فهرست مطالب
ما می خواهیم در مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار، ویژگی های الگوریتم POW و نحوه کار الگوریتم POW برای شما ارائه کنیم. برای اینکه وارد دنیای ارزهای دیجیتال بشیم، به دست آوردن اطلاعاتی در مورد امنیت شبکه هایی که رمز ارزها بر اساس اون ها به وجود اومدن، لازم و مهم هست. به عبارت دیگه شاید اولین قدم برای سرمایه گذاری بر روی ارزهای دیجیتال، اطلاع پیدا کردن از نحوه کارکرد و سطح امنیت اون هاست. همچنین یکی از مهم ترین اجزای بلاک چین که امنیت دارایی ها و اعتبارسنجی تراکنش ها رو فراهم می کنه، الگوریتم های اجماع هستن. هم اکنون معروف ترین و مشهورترین الگوریتم های اجماع بلاک چین، الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام هستن که باید با نحوه کار این دو الگوریتم آشنا بشین.
هر دو الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام، مکانیسم هایی برای تایید تراکنش های انجام شده در بلاک چین، بدون نیاز به شخص ثالث یا واسطه هستن. برای اینکه بتونین اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار به دست بیارین، می تونین مقاله مرتبط با این الگوریتم رو که در سایت ایران بایننس قرار داره، مطالعه کنین. همچنین اگه جزو کاربرانی هستین که به استخراج بیت کوین علاقه دارین یا در این مورد مطالعه کردین، ممکنه با اصطلاح الگوریتم اثبات کار یا POW، آشنایی دارین. ولی برای کسانی که با این الگوریتم آشنایی ندارین، می تونیم بگیم که الگوریتم POW، یکی از الگوریتم های اجماع هست که در بازار ارزهای دیجیتال مورد استفاده قرار می گیره.
اگه می خواهین اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار به دست بیارین، توصیه می کنیم تا در ادامه این مقاله همراه ما باشین، چون قصد داریم در مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار، ویژگی های الگوریتم POW و نحوه کار الگوریتم POW برای شما ارائه کنیم. همچنین در بخشی از مقاله، مفهوم دوباره خرج کردن رو برای شما مورد بررسی قرار می دیم.
الگوریتم اجماع در بلاک چین چیست؟
با توجه به اینکه قراره در مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار برای شما ارائه کنیم، بهتره مفهوم الگوریتم اجماع در بلاک چین ها رو مورد بررسی قرار بدیم تا بتونین به راحتی توضیحاتی که در مورد الگوریتم اثبات کار برای شما می دیم رو درک کنین. در پاسخ به الگوریتم اجماع در بلاک چین چیست؟ می تونیم این جواب رو بدیم که الگوریتم اجماع روشی هست که به کمک اون همه افراد فعال در بلاک چین به یه توافق مشترک در مورد وضعیت حال حاضر دفتر توزیع شده میرسن و در اخر الگوریتم های اجماع، اعتبار رو در بلاک چین و اعتماد رو بین نودها در محیط محاسباتی توزیع شده به وجود میارن که از مزیت های الگوریتم های اجماع هست.
به عبارت دیگه الگوریتم اجماع یکی از پر کاربردترین مکانیسم های تحمل خطا هست که برای اولین بار در حوزه کامپیوتر و شبکه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین اگه بخواهیم به زبان ساده تور توضیحی در مورد الگوریتم اجماع در بلاک چین داشته باشیم، می تونیم بگیم که الگوریتم اجماع نقش موتور دوم هواپیما در شبکه بلاک چین رو داره. نکته قابل توجه این هست که شما برای اینکه خرید بیت کوین یا فروش اون رو انجام بدین، با این الگوریتم کاری ندارین، ولی اگه قصد داشته باشین تا بیت کوین رو ماین یا استخراج کنین، شما نیز به یکی از عوامل تاثیر گذار در الگوریتم اجماع در بلاک چین تبدیل میشین.
