ما هو دليل العمل؟ وكيف يعمل؟
مقدمة
يقوم عمال مناجم البيتكوين بجمع وبث المعاملات في كتلة والتحقق من صحتها. ثم يقومون بتطبيق وظيفة تجزئة التشفير لرأس الكتلة السابقة على الكتلة الجديدة. أخيرًا ، يحاولون حل مشكلة إثبات العمل. اعتمد ساتوشي ناكاموتو آلية إجماع لإثبات العمل (PoW) لحل مشكلة الجنرالات البيزنطيين ، وإنشاء بروتوكول شفاف وموضوعي.
ما هو إثبات العمل (PoW)؟
إثبات العمل هو دليل حرفي على أن العمل قد تم للتحقق من صحة معاملات الشبكة وإنشاء بيتكوين جديد. إنها آلية وخوارزمية الإجماع التي تستخدم قوة الحوسبة للتحقق من المعاملات وإضافتها إلى Bitcoin blockchain. تسمح هذه الآلية بالثقة في شبكة البيتكوين وتظل لامركزية.
تعمل PoW على حل مشاكل الجنرالات البيزنطيين ، والتي قد تعطل نظام الكمبيوتر الموزع لأسباب مختلفة ، ليس فقط بسبب الطبيعة الخبيثة ، ولكن ربما يكون هناك عيب في البرامج ، أو عطل في الأجهزة ، أو هجوم جيد التنسيق من قبل فاعل سيئ. يمكن أن تكون جميعها صعوبات تمنع العقد من الوصول إلى توافق في الآراء بشأن الشبكات الموزعة.
مشكلة الجنرالات البيزنطيين شائعة فقط في الأنظمة اللامركزية ، حيث يصعب التوصل إلى اتفاق.
تعمل Bitcoin على حل مشكلة الجنرالات البيزنطيين من خلال توفير طريقة للتواصل ونقل القيمة بأمان دون الحاجة إلى الثقة ببعضهم البعض من خلال شبكة من العقد التي تتفق على الحقيقة قبل أن يتم ختمها بالطابع الزمني. بمجرد تسجيل عقدة واحدة للمعاملة ، يتم نشر نسخة إلى جميع العقد الأخرى في الشبكة. تم إنشاء إثبات العمل لتحقيق هذا الهدف.
لماذا إثبات العمل مهم؟
غالبًا ما يُساء فهم إثبات العمل أو التقليل من شأنه ، حيث يعتبره الكثيرون جهدًا ضائعًا في تصميم نظام سيئ ؛ يزعمون أن الدخول في معاملة على أي دفتر أستاذ رقمي آخر يمكن أن يتم على الفور وبدون أي جهد. هذا هو السبب في أن إثبات العمل ضروري لأمان دفتر الأستاذ وكيف يمنع أي طرف من المساومة عليه. ومع ذلك ، لا يُهدر الجهد إذا مكّن الشبكة من أن تكون بديلاً للنظام النقدي الحالي وعيوبه المختلفة.
تكمن أهمية إثبات العمل في قدرته على العمل كمصروف ملموس لتوليد البيتكوين والحفاظ على مصداقيتها. سيكون من المبالغة تنفيذ هجوم بنسبة 51٪ على شبكة Bitcoin بهدف إنشاء عملات مزيفة أو تنفيذ معاملات Bitcoin خادعة. إذا حاول أي كيان اختراق شبكة Bitcoin ، فسيتعين عليه إعادة جميع إثباتات العمل السابقة بسرعة كافية لتجاوز إثبات الشبكة المستمر للعمل. لهذا السبب ، تتميز Bitcoin بخصائص تكلفة غير قابلة للتزوير وهي غير قابلة للتغيير لأنه يكاد يكون من المستحيل تغيير المعاملات المؤكدة.
للحفاظ على الاستقرار في نظام إثبات العمل ، نفذ ناكاموتو حلاً بسيطًا ولكنه عبقري يُشار إليه باسم خوارزمية تعديل الصعوبة ، والتي تنظم مستوى صعوبة اكتشاف كتلة جديدة كل 10 دقائق. هذا أمر بالغ الأهمية لمنع اكتشاف الكتل الجديدة من الحدوث بسرعة كبيرة حيث ينضم المزيد من عمال المناجم إلى الشبكة. كما أنه يضمن ألا تصبح عملية التعدين بطيئة للغاية إذا انخفض نشاط التعدين.
إثبات العمل مقابل إثبات الحصة
لقد رأينا كيف أن إثبات العمل هو استخدام جيد للطاقة لتأمين Bitcoin مع إجبار الجميع على الالتزام بنفس القواعد الثابتة ، بما في ذلك حظر إصدار المزيد من البيتكوين لزيادة العرض.
إن الاختلاف الأمني بين آليتي التوافق له أهمية كبيرة. يتطلب إثبات العمل استهلاك الطاقة لضمان احتفاظ Bitcoin بمكانتها كأكثر الشبكات أمانًا في جميع أنحاء العالم ، في حين أن إثبات الحصة (PoS) لا يحل مشكلة التداخل المحتمل من الكيانات الخبيثة. بدلاً من ذلك ، تضحي PoS بالأمان من أجل قابلية التوسع ، مما يجعلها بلوكشين أسرع ، وإن كان لا يمكن الوثوق به. إن آلية إجماع إثبات العمل الخاصة ببيتكوين باهظة الثمن ، وهي تحفز المشاركين على نشر معلومات صادقة فقط.
إثبات الحصة هو آلية الإجماع لمعظم العملات الرقمية وأسهم العملات الرقمية وغيرها من مخططات Ponzi التي يتم تسويقها كبدائل لعملة البيتكوين. تعمل آلية الإجماع الخاصة بها من خلال “Staking” ، والتي تتطلب من المستثمرين قفل الرموز المميزة للبروتوكول المختار في النظام بحيث لا يمكن إنفاق الرمز المميز. ومع ذلك ، فكلما زاد عدد الرموز المميزة المكدسة ، زادت فرصة التحقق من كتلة المعاملات.
بالنظر إلى أن معظم رموز altcoin يتم إصدارها إلى المطلعين والمطورين قبل أن تصبح متاحة للجمهور ، فمن السهل معرفة مدى ضعف تصميم اللامركزية في شبكات إثبات الحصة.
يتم تمييز الاختلافات الأساسية بين الآليتين هنا:
إثبات العمل
- يتم إجراء التحقق من قبل شبكة من عمال المناجم
- تستخدم الطبيعة التنافسية الكثير من الطاقة والقوة الحسابية لتحديد احتمال العثور على كتلة جديدة
- إثبات العمل له تكلفة مادية حقيقية للإنتاج ، مما يعزل الشبكة عن الهجوم
- هناك ميزة اقتصادية وبيئية لإثبات العمل
إثبات الحصة
- يتم التحقق من صحة من قبل المشاركين الذين يقدمون الرموز المميزة الخاصة بهم كضمان
- يتم استخدام طاقة أقل ، لكن مقدار الرهان أو عدد العملات يحدد احتمال التحقق من صحة كتلة جديدة
- إثبات الحصة ليس له تكلفة إنتاج في العالم الحقيقي ، مما يجعل الشبكة عرضة للهجوم
- لا توجد ميزة بيئية لإثبات الحصة
في إثبات الحصة ، من السهل الحصول على حصة بنسبة 51٪ ثم تغيير قواعد البروتوكول لمصلحة الفرد ، ومن السهل نسبيًا فرض رقابة على مشاركة الشبكة ونشاطها ، مثل رفض معاملات شخص أو كيان من خلال عدم تضمينها.
كيف يعمل إثبات العمل
كان إثبات العمل قابلاً للتحقيق مسبقًا باستخدام وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات معالجة الرسوم (GPUs). ومع ذلك ، نظرًا للكمية الهائلة من الكهرباء المطلوبة ، يمكن الآن تنفيذها فقط باستخدام أجهزة كمبيوتر متخصصة يديرها عمال المناجم ، والمعروفة باسم الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) ، والتي تعمل على إدخال بيانات المعاملات ، والمعلومات من رأس الكتلة السابق ، و رقم عشوائي (nonce) لتخمين نتيجة وظائف التجزئة.
وظائف التجزئة هي وظائف رياضية. في Bitcoin ، SHA-256 هي خوارزمية دالة التجزئة التي تحول بيانات الإدخال – أي شيء يمكن تمثيله في الآحاد والأصفار – إلى الناتج ، سلسلة من 64 حرفًا ، والتي ستكون فريدة ومرتبطة تمامًا ببيانات الإدخال.
من خلال طريقة عملها ، من المستحيل معرفة ناتج ناتج من مدخلات مرئية للجمهور بخلاف التخمين السريع المكلف الناتج عن ASIC.
من ناحية أخرى ، يريد عمال المناجم تحسين عملهم. لكي تكون مربحة ، يجب عليهم زيادة عدد التجزئة (أو التخمينات) في الثانية التي يمكن أن تنتجها أجهزتهم أثناء استخدام مصدر الطاقة الأرخص والأكثر موثوقية.
يجعل تعديل صعوبة Bitcoin التعدين صناعة أكثر تنافسية. بعبارات بسيطة ، يشبه إثبات العمل شراء تذاكر اليانصيب بسحب جائزة كل 10 دقائق. كلما زاد عدد التذاكر التي تشتريها ، زادت احتمالية الفوز باليانصيب. وفقًا لمصطلحات ASIC ، يمكن أن يعمل Bitmain Antminer S19j Pro بسرعة 104TH / ثانية ، وهو ما يعني أساسًا 104 تريليون تخمين أو تذكرة في الثانية.
بسبب المنافسة المتزايدة ، أصبح من الصعب على عمال المناجم الفرديين أو الفرديين تعدين البيتكوين منذ عام 2012 ، عندما أصبحت ASICs ضرورية. ومع ذلك ، يمكنهم الآن الانضمام إلى تجمع التعدين لزيادة فرصهم في الحصول على مكافآت بعملة البيتكوين ، على الرغم من أنه سيتم تقسيم الأموال بين أعضاء التجمع.
المميزات والعيوب
إثبات العمل ضروري للحفاظ على Bitcoin آمنة وغير قابلة للتغيير ولامركزية دائمًا. فيما يلي الفوائد والعيوب الأساسية لآلية إجماع البيتكوين.
مزايا
- اللامركزية ، أي الاختراق الحقيقي للتكنولوجيا
- مقاومة الرقابة نتيجة اللامركزية
- الثبات ، فإن blockchain يكاد يكون من المستحيل عكسه
- إنه نظام عادل وموضوعي يعتمد على قواعد بروتوكول قوية وقوانين فيزيائية
- مستوى عالٍ من الأمان: تحفز إثبات العمل اقتصاديًا عمال المناجم لحماية الشبكة
- التقاط الكربون والميثان: تستغل Bitcoin الطاقة المهدرة لإصدار المزيد من العملات المعدنية والتحقق من المعاملات
- من خلال تسييل الطاقة ، تعمل PoW على تسريع نشر شبكات الطاقة المتجددة ، كما تعمل على تحسين موازنة الحمل على الشبكات الحالية ، مما يجعلها أكثر كفاءة وأمانًا
سلبيات
- سرعات معاملات أبطأ
- نفقات التعدين (OPEX & CAPEX) مرتفعة للغاية ولكنها ضرورية لإثبات العمل
- تستهلك PoW الكثير من الطاقة ، ولكن ثبت أن هذا يشجع الابتكار في مصادر الطاقة المتجددة واستغلال الطاقة المهدرة
انتقاد إثبات العمل
انتقاد استهلاك بيتكوين للطاقة أمر شائع. نظرًا لأن Bitcoin تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة لحماية الشبكة ، فإن إثبات العمل هو وسيلة هجوم سهلة من قبل أولئك الذين تتوافق مصالحهم بشكل أكبر مع النظام المالي النقدي الموجود مسبقًا.
ومع ذلك ، فشل السرد المنتشر في الاعتراف بأن Bitcoin ، في الواقع ، يقود الابتكار في التكنولوجيا التي تولد الطاقة النظيفة وتستغل الطاقة المهدرة.
كيف؟ يحتاج عمال مناجم البيتكوين إلى إيجاد مصادر الطاقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة لتحقيق الربح. نتيجة لذلك ، تأتي الطاقة المعقولة التكلفة لتعدين البيتكوين بشكل متزايد من مصادر الطاقة المتجددة ، وكذلك من مصادر الطاقة المهدرة و “العالقة” ، بدلاً من الاعتماد على الوقود الأحفوري.
مصادر متجددة
نظرًا لأن مصادر الطاقة المتجددة – الرياح والطاقة الشمسية بشكل أساسي – هي من بين أرخص مصادر الطاقة ، يتم تحفيز عمال مناجم البيتكوين لدعم ابتكاراتهم ، لصالح الجميع.
يسيء الكثيرون فهم أن استهلاك الطاقة لا ينتج عنه انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل مباشر ، ولكن المصدر قد يؤدي إلى ذلك. يأتي التأثير على انبعاثات الكربون من إنتاج الطاقة وليس الاستهلاك.
الطاقة المهدرة
يعتبر الغاز الطبيعي المحترق مثالاً على الطاقة المهدرة: لتجنب التكاليف المرتفعة لنقل الغاز الطبيعي من المواقع البعيدة ، يوصى بشركات النفط التي تنتج الغاز إما بإطلاق الغاز في الغلاف الجوي أو “إشعاله” حرفيًا للحد من التأثير البيئي. ومع ذلك ، فإن حرقها بأمان له تكلفة أيضًا ، وإذا كان بإمكان الحفارين بالغاز استخدام مولد الغاز لتشغيل عمال مناجم البيتكوين ، فإن هذه الطاقة المهدرة تتحول إلى استخدام جيد – إنتاج عملة البيتكوين!
الطاقة التي تقطعت بهم السبل
نظرًا لأن عمليات تعدين البيتكوين يمكن أن تكون موجودة في أي مكان في العالم ، فإنها تنجذب بشكل متزايد إلى الطاقة “التي تقطعت بهم السبل” ، والتي غالبًا ما تكون بعيدة جدًا عن المناطق المأهولة بالسكان ، مثل تيارات المحيط أو شمس الصحراء. الغاز الحيوي هو خيار آخر من هذا القبيل ، والذي ينتج طاقة موثوقة ، ولكنه في كثير من الأحيان غير متصل بالشبكة.
أسئلة مكررة
كيف يتم تحديد مستوى صعوبة مشكلة إثبات العمل؟
اعتمادًا على عدد التجزئة في الثانية التي يتم تعدينها على الشبكة ، سيزداد تعقيد وظيفة التجزئة أو ينقص وفقًا لذلك بحيث يستغرق المعدنون 10 دقائق في المتوسط للعثور على كتلة جديدة عبر الشبكة العالمية.
هل تستطيع القوة الغاشمة أن تحل مشكلة إثبات العمل؟
الطريقة الوحيدة لحل مشكلة إثبات العمل هي من خلال القوة الغاشمة ، وهي تقنية عامة لحل المشكلات ، ونموذج خوارزمي يبحث في جميع الحلول الممكنة لمشكلة معينة قبل العثور على أكثر الحلول إرضاءً.
ماذا يحدث لإثبات العمل عندما يتم تعدين كل عملات البيتكوين؟
عندما يتم تعدين كل عملة البيتكوين ، ستظل هناك حاجة لإثبات العمل للتحقق من صحة المعاملات ، والتي سيتقاضى المعدنون رسومًا مقابلها.
هل هناك أي بدائل قابلة للتطبيق لإثبات العمل؟
لإنتاج عملة مشفرة غير مركزية وغير قابلة للتغيير ومقاومة للرقابة وآمنة مثل البيتكوين ، لا يوجد بديل آمن لإثبات العمل.
ماذا يحدث إذا قام اثنان من عمال المناجم بحل مشكلة إثبات العمل لنفس الكتلة في نفس الوقت؟
سيتم اختيار الكتلة التي تظهر في أطول سلسلة ، وهي الكتلة التي تحتوي على “أكبر صعوبة مجمعة” للتجزئة المستخدمة وتتطلب أكبر قدر من القوة الحسابية لإنشائها.
الكلمة الأخيرة
يتمتع السياسيون والمنظمات المضللة عن عمد بميزة في انتقاد إثبات عمل Bitcoin وتمويل المشاريع لتشويه سمعة البيتكوين لاستهلاكها للطاقة. الميزة هي الحفاظ على النظام الحالي كما هو ، ومفيد لهم ، تحت ستار أن Bitcoin خاطئ وضار للبشرية والأرض.
عملة البيتكوين معطلة ؛ إنه الأمل الذي تحتاجه الإنسانية ويجب اكتشافه وفهمه حتى يتم تقديره بالكامل. إثبات العمل ضروري لتمكين الانتقال إلى نظام نقدي جديد وعالم مختلف ، والجهد المطلوب لإنتاجه يجعله أكثر جدارة.
