مفاهیم پایه

اثبات کار (Proof of work) الگوریتمی است که بسیاری از ارزهای دیجیتال از جمله بیت کوین و اتریوم را امن می‌کند. بیشتر ارزهای دیجیتال دارای یک نهاد مرکزی یا رهبر هستند که هر کاربر و میزان پول آنها را ردیابی می‌کند. اما هیچ رهبر دیگری مسئول رمز ارزهایی مانند بیت کوین نیست. اثبات کار الگوریتمی است که برای کار کردن این ارزها به صورت آنلاین و بدون نیاز به مداخله یک شرکت یا دولت نیاز است.

به طور مشخص‌تر الگوریتم اثبات کار مسئله خرج کردن مجدد را حل می‌کند که حل مسئله بدون نهاد متمرکز را پیچیده‌تر می‌کند. اگر کاربران بتوانند کوین‌های خود را دوباره خرج کنند، موج میشود کل عرضه دچار تورم شود، کوین‌های بقیه افراد کوچک شده و ارز غیر قابل پیش بینی و بی ارزش شود.

خرج کردن دوباره موضوعی برای تراکنش‌های آنلاین است، زیرا تکرار عملیات دیجیتال بسیار ساده است، کپی پیست یک فایل یا ارسال یک ایمیل به بیشتر از یک فرد را بی اهمیت می‌سازد. الگوریتم اثبات کار خرج کردن دوباره پول را بسیار بسیار سخت می‌کند. شبیه آن به نظر می‌رسد که اثبات شود کسی مقدار قابل توجهی از محاسبات را انجام داده است.

الگوریتم اثبات کار چگونه کار می‌کند؟

بیت کوین یک بلاک چین است، لجر اشتراکی که شامل تاریخچه‌ای از هر تراکنش بیت کوین که اتفاق افتاده است. این بلاک چین همان طور که از نامش نیز پیداست از بلاک‌ها تشکیل شده است. هر بلاک جدیدترین تراکنش‌ها را در خود نگهداری می‌کند.

اثبات کار یک بخش ضروری از افزودن بلاک‌های جدید به بلاک چین بیت کوین است. ماینرها بلاک‌ها را وارد چرخه بلاک چین می‌کنند، بازیگران این اکوسیستم که الگوریتم اثبات کار را اجرا می‌کنند. هر زمان که ماینر  اثبات کار جدیدی ارائه می‌کند (حدود ۱۰ دقیقه طول می‌کشد) یک بلاک جدید پذیرش می‌شود.

یافتن برنده اثبات کار بسیار دشوار است. تنها راهی که ماینرها می‌توانند بیت کوین به دست آورند استفاده از دستگاه‌های تخصصی و گران قیمت است. اگر ماینرها بتوانند مجموعه‌ای از محاسبات پیچیده را انجام دهند بیت کوین به دست می‌آورند. هرچه قدرت محاسبات آنها بیشتر باشد احتمال آنکه بیت کوین بیشتری به دست آورند افزایش می‌یابد.

ماینرها دقیقاً چه محاسباتی انجام می‌دهند؟ در بیت کوین ماینرها هش را حل می‌کنند که یک ورودی را به رشته  تصادفی از حروف و اعداد تبدیل می‌کند. هدف ماینرها آن است هشی ایجاد کنند که با هدف کنونی بیت کوین مطابقت داشته باشد. هش تولید شده باید صفرهای کافی در مقابل داشته باشد. احتمال به دست آوردن چندین صفر در یک ردیف بسیار ضعیف است. اما ماینرها در سراسر جهان تریلیون‌ها محاسبه این چنینی را در یک ثانیه انجام می‌دهند. بنابراین به طور میانگین ۱۰ دقیقه زمان می‌برد تا آنها به این هدف برسند.

هرکه برای اولین بار به این هدف دست پیدا کند مقداری ارز دیجیتال بیت کوین دریافت می‌کند. سپس پروتکل بیت کوین مقدار جدیدی ایجاد می‌کند که ماینرها باید آنرا هش کنند. به این ترتیب ماینرها دوباره رقابتی را برای یافتن برنده الگوریتم اثبات کار آغاز می‌کنند.

چرا ماینرها از قوانین پیروی می‌کنند؟

ماینرها پاداش بیت کوین را برای هر بلاکی که برای آن راه حل پیدا می‌کنند به دست می‌آورند. این چیزی است که در مرحله اول آنها را به سمت ماینینگ سوق می‌دهد. این پاداش پولی آنها را به سمت پیروی از قوانین هدایت و نه خرج کردن دوباره هدایت می‌کند. اگر ماینری هش را برای بلاک پیدا کند اما قوانین را شکسته و کوین را بیش از یک بار خرج کند بقیه شبکه بیت کوین آنرا رد می‌کنند. در نتیجه این ماینر تمام بیت کوین‌هایی که می‌توانست داشته باشد از دست می‌دهد . خطر از دست دادن تمام پاداش‌های بیت کوینی که به دست آمده موجب می‌شود که ماینرها به درستی رفتار کنند.

چرا الگوریتم اثبات کار نیاز است؟

هدف اثبات کار آن است که از صدور کوین اضافی توسط کاربران که متعلق به آنها نیست یا خرج کردن دوباره جلوگیری شود. اگر کاربران بتوانند کوین‌های خود را بیش از یک بار خرج کنند، می‌توانند ارز را بی ارزش کنند. در بیشتر ارزهای دیجیتال، حل این مسئله راحت است. اما در رمز ارزها نهادی مانند بانک وجود ندارد و الگوریتم اثبات کار یک راهکار ارائه می‌کند.

الگوریتم اثبات کار را چه کسی ابداع کرد؟

ساتوشی ناکاموتو (Satoshi Nakamoto) الگوریتم اثبات کار را تبداع کرد. هیچ کسی نمی‌داند ناکاموتو کیست، این نام واقعی است یا مستعار است.

مشکلات الگوریتم اثبات کار چیست؟

مشکلات الگوریتم اثبات کار عبارتند از:

مصرف انرژی بالا: بیت کوین به دلیل به کارگیری پروتکل اثبات کار انرژی بسیار زیادی مصرف می‌کند، چیزی به اندازه کشور سوئیس. مصرف انرژی آن در حال افزایش است، چراکه ماینرهای بیشتری هر روز به شبکه بیت کوین می‌پیوندند.

حمله ۵۱٪: اگر فرد یا نهادی بتواند ۵۱٪ هش ریت ماینینگ بیت کوین را در اختیار بگیرد، می‌تواند به طور موقت قوانین را زیر پا بگذارد، کوین‌ها را دوباره خرج کند و تراکنش‌ها را مسدود کند.

متمرکزسازی ماینینگ: اثبات کار ایجاد یک ارز بدون مسئولیت یک نهاد است، از این رو متمرکز نیست. اما سه استخر ماینینگ تقریباً ۵۰٪ قدرت محاسبات بیت کوین را کنترل می‌کنند. با این حال توسعه دهندگان در تلاشند تا حداقل این مسئله را حل کنند.