيير تعقيد اللغز على أساس القوة الإجمالية للشبكة. ويبلغ متوسط ​​وقت تشكيل الكتلة ١٠ دقائق. ويكون لدى العملات الرقمية القائمة على بيتكوين، مثل لايتكوين، نظامٌ مماثل.

من المشاريع الكبرى الأخرى التي تستخدم إثبات العمل تأتي إيثريوم. وبالنظر إلى أن ما يقرب من ثلاثة من أربعة مشاريع يتم تنفيذها على منصة إيثريوم، فإنه من الآمن القول إن غالبية تطبيقات بلوكتشين تستخدم نموذج إجماع "إثبات العمل".

6.

لماذا نستخدم خوارزمية إجماع "إثبات العمل" في المقام الأول؟

الفوائد الرئيسية هي مكافحة هجمات حجب الخدمة والتأثير المنخفض للإمكانيات المعنية بالتعدين.

الدفاع ضد هجمات حجب الخدمة.  يفرض نظام إثبات العمل بعض القيود على الإجراءات في الشبكة. وهي تحتاج إلى الكثير من الجهود لتنفيذها. حيث يتطلب الهجوم الفعال الكثير من القوة الحسابية والكثير من الوقت للقيام بالحسابات. ولذلك، يكون الهجوم ممكنًا ولكنه عديم الفائدة إلى حدٍ ما لأن التكاليف تكون مرتفعة للغاية.

إمكانيات التعدين. لا يهم كم من المال لديك في محفظتك. ما يهم هو امتلاك قوة حسابية كبيرة لحل الألغاز وتشكيل كتل جديدة. وبالتالي، فإن أصحاب المبالغ الضخمة من المال لا يكونوا مسؤولين عن اتخاذ القرارات للشبكة بأكملها.

7.

هل يوجد أي عيوب في خوارزمية إجماع إثبات العمل؟

العوائق الرئيسية هي النفقات الضخمة و"عدم جدوى" الحسابات وهجوم الـ ٥١ بالمئة.

النفقات الضخمة. يتطلب التعدين أجهزة كمبيوتر عالية التخصص لتشغيل الخوارزميات المعقدة. وقد أصبحت التكاليف هائلة للغاية لدرجة أن التعدين صار متاحًا فقط لمجموعات تعدين خاصة. وتستهلك هذه الآلات المتخصصة كميات كبيرة من الطاقة للتشغيل مما يؤدي إلى زيادة التكاليف. وتهدد التكاليف الكبيرة مركزية النظام. ومن السهل أن نرى ذلك في حالة بيتكوين.

Chart

"عدم جدوى" الحسابات. يقوم المعدنون بالكثير من العمل لتوليد الكتل وهم يستهلكون الكثير من الطاقة. ومع ذلك، فإن حساباتهم لا تنطبق في أي مكان آخر. فهم يضمنون أمن الشبكة ولكن لا يمكن تطبيق ذلك على الأعمال التجارية أو العلوم أو أي مجال آخر.

8.

ما هو هجوم الـ ٥١٪ هذا؟

هجوم الـ ٥١ في المئة، أو هجوم الأغلبية، هو حالة يقوم فيها مستخدم أو مجموعة من المستخدمين بالسيطرة على غالبية طاقة التعدين.

حيث يحصل المهاجمون على ما يكفي من القوة للسيطرة على معظم الأحداث في الشبكة.

ويمكنهم احتكار توليد الكتل الجديدة والحصول على المكافآت لأنهم قادرون على منع المعدنين الآخرين من استكمال الكتل.

ويمكنهم كذلك عكس المعاملات.

دعونا نفترض أن أليس أرسلت إلى بوب بعض المال باستخدام بلوكتشين. وتشارك أليس في حالة هجوم الـ ٥١ في المئة، بينما بوب ليس كذلك. ويتم وضع هذه المعاملة في الكتلة. لكن المهاجمين لا يسمحون بتحويل الأموال. وهناك انقسام يحدث في السلسلة.

Miners

وعلاوة على ذلك، ينضم المعدنون إلى أحد نواتج الانقسام. ولأنهم يمتلكون أغلبية القوة الحسابية، فإن سلسلتهم تحتوي على المزيد من الكتل.

Miners

وفي الشبكة، الفرع الذي يستمر أطول هو ما يبقى، والأقصر يتم رفضه. وبالتالي فإن المعاملة بين أليس وبوب لا تتم. ولا يحصل بوب على المال.

Miners

وباتباع هذه الخطوات، يمكن للمهاجمين عكس المعاملات.

ولا يُعد هجوم الـ ٥١ في المئة خيارًا مربحًا. حيث يتطلب قدرًا هائلًا من قوة التعدين. وبمجرد أن تُكشف للجمهور، تعتبر الشبكة مخترقة، الأمر الذي يؤدي إلى خروج المستخدمين. وسيؤدي هذا في النهاية إلى انخفاض سعر العملات الرقمية. وبالتالي تفقد الأموال قيمتها.