الأفكار الأساسية
إثبات العمل (PoW) هي آلية إجماع صُممت لمنع الإنفاق المزدوج في أنظمة الدفع الرقمية.
يعد إثبات العمل (PoW) جزءًا رئيسيًا من عملية التعدين، التي تتضمن إضافة كتل المعاملات الجديدة إلى سلسلة البلوكشين وإنشاء وحدات جديدة من العملات الرقمية.
تستخدم البيتكوين والعديد من العملات الرقمية الأخرى آلية إثبات العمل (PoW) كطريقة لتأمين شبكة البلوكشين الخاصة بها وبياناتها.
المقدمة
باختصار، إثبات العمل (PoW) هو آلية صُممت لمنع الإنفاق المزدوج في أنظمة الدفع الرقمية، تستخدم البيتكوين والعديد من العملات الرقمية الأخرى آلية إثبات العمل (PoW) كطريقة لتأمين شبكة البلوكشين الخاصة بها وبياناتها. وغالبًا ما يشار إلى هذه الآليات على أنها خوارزميات إجماع أو آليات إجماع، لأنها تنطوي على أطراف متعددة تحقق الإجماع دون الحاجة إلى الثقة ببعضها البعض.
كانت خوارزمية إثبات العمل أول خوارزمية إجماع تظهر، ولا تزال واحدة من أهم الخوارزميات إلى جانب خوارزمية إثبات الحصة (PoS)، حيث قدمها ساتوشي ناكاموتو في الدليل الفني الخاص بالبيتكوين عام 2008، ولكن تم ابتكار التقنية نفسها قبل ذلك التاريخ بوقت طويل.
تعد خوارزمية HashCash التي ابتكرها آدم باك من الأمثلة المبكرة لخوارزمية إثبات العمل (PoW) في فترة ما قبل العملات الرقمية، حيث يستطيع المستلم الحد من المراسلات غير المرغوب فيها عن طريق طلب إجراء قدر صغير من الحوسبة من المُرسِل قبل إرسال رسالة بريد إلكتروني، وربما لن تكلف عملية الحوسبة المُرسِل العادي أي شيء، ولكن ترتفع التكلفة بالنسبة لمن يُرسل رسائل بريد إلكتروني جماعية.
ما هو الإنفاق المزدوج؟
يحدث الإنفاق المزدوج عندما يتم إنفاق نفس الأموال أكثر من مرة. وغالبًