ما هو إثبات العمل (PoW)؟ New Premier Guide 2024
إثبات العمل (PoW) هي أول آلية إجماع تظهر على البلوك تشين وتستخدمها العديد من السلاسل العامة مثل البيتكوين واللايتكوين والإيثريوم (التي تحولت إلى إثبات العمل في 2022) وغيرها الكثير.
ما هو إثبات العمل (PoW)؟
يصف إثبات العمل (PoW) آلية إجماع تتطلب شبكة من الأجهزة لأداء قدر كبير من العمل الحسابي. وقد قام هال فيني بتكييف مفهوم “إثبات العمل القابل لإعادة الاستخدام” باستخدام خوارزمية تجزئة آمنة 160 بت (SHA-1) في عام 2004 لإعادة تصور مفهوم الرموز الرقمية.
أصبحت Bitcoin، التي تم إطلاقها في عام 2009، أول تطبيق تم اعتماده على نطاق واسع لمفهوم Finney’s PoW (كانت Finney أيضًا أول متلقي لمعاملة Bitcoin). يشكل إثبات العمل الأساس للعديد من العملات المشفرة الأخرى ويتيح الإجماع الآمن.
النقاط الرئيسية
- إثبات العمل (PoW) هو آلية إجماع لا مركزية تتطلب من المشاركين في الشبكة إنفاق الطاقة لحل الأرقام السداسية العشرية المشفرة.
- يشير إثبات العمل، المعروف أيضًا باسم التعدين، إلى الحصول على مكافآت مقابل إكمال العمل.
- يسمح إثبات العمل بمعالجة المعاملات من نظير إلى نظير بشكل آمن دون الحاجة إلى أطراف ثالثة موثوق بها.
- يتطلب إثبات العمل على نطاق واسع استهلاكًا كبيرًا للطاقة، والذي يزداد فقط مع انضمام المزيد من عمال المناجم إلى الشبكة.
فهم إثبات العمل (PoW)
سيركز هذا الشرح على الدور الذي يلعبه إثبات العمل في شبكة البيتكوين. يُشار إلى عملة البيتكوين عادةً على أنها عملة مشفرة؛ من الناحية الفنية، فهي عبارة عن رمز مميز، وهو تمثيل لملكية القيمة على سلسلة كتل البيتكوين. يمكن استبدال ملكية الرموز المميزة بعناصر مماثلة، تمامًا مثل إعطاء شخص ما دولارًا مقابل قطعة من الحلوى – فهو الآن يمتلك الدولار، وأنت تمتلك الحلوى.
إثبات العمل (PoW) بلوك تشين
إن blockchain عبارة عن دفتر أستاذ موزع يسجل جميع معاملات Bitcoin، على غرار إدخال المعاملات في جدول بيانات. كل كتلة تشبه الخلية. يتم تسجيل المعلومات مثل مبالغ المعاملات وعناوين المحفظة والوقت والتاريخ وتشفيرها في رأس الكتلة – وهو رقم سداسي عشري يتم إنشاؤه من خلال وظيفة التجزئة الخاصة بـ blockchain.
عند إنشاء قيمة تجزئة، سيتم استخدام قيمة التجزئة لكل كتلة في الكتلة اللاحقة. يؤدي هذا إلى إنشاء سلسلة من الكتل غير قابلة للتغيير، حيث يتم تضمين المعلومات من كل كتلة في تجزئة الكتلة الأخيرة.
قيمة التجزئة
عند إغلاق كتلة، يجب التحقق من قيمة التجزئة قبل فتح كتلة جديدة. هذا هو المكان الذي يأتي فيه إثبات العمل. قيمة التجزئة هي رقم سداسي عشري مشفر 64 بت. مع التكنولوجيا الحديثة، يمكن تجزئة كمية كبيرة من البيانات بالمللي ثانية. ومع ذلك، يحاول القائمون بالتعدين تخمين قيمة التجزئة، الأمر الذي يستغرق وقتًا طويلاً من الناحية الحسابية.
التعدين هو عملية التحقق من صحة المعاملات وكسب المكافآت عن طريق حل قيم التجزئة.
الرقم العشوائي
تتضمن قيمة التجزئة سلسلة من الأرقام تسمى nonce، والتي تعني “الرقم المستخدم مرة واحدة”. عندما يبدأ المُعدن (برنامج على عقدة يستخدم لحل قيم التجزئة) التعدين، فإنه يستخدم قيمة صفر لإنشاء قيمة التجزئة من المعلومات المتاحة للجمهور.
حل مشكلة التجزئة
إذا كانت قيمة التجزئة أقل من هدف الشبكة الحالي، فقد نجح المُعدن في حل قيمة التجزئة. هدف الشبكة هو النتيجة الرياضية المحولة إلى رقم سداسي عشري يحدد صعوبة التعدين.
إذا كانت قيمة التجزئة أكبر من القيمة المستهدفة، يقوم برنامج التعدين بزيادة الرقم بمقدار 1 ويولد قيمة التجزئة مرة أخرى. يحاول القائمون بالتعدين عبر الشبكة بأكملها حل مشكلة التجزئة بهذه الطريقة. يحصل القائمون بالتعدين الذين يقومون بحل قيم التجزئة على Bitcoin blockchain على مكافآت مقابل العمل الحالي المكتمل.
إثبات العمل مقابل إثبات الحصة
آليتا الإجماع الأكثر شيوعًا هما إثبات العمل وإثبات الحصة . كان المنافس الرئيسي لبيتكوين، إيثريوم، يستخدم إثبات العمل على blockchain الخاص به حتى سبتمبر 2022 عندما انتقل إلى إثبات الحصة. فيما يلي بعض الاختلافات الرئيسية بين الاثنين:
| إثبات العمل | إثبات الحصة |
| يتم التحقق من قبل شبكة المُعَدِّنين | يتم التحقق من قبل المشاركين الذين يقدمون إيثر كضمان |
| تكافئ البيتكوين المُعَدِّنين بكل من مكافآت الكتل ورسوم المعاملات | يُستخدم الإيثر فقط لدفع رسوم المعاملات |
| تنافسية وتتطلب طاقة وقوة حاسوبية كبيرة | تتطلب طاقة وطاقة حاسوبية وطاقة أقل |
اعتبارات
التعدين هو عملية تنافسية، مما يجعلها منافسة بين أصحاب القوة الحسابية الأقوى. ولذلك، ينضم القائمون بالتعدين إلى مجمعات التعدين لزيادة فرصهم في الحصول على مكافآت نظرًا لأن العمل الحسابي التنافسي مطلوب.
يُعرف إثبات العمل أيضًا باستهلاكه للطاقة. تتتبع جامعة كامبريدج استهلاك طاقة شبكة بيتكوين وتستخدم “أفضل تقديرات التخمين” لتحديد استخدامها. الطاقة التي تستخدمها الشبكة مماثلة لتلك الموجودة في بعض البلدان الصغيرة؛ ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الطاقة التي تستخدمها شبكات البيانات الصناعية ومراكز البيانات تتجاوز بكثير طاقة شبكة البيتكوين.
يعد إثبات العمل أيضًا طريقة تحقق أبطأ بكثير مقارنة بالطرق الأخرى. على سبيل المثال، يتجاوز عدد المعاملات التي تحدث قدرة المعالجة لشبكة البيتكوين. توجد المعاملات في مخزن الذاكرة في انتظار التحقق من صحتها، مع متوسط أوقات التأكيد بين 1 يناير و9 فبراير 2023، والتي تتراوح من 7 إلى 91 دقيقة (يشير التأكيد إلى الوقت الذي تم فيه تأكيد معاملتك). يظل متوسط وقت الكتلة لبيتكوين عند 10 دقائق، بينما يبلغ متوسط وقت الكتلة لشبكة Ethereum PoS 12 ثانية منذ سبتمبر 2022.
مثال على إثبات العمل
يتطلب إثبات العمل من أجهزة الكمبيوتر تنفيذ وظائف التجزئة بشكل عشوائي حتى تنتج مخرجات بالحد الأدنى الصحيح من الأصفار البادئة. على سبيل المثال، قيمة التجزئة للكتلة رقم 842,533 التي تم تعدينها في 8 مايو 2024 هي:
000000000000000000004f0f4988d6dee8c9d60100830d3d7633fffde5fdd986
مكافأة الكتلة التي تم تجزئتها بنجاح هي 3.125 بيتكوين و0.17220833 بيتكوين كرسوم.
الرقم هو 3,391,347,343، ويوجد 1,636 معاملة في هذه الكتلة. تذكر أنه يتم إنشاء قيمة التجزئة، ويبدأ الرقم من الصفر، حيث يتم تجزئة هذه الكتلة 3.3 مليار مرة بواسطة القائمين بالتعدين حتى يتم تحقيق رقم أقل من الهدف.
ماذا يعني إثبات العمل (PoW)؟
يتطلب إثبات العمل (PoW) من العُقد على الشبكة تقديم دليل على أنها استهلكت الطاقة الحسابية (أي العمل) بطريقة لا مركزية لتحقيق الإجماع ومنع الجهات الفاعلة الخبيثة من تجاوز الشبكة.
لماذا تحتاج العملات الرقمية إلى إثبات العمل؟
نظرًا لأن الشبكات مثل سلاسل الكتل الخاصة بالعملات المشفرة مصممة لتكون لا مركزية وتعمل بنظام نظير إلى نظير، فإن هناك حاجة إلى بعض الأساليب لتحقيق الإجماع والأمن. يعد إثبات العمل طريقة كثيفة الاستخدام للموارد تعمل على تأمين الشبكة. هناك أيضًا آليات إثبات أخرى أقل استهلاكًا للموارد. وبدون آلية إثبات، ستكون الشبكة والبيانات المخزنة فيها عرضة للهجمات أو السرقة.
هل تستخدم البيتكوين إثبات العمل؟
نعم، فهي تستخدم خوارزمية إثبات العمل (PoW) القائمة على دالة تجزئة SHA-256 للتحقق من صحة المعاملات وتأكيدها وإصدار عملات بيتكوين جديدة.
خلاصة القول
إثبات العمل هي آلية إجماع تستخدمها العديد من العملات الرقمية للتحقق من صحة المعاملات على البلوك تشين ومكافأة الرموز المميزة للمشاركة في الشبكة. إثبات العمل هي عملية تنافسية تحاول توليد رقم سداسي عشري أقل من هدف الشبكة باستخدام معلومات المعاملات المتاحة للجمهور.
بموجب إجماع إثبات العمل (PoW)، تعمل الآلاف من برامج التعدين على كتلة حتى يتم حل قيمة التجزئة، ثم تنتقل إلى الكتلة التالية.