الگوریتم اجماع روشی هست که توسط اون، امکان هماهنگی و یکپارچگی کاربران یا ماشین ها در یه محیط توزیع شده به وجود میاد. همچنین این الگوریتم اطمینان حاصل می کنه که همه عوامل در مورد اتفاقات و رویدادها به توافق رسیدن، حتی اگه در این میان بعضی از عوامل هم از کار بیفتن. به عبارت دیگه سیستم باید بتونه خطاها یا مشکلات رو تحمل بکنه و همچنان به فعالیت خودش ادامه بده. همونطور که گفتیم، الگوریتم اثبات کار نیز یکی از الگوریتم های اجماع در بلاک چین هست که در ادامه به بررسی مفهوم الگوریتم اثبات کار یا الگوریتم Proof Of Work می پردازیم.
الگوریتم اثبات کار چیست؟
در پاسخ به سوال الگوریتم اثبات کار چیست؟ می تونیم این جواب رو بدیم که الگوریتم اثبات کار یا POW یکی از مکانیسم های اجماع در بلاک چین هست که برای تایید تراکنش ها، تولید بلاک و حفظ امنیت شبکه بلاک چین مورد استفاده قرار می گیره. بهتره بدونین که روش اصلی کار این الگوریتم، حل یه معمای پیچیده ریاضی هست که برای دست پیدا کردن به اون، نیروی پردازشی کامپیوتری زیادی استفاده میشه و به همین دلیل استفاده از الگوریتم Proof Of Work برق و قدرت پردازشی زیادی رو به هدر میده.
به عبارت دیگه الگوریتم اثبات کار یکی از مکانیسم های اجماع در بلاک چین هست. همچنین نکته قابل توجه این هست که بیت کوین اولین رمز ارزی بود که با کمک الگوریتم POW، تونست استخراج و به دست اوردن کوین ها بیشتر رو انجام بده و بعد از اون نیز ارز دیجیتال اتریوم و بقیه آلت کوین ها نیز از این الگوریتم استفاده کردن. بهتره بدونین که الگوریتم Proof Of Work روشی هست که در شبکه های بلاک چین، از حملات اسپم و مخرب جلوگیری می کنه و بیت کوین نیز در سال 2009 اثبات کار رو به عنوان الگوریتم مورد استفاده خودش معرفی کرد. مقاله بیت کوین چیست؟ می تونه شما رو کامل با این ارز دیجیتال آشنا کنه.
الگوریتم اثبات کار در شبکه ارز دیجیتال بیت کوین در اصل نوعی مکانیسم اجماع هست که برای تایید و اعتباربخشی به تراکنش ها و اضافی کردن بلاک های جدید به شبکه بلاک چین استفاده میشه. همچنین الگوریتم POW نوعی روشی هست که باعث به اجماع رسیدن و یا توافق بر روی چیزهایی مثل موجودی ادرس ها و ترتیب تراکنش ها در شبکه های بیت کوین و اتریوم میشه. به عبارت دیگه به دلیل وجود الگوریتم اثبات کار در بلاک چین، ماینرها با هم رقابت می کنند تا تراکنش ها رو حل کرده و به بلاک اضافی کنند. بهتره بدونین که الگوریتم Proof Of Work اولین الگوریتم اجماعی بود که منتشر شد.
تاریخچه الگوریتم POW چیست؟
نوبه این رسیده تا در این بخش از مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ به بررسی تاریخچه این الگوریتم بپردازیم. همونظور که گفتیم، الگوریتم اثبات کار اولین الگوریتم اجماع بلاک چین هست که منتشر شده و اکنون نیز اکثر ارزهای دیجیتال از این الگوریتم استفاده می کنند. بهتره بدونین که الگوریتم اثبات کار برای اولین باز توسط شخصی به اسم Dwork و Naor در سال 1993 برای جلوگیری از حمله ها به سرویس های اینترنتی و مقابله با اسپم ایمیل راه اندازی و منتشر شد. در ابتدا قرار بود الگوریتم POW جوری فعالیت بکنه که هر کی ایمیل ارسال می کنه، باید یه معمای ریاضی رو حل بکنه و پاسخ معما رو در ایمیل به عنوان اثبات کار منتشر بکنه و از طرف دیگه گیرنده ایمیل یا کسی که ایمیل رو دریافت می کنه، نیز با تایید پاسخ، ایمیل رو دریافت می کنه.
این هدف الگوریتم اثبات کار در اون زمان مورد پذیرش قرار نگرفت و کسی این الگوریتم رو قبول نکرد، ولی در سال 2009 ارز دیجیتال بیت کوین شکل جدیدی از این الگوریتم رو با عنوان الگوریتم اجماع معرفی کرد. همچنین با استفاده از الگوریتم اثبات کار، فعالان در شبکه با کمک این الگوریتم، تراکنش هایی که در یه بلوک از بلاک چین انجام میشد رو تایید کرده و بر اساس این الگوریتم، بلاک چین بیت کوین به وجود اومد. بعد از اینکه شبکه بیت کوین از این الگوریتم استفاده کرد، بقیه ارزهای دیجیتال نیز از الگوریتم POW به عنوان الگوریتم اجماع خودشون استفاده کردن.
ایده اولیه الگوریتم Proof Of Work در ابتدای دهه 90 میلادی توسط سینتیا دوورک و مونی نوار که در اون زمان در بخش تحقیقاتی کمپانی IBM کار می کردن، به عنوان یه الگوریتم برای محافظت در مقابل ایمیل های اسپم راه اندازی و منتشر شد. چند سال بعد از نیز، سیستم کار مبتنی بر این الگوریتم توسط شخصی به نام ادام بک در پروژه ای به اسم هش کش اجرا شد.
نحوه کار الگوریتم POW چگونه است؟
موضوعی که می خواهیم در این بخش از مقاله الگوریتم POW چیست؟ در موردش توضیحاتی برای شما بدیم، نحوه کار الگوریتم POW هست. همونطور که گفتیم، الگوریتم اثبات کار در شبکه ارز دیجیتال بیت کوین در اصل نوعی مکانیسم اجماع هست که برای تایید و اعتباربخشی به تراکنش ها و اضافی کردن بلاک های جدید به شبکه بلاک چین استفاده میشه. همچنین این الگوریتم امکان دستکاری در بلاک چین رو از بین می بره و به نودها اجازه میده تا نسخه های تغییر یافته رو تایید نکنن. به عبارت دیگه نودها این امکان رو دارن تا در مقدار یا تعداد هش به وجود اومده توسط الگوریتم POW رو تشخیص بدن.
نحوه کار الگوریتم POW به این صورت هست که در الگوریتم اثبات کار یا الگوریتم Proof Of Work ماینرهای ارزهای دیجیتال، با حل معادله های پیچیده ریاضی با هم رقابت دارن و زمانی که این معادله ها حل میشن، امکان تایید به وسیله بقیه ماینرها زیاد هست. به این ترتیب زمانی که یه ماینر به جواب یه معادله دست پیدا کنه، اون رو به شبکه ارسال می کنه. بهتره بدونین که پاسخ به یه معادله، هش یه بلوک هست و هنگامی که ماینری اون رو به شبکه ارسال می کنه، با تایید بقیه ماینرها در اخر بلوک تایید میشه. اینکه یه بلوک بدون این که هش درست برای اون پیدا شده باشه و وارد شبکه شده باشه، امکان پذیر نیست و چنین کاری انجام نمیشه. ماینری هم که بتونه هش درست رو پیدا بکنه، پاداش خودش رو از شبکه دریافت می کنه.
به عبارت دیگه اگه یه شبکه از الگوریتم اثبات کار استفاده کنه، یعنی برای استخراج ارز دیجیتال این شبکه، ماینرها به کمک سخت افزارهای قوی و قدرتمند خوشدون باید با هم رقابت کنند تا بتونن معادله های سخت و پیچیده ریاضی رو حل کنند. بهتره بدونین که این کار با حدس های تصادفی بی شمار توسط سخت افزارها یا ماینرها انجام میشه و اون قدر تکرار میشه تا یه ماینر جواب درست رو پیدا بکنه.
مزایای الگوریتم اثبات کار چیست؟
الگوریتم اثبات کار در شبکه ارز دیجیتال بیت کوین در اصل نوعی مکانیسم اجماع هست که برای تایید و اعتباربخشی به تراکنش ها و اضافی کردن بلاک های جدید به شبکه بلاک چین استفاده میشه همچنین بهتره بدونین که الگوریتم Proof Of Work مزایای زیادی داره که باعث شده ارزهای دیجیتال زیادی از این الگوریتم استفاده کنند. در این قسمت از مقاله در مورد مزایای الگوریتم اثبات کار صحبت میکنیم.
• جلوگیری از حملات
یکی از مزایای الگوریتم اثبات کار، جلوگیری از حملات هست. بهتره بدونین که الگوریتم POW روشی هوشمند برای جلوگیری از حمله های هک و دوباره خرج کردن هست. این این روش ماینرها ورودی هایی به دستکاه ماینر میدن و این دستگاه با توجه به توان پردازشی خودش این ورودی ها رو به خروجای های مناسب که کد هش گفته میشه، تبدیل می کنند همچنین کدهای هش هر بلوک اختصاصی هست و هش هیچ تراکنشی شبیه هم نیست. به این دلیل هک کردن رمز ارزهای مبتنی بر الگوریتم اثبات کار خیلی سخته.
• امکان استخراج
یکی دیگه از مزایای الگوریتم اثبات کار، امکان استخراج هست. بهتره بدونین ارزهای دیجیتال که از الگوریتم اثبات کار استفاده می کنند، این امکان رو به کاربران میدن تا با استفاده از ماینرها و سخت افزارها، اون ها رو ماین کنند. به عبارت دیگه ارزهای مبتنی بر الگوریتم Proof Of Work قابل استخراج هستن و افراد با تهیه دستگاه ماینر می تونن به استخراج مشغول بشن.
معایب الگوریتم اثبات کار چیست؟
درسته که الگوریتم های اجماع برای فعالیت و کار کردن شبکه بلاک چین ضروری و مهم هستن، ولی هر کدوم از این الگوریتم های مثل الگوریتم اثبات کار، مزایا و معایب خاص خودشون رو دارن که در این قسمت از مقاله الگوریتم POW چیست؟ به بررسی معایب الگوریتم اثبات کار می پردازیم.
• مصرف برق زیاد
یکی از معایب الگوریتم اثبات کار، مصرف زیادی برق هست. ماینرها برای حل مسئله بیت کوین و نتیجه به دست اوردن پاداش باید 24 ساعته و در هفت روز هفته دستگاه های خودشون رو روشن نگه دارن. همچنین با توجه به وجود استخراج کننده های زیاد، افراد به دستگاه های قوی تری نیز نیزا دارن و دستگاه های قوی تر برق زیادی رو مصرف می کنند.
• حملات 51 درصدی
یکی دیگه از معایب الگوریتم اثبات کار، حملات 51 درصدی هست. در صورتی که افراد، شرکت یا سازمانی بتونه 51 درصد از قدرت محاسباتی شبکه رو در اختیار داشته باشه، الگوریتم اجماع برای تامین امنیت کارساز نمیشه و اون شخص یا شرکت می تونه با اضافی کردن یه بلاک نامعتبر به شبکه، امنیت شبکه رو به خطر بندازه.
• تمرکزگرایی ماینینگ
یکی دیگه از معایب الگوریتم اثبات کار، تمرکزگرایی ماینینگ هست. الگوریتم اثبات کار یعنی به وجود اوردن یه رمز ارز بدون دخالت مسئول متمرکز. بنابراین این سیستم در عمل تقریبا متمرکز هست و فقط سه استخر استخراج تقریبا 50 درصد قدرت محاسباتی بیت کوین رو کنترل و مدیریت می کنه. با این وجود، توسعه دهنده به دنبال بهبود این مشکل هستن.
کاربرد الگوریتم اثبات کار چیست؟
در این بخش از مقاله الگوریتم POW چیست؟به بررسی کاربرد الگوریتم اثبات کار می پردازیم. بهتره بدونین که الگوریتم Proof Of Work در خیلی از ارزهای دیجیتال مورد استفاده قرار می گیره و معروف ترین کاربرد الگوریتم اثبات کار، در شبکه بیت کوین هست. به عبارت دیگه، ارز دیجیتال بیت کوین پایه و اساس الگوریتم اثبات کار یا POW رو برای اولین بار اجرا و معرفی کرد. علاوه بر این، الگوریتم اجماعی که در شبکه بیت کوین به کار رفته هست، هش کش یا Hashcash هست. این الگوریتم این امکان رو میده تا پیچیدگی یه معادله رو بر اساس همه قدرت شبکه تغییر بده. میانگین زمان ساخته شدن بلوک نیز 10 دقیقه هست.
ماینینگ یا استخراج فرایند ساخته شدن یه بلاک تراکنش جدید و اضافه کردن اون به بلاک چین هست. همچنین به مجموعه قوانینی که درستی فرایند ماینینگ یا استخراج رو بررسی می کنند، الگوریتم اثبات کار گفته میشه. به عبارت دیگه، یکی از انواع کاربرد الگوریتم اثبات کار، تایید درستی فرایند ماینینگ هست. همچنین الگوریتم Proof Of Work مشخص می کنه که کسایی که ظرفیت و توان بیشتری دارن، می تونن پاسه معادلات استخراج رو زودتر به دست بیارن و نتیجه پاداش حل معادله رو به دست بیارن.
فرایند استخراج یا ماینینگ به دنبال پیدا کردن راه حل یه بلاک جدید هست که شرایط رو راضی نگه کنه. همچنین پیدا کردن این راه حل به قدرت محاسباتی زیادی نیاز داره و البته پیچیدگی شبکه هم ثابت نیست و تغییر می کنه. به این ترتیب ماینری که به عنوان اولین نفر راه حل درست رو پیدا کنه، یه پاداش در قابل ارز دیجیتال مثل بیت کوین رو به دست میاره. همچنین در چنین سیستمی کسایی که رایانه ها و یا حتی دستکاه های ماینر قوی تری دارن، خیلی زود می تونن پاسخ درست رو به دست بیارن.
امنیت الگوریتم اثبات کار چگونه است؟
بعد از به دست اوردن اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار، شاید این سوال برای شما پیش بیاد که امنیت الگوریتم اثبات کار چگونه است؟ به همین منظور ما سعی می کنیم در این قسمت از مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ به بررسی امنیت الگوریتم اثبات کار بپردازیم. بهتره بدونین که ماینرها برای کاری که در شبکه بلاک چین انجام میدن، پاداش رو به صورت کوین بومی اون شبکه به دست میارن. به این ترتیب ماینرهای زیادی به استخراج ارزهای دیجیتال علاقه مند میشن و هر چقدر تعداد ماینرها یا نودهای یه شبکه بیشتر باشهه، امنیت اون نیز افزایش پیدا می کنه.
از اونجایی که ماینرها به صورت غیر متمرکز در شبکه کار می کنند. به این ترتیب غیر ممکن هست که همزمان دو بلاک معتبر ساخته بشه. همچنین اگه دو نود به طور همزمان جواب یه پازل رو به دست بیارن و اون رو در شبکه مستقر کنند، به طور موقت یه فورک به وجود میاد و بقیه ماینرها از بین این دو سازنده بلاک، یکی رو که دارای زنجیره بلندتر یا سنگین تر هست رو به عنوان زنجیره معتبر تایید می کنند. در این صورت تراکنش هایی که در زنجیره کوتاه تر یا نامعتبرتر وجود داشته باشن، ممکنه به زنجیره بلندتر منتقل بشن، ولی ممکنه این تراکنش ها رد بشن.
