الگوریتم اثبات کار چیست؟ (بررسی الگوریتم POW)

• 22:08 1403-08-30
• زمان مطالعه: 8 دقیقه

ما می خواهیم در مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار یا الگوریتم POW و امنیت الگوریتم اثبات کار برای شما ارائه کنیم. همونطور که می دونین بازار مالی ارزهای دیجیتال یکی از مهم ترین و پرسودترین بازارهای مالی برای کاربران هست و به این دلیل شناخت الگوریتم های بلاک چین می تونه به کاربران بازار رمز ارزها برای شناخت بیشتر بستر بلاک چین و همچنین به استراتژی های معاملاتی فرد کمک کنه. علاوه بر این بهتره بدونین که یکی از مهم ترین ویژگی های بلاک چین، امنیت و غیر متمرکز بودن این فناوری هست.
بهتره بدونین که مفهوم غیر متمرکز بودن در دنیای کامپیوتر به عبارت ساده تر یعنی هر نوع اطلاعات در یه سرور مرکزی ذخیره و پردازش نمیشن، چون همه اطلاعات اون ها در چندین کامپیوتر ذخیره و نگهداری میشن و به عبارت دیگه یعنی هر کامپیوتر می تونه یه سرور باشه. همچنین نکته قابل توجه این هست که به این سرورهای ذخیره اطلاعات، گره یا نود میگن. علاوه بر این، هنگامی که شما برای شخص دیگه ای در بانک تراکنش انجام میدین، سیستم بانکی با استفاده از سرویس هایی که به اون اعتماد داره و خودش راه اندازی کرده، تراکنش شما رو تایید می کنه، که در اینجا نیاز به اثبات سهام یا اثبات کار نیست.
شاید اولین روش برای سرمایه گذاری بر روی ارزهای دیجیتال، اطلاع پیدا کردن از نحوه کارکرد و میزان امنیت اون باشه. همچنین یکی از اصلی ترین اجزای شبکه های بلاک چین که تامین امنیت دارایی ها و اعتبارسنجی تراکنش ها رو امکان پذیر می کنه، مکانیسم های اجماع هستن که در مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ به بررسی الگوریتم POW و امنیت الگوریتم اثبات کار بپردازیم. پس در ادامه این بخش از آموزش ارز دیجیتال ارزسنج همراه ما باشین تا اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار به دست بیارن.

الگوریتم اثبات کار چیست؟

در پاسخ به سوال الگوریتم اثبات کار چیست؟ می تونیم این جواب رو بدیم که الگوریتم اثبات کار یا الگوریتم POW روشی هست برای جلوگیری از دوباره خرج کردن. بهتره بدونین که خیلی از رمز ارزهای بازار کریپتوکارنسی از الگوریتم POW به عنوان الگوریتم اجماع استفاده می کنند. همچنین الگوریتم اثبات کار اولین الگوریتم اجماعی بود که راه اندازی و تاسیس شد و تا الان نیز کاربردهای زیادی داره. اگر چه این الگوریتم توسط شخصی به نام ساتوشی ناکاموتو معرفی شد، ولی این الگوریتم از مدت ها قبل نیز وجود داشت.
به عبارت دیگه الگوریتم اثبات کار یا الگوریتم POW روشی برای تایید تراکنش ها در شبکه های غیر متمرکز هست که بهش استخراج یا ماینینگ گفته میشه. در الگوریتم اثبات کار افراد داوطلب می تونن قدرت پردازش سخت افزار کامپیوتر خودشون رو به شبکه یه ارز دیجیتال مثل بیت کوین اختصاص بدن و با کمک به تایید تراکنش ها از شبکه پاداش به دست بیارن. همچنین الگوریتم POW شکلی از روش اثبات با دانش صفر رمزنگاری شده هست که یه طرف اون به طرف دیگه ثابت می کنه که محاسبات خاص و مورد نیاز رو انجام داده. به این ترتیب تایید کننده ها نیز در مقابل، این کار رو با حداقل تلاش تایید می کنند.
الگوریتم اثبات کار از جمله الگوریتم های اجماع شبکه های بلاک چین هست که در تعدادی از رمز ارزهای موجود مثل بیت کوین مورد استفاده قرار می گیره. همچنین بهتره بدونین که مفهوم پایه ای الگوریتم POW در سال 1993 و برای مقابله با حمله ها به سرویس های اینترنتی راه اندازی شد ولی هیچ وقت به مرحله اجرا نرسید. در اخر در سال 2009 در شبکه بلاک چین ارز دیجیتال بیت کوین، شکل تازه ای از الگوریتم اثبات کار برای استفاده در قالب الگوریتم اجماع معرفی شد.

دوباره خرج کردن چیست؟

در این قسمت از مقاله الگوریتم اثبات کار چیست؟ به بررسی مفهوم دوباره خرج کردن می پردازیم. دوباره خرج کردن یا Double Spending فرایند انجام دوباره پرداخت با واحد ارزش دیجیتال یکسان هست، چون داده های دیجیتال به راحتی قابل کپی کردن و تولید مجدد هستن. عدم توانایی در جلوگیری از دوباره خرج کردن نیز دلیل اصلی ناموفق بودن طرح های پول های الکترونیکی و دیجیتال قبل از پیدایش بیت کوین بود تا زمانی که بیت کوین با یه راه حل برای حل این مشکل ظاهر شد. همچنین اگه بخواهیم به زبان ساده تر مفهوم دوباره خرج کردن رو توضیح بدیم، می تونیم بگیم که دوباره خرج کردن یعنی فرایند انجام دو پرداخت با ارز یا بودجه یکسان برای فریب گیرنده اون هست.
دوباره خرج کردن یا Double Spend یکی از انواع روش های کلاهبرداری در ارزهای دیجیتال هست که تنها به دنیای رمز ارزها مربوط میشه و به موقعیتی اشاره می کنه که یه واحد یکسان از دارایی های دیجیتال بیش از یه بار خرج میشن. این کار نیز به خاطر راحتی در توزیع فایل های دیجیتال اتفاق می افته که این نگرانی رو در دنیای ارز دیجیتال به کاری طبیعی تبدیل کرده. البته این قضیه تا زمانی که هنوز بلاک چین به وجود نیومده بود، صدق می کرد ولی با پیدایش بلاک چین و نظارت اون به تراکنش های ارز دیجیتال، این مشکلات تا حدودی برطرف شدن.
فرایند دوباره خرج کردن شاید هیچ وقت از بین نره، ولی هر مرحله باعث افزایش مقاومت شبکه در برابر حمله های با این شکل میشه. به همین دلیل بارها توصیه شده تا زمانی که مبلغ رو در کیف پول خودتون دریافت نکردین، هیچ تراکنشی رو نپذیرین و طبق گفته کارشناسان فقط با ارزهای دیجیتال کار کنین که هش ریت بالاتری دارن و قدرت شبکه در اون ها غیر متمرکز و توزیع شده هست. همونطور که گفتیم، در الگوریتم اثبات کار هدف اینه که با فرایند دوباره خرج کردن جلوگیری بکنه که در ادامه به نحوه انجام این کار می پردازیم.

نحوه کار الگوریتم اثبات کار:

نوبت این رسیده تا در این قسمت از مقاله الگوریتم POW چیست؟ به بررسی نحوه کار الگوریتم Proof Of Work بپردازیم. بهتره بدونین که اگه شبکه ای از الگوریتم POW استفاده بکنه به این معنی هست که برای استخراج ارز دیجیتال این شبکه، ماینرها یا استخراج کننده به کمک سخت افزارهای قدرتمند خودشون باید با هم رقابت کرده تا بتونن مسئله های سخت و پیچیده ریاضی رو حل کنند. نکته قابل توجه این هست که این کار نیز با انجام حدس های تصادفی زیاد و بی شمار توسط سخت افزارهای ماینینگ انجام میشه و اونقدر تکرار میشه تا یه ماینر به جواب درست برسه.
ماینرها بعد از اینکه تونستن با حدس زدن های زیادی که انجام دادن، جواب معادله ریاضی رو پیدا کردن، می تونن تا بلاک مربوطه رو به وجود بیارن و به شبکه منتقل کنند. همچنین بعد از این مرحله نیز بقیه ماینرها پاسخ داده شده توسط ماینر قبلی رو بررسی و تایید می کنند و در اخر بلوک درست شده تایید و به شبکه اضافی میشه. همچنین ماینری که در اول به جواب درست دست پیدا کنه، به عنوان پاداش کوین شبکه رو نیز به دست میاره.
اگه بخواهیم نحوه کار الگوریتم اثبات کار رو توضیح بدیم، می تونیم بگیم که در الگوریتم POW استخراج کننده های ارزهای دیجیتال با حل کردن معادله های پیچیده با همدیگه رقابت دارن. همچنین زمانی که این معادله ها حل میشن، امکان تایید اون توسط بقیه بسیار زیاد هست. به همین دلیل زمانی که یه ماینر به پاسخ یه معما دسترسی پیدا کنه، اون رو به شبکه ارسال می کنه. در اصل پاسخ به سوال یه معما هش یه بلوک هست و زمانی که ماینری اون رو به شبکه ارسال کنه، با تایید بقیه ماینرها در اخر بلوک تایید میشه. در اخر ماینری هم که بتونه جواب معما یا هش درست رو پیدا کنه، می تونه پاداش رو به صورت توکن اون شبکه به دست بیاره.

تاریخچه الگوریتم Proof Of Work:

موضوعی که می خواهیم در این قسمت از مقاله الگوریتم POW چیست؟ صحبت کنیم، در مورد تاریخچه الگوریتم Proof Of Work هست. بهتره بدونین که الگوریتم اثبات کار در سال 1993 توسط شخص هایی به اسم های تون سینتیا و مونی نائور راه اندازی شد و روشی برای جلوگیری از خدمات یا حمله های DOS و سوء استفاده هایی مثل اسپم کردن بر روی یه شبکه بود. حمله DOS نیز نوعی حمله سایبری هست که در اون مهاجم به دنبال ایجاد مشکل برای استفاده کاربران از یه شبکه یا دستگاه متصل به اینترنت هست.
به عبارت دیگه ایده ای اولیه الگوریتم POW در سال 1993 توسط Cynthia Dwork و Moni Naor که در اون زمان در بخش تحقیقات کمپانی IBM فعالیت داشتن، به عنوان یه الگوریتم برای محافظت در مقابل ایمیل های اسپم راه اندازی شد. همچنین چند سال بعد نیز در سال 1997 سیستم کاری مبتنی بر این الگوریتم توسط شخصی به نام ادام بک در پروژه ای به نام هش کش اجرا شد. این پروژه نیز با هدف مقابله با ایمیل های اسپم راه اندازی شده بود که قبلا نیز در روش های رمزنگاری استفاده میشد و در حال حاضر در بلاک چین بیت کوین کاربرد داره.
بهتره بدونین که الگوریتم اثبات کار به این صورت کار کنه که اگه کسی که ایمیل ارسال می کرد باید یه معمای ریاضی رو حل می کرد و پاسخ معما رو در ایمیل به عنوان اثبات انجام کار عرضه می کرد و از طرف دیگه گیرنده ایمیل، فقط با تایید پاسخ، ایمیل رو دریافت می کرد. همچنین بهتره بدونین که ایده الگوریتم اثبات کار در اون زمان مورد پذیرش قرار نگرفت ولی در سال 2009 بیت کوین شکل جدید از این سیستم رو اعلام کرد. علاوه بر این، به کمک این الگوریتم، فعالان در شبکه با استفاده از الگوریتم Proof Of Work تراکنش هایی که در یه بلاک چین انجام میشد رو تایید کرده و بر اساس این الگوریتم شبکه بیت کوین شکل گرفت.

امنیت الگوریتم اثبات کار:

در این بخش از مقاله الگوریتم POW چیست؟ به بررسی امنیت الگوریتم اثبات کار می پردازیم. بهتره بدونین که دستکاری اطلاعات یه بلاک باعث میشه تا مقدار هش تغییر کنه و اعتبارش از دست بره. به این ترتیب اگه کاربری بخواد داده های یه بلاک رو تغییر بده باید هش همه بلاک های شبکه رو از اول استخراج کنه. نکته قابل توجه این هست که شبکه بیت کوین سختی استخراج یا ماینینگ رو جوری تنظیم می کنه که زمان محاسبه هش هر بلاک، 10 دقیقه زمان نیاز داشته باشه. این کار نیز با طولانی کردن زمان محاسبه مقدار هش جدید همه بلاک های شبکه در صورت داشتن هش ریت کافی، دستکاری در اطلاعات رو بسیار سخت می کنه.
یکی از ویژگی های الگوریتم اثبات کار این هست که تقلب کردن در این الگوریتم برای کاربران گرون تموم میشه، در حالی که به روش درست کار کردن در این الگوریتم بسیار سود ده هست. بنابراین هر ماینری که بخواد منطقی کار کنه و به دنبال برگشت سرمایه باشه، جوری رفتار می کنه که درامدش رو تضمین بکنه. همچنین از طرف دیگه هدف الگوریتم اثبات کار، گسترش زنجیره هست. چون زنجیره ای که طولانی باشه به عنوان معتبرترین زنجیره پذیرفته میشه، به این دلیل که بیشترین کار محاسباتی رو انجام داده.
اانجام دادن تقلب در روش الگوریتم اثبات کار، تقریبا غیر ممکنه و دلیلش هم این هست که یه ماینر خراب کار باید همیشه جواب معما رو سریع پیدا کنه و اون به اصطلاح ماین کنه. همچنین برای ایجاد پیوسته بلاک های مخرب و دستکاری شده و در عین حال معتبر، به بیش از 51 درصد از قدرت استخراج یا هش ریت نیاز هست تا بشه بقیه رو شکست داد. این کار نیز به حمله 51 درصدی معروف هست و برای این که این مقدار کار انجام بشه، به قدرت محاسباتی زیادی نیاز هست.

چرای از الگوریتم POW در بیت کوین استفاده می شود؟

در ارزهای دیجیتال رمز پایه مبتنی بر بلاک چین های عمومی، الگوریتم POW به عنوان مکانیسمی برای جلوگیری از بازیگران مخرب در ایجاد و افزودن بلاک به بلاک چین مورد استفاده قرار می گیره. همچنین بدون الگوریتم اثبات کار، هر کسی می تونه بلاک چین رو به سلیقه خودش مرتب بکنه و بلاک های قدیمی رو به خواسته خودش بازنویسی بکنه. در اینجاست که الگوریتم اثبات کار به کمک بلاک چین میاد. علاوه بر این، انگیزه برای ماینرها پاداش بلاک و هزینه تراکنش هاست. یعنی هربار که اون ها بلاکی رو به وجود میارن، با توجه به استاندارد شبکه پاداش به دست میارن.

جمع بندی و نتیجه:

ما سعی کردیم در مقاله الگوریتم POW چیست؟ اطلاعاتی در مورد الگوریتم اثبات کار یا الگوریتم Proof Of Work برای شما ارائه کنیم. همونطور که گفتیم، الگوریتم اثبات کار یا الگوریتم POW روشی برای تایید تراکنش ها در شبکه های غیر متمرکز هست که بهش استخراج ارز دیجیتال یا ماینینگ گفته میشه. همچنین با خوندن این مقاله اطلاعاتی در مورد امنیت الگوریتم اثبات کار و تاریخچه الگوریتم POW نیز به دست میارین.