به عبارت دیگه هدف الگوریتم اثبات کار، گسترش زنجیره هست، به این ترتیب بلندترین زنجیره اعتبار بیشتری داره، چون کار محاسباتی زیادی بر روی اون انجام شده. همچنین در شبکه بیت کوین برای اینکه یه نود خرابکار بتونه در شبکه بلاک های مخرب ولی معتبر به وجود بیاره، باید بیشتر از 51 درصد قدرت ماینینگ شبکه رو در اختیار خودش قرار بده که این کار نیاز داره تا قدرت محاسباتی زیادی وجود داشته باشه و انرژی که صرف این حمله شده، بسیار بیشتر از درامدی هست که مهاجم به دست میاره. نکته قابل توجه این هست که هر چقدر شبکه بزرگتر باشه و کاربران بیشتری در اون حضور داشته باشن، احتمال حمله 51 درصدی به اون کمتر میشه.
چرا به الگوریتم POW نیاز داریم؟
تصور کنین یه ماینر یا استخراج کننده تصمیم می گیره تا هش یه بلاک نامعتبر با تراکنش های جعلی رو محاسبه و به بلاک چین اضافی بکنه. در این صورت شبکه اعتبار اون بلاک رو از بین میبره و ماینر عملا برق و توان محاسباتی خودش رو برای محاسبه هش هدر میده. بهتره بدونین که الگوریتم Proof Of Work ماینرها رو تشویق می کنه از قوانین پیروی کنند و به استخراج بلاک های معتبر مشغول میشن.
اگه استخراج بلاک ها به توان محاسباتی و انرژی زیادی نیاز نداشته باشه، انگیزه و علاقه ماینرها برای رفتار صادقانه در شبکه از بین میره و میزانی که شبکه به طور خودکار بلاک های حاوی تراکنش های نامعتبر رو رد می کنه، تقلب کردن و دستکاری در داده های تراکنش ها برای ماینرها نیز گرون تموم میشه.
کدام ارزهای دیجیتال از الگوریتم POW استفاده می کنند؟
همونطور که گفتیم، راه اندازی و به وجود اومدن ارز دیجیتال بیت کوین در سال 2009 نشون داد که الگوریتم اثبات کار یه مکانیسم اجماع امن و مناسب برای ارزهای دیجیتال هست. همچنین بهتره بدونین که این الگوریتم در زمان نوشتن این مقاله رایج ترین مکانیسم اجماع مورد استفاده توسط رمز ارز هاست.
بیت کوین و اتریوم نیز دو ارز دیجیتال بزرگ بازار، دوج کوین، لایت کوین و مونرو نیز از بقیه ارزهای دیجیتال هستن که از الگوریتم Proof Of Work استفاده می کنند. نکته قابل توجه این هست که اتریوم با بروزرسانی اتریوم 2.0 در حال مهاجرت از الگوریتم اثبات کار به اثبات سهام هست و بعد از اینکه اتریوم 2 عرضه بازار شد، بر روی الگوریتم اثبات سهام فعالیت می کنه. مقاله الگوریتم اثبات سهام چیست؟ شما رو بطور کامل با این نوع الگوریتم اجماع اشنا می کنه.
جمع بندی و نتیجه:
ما سعی کردیم در این بخش از سلسله مقالات عمومی صرافی ارز دیجیتال ایران بایننس به بررسی این موضوع بپردازیم که الگوریتم POW چیست؟ و اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار، مزایای الگوریتم اثبات کار، معایب الگوریتم اثبات کار و نحوه کار الگوریتم POW برای شما ارائه کنیم. الگوریتم اثبات کار در شبکه ارز دیجیتال بیت کوین در اصل نوعی مکانیسم اجماع هست که برای تایید و اعتباربخشی به تراکنش ها و اضافی کردن بلاک های جدید به شبکه بلاک چین استفاده میشه. همچنین گفتیم که الگوریتم اثبات کار بعد از راه اندازی شبکه بیت کوین در سال 2009 معرفی شد و تا قبل از این مورد پذیرش قرار نگرفته بود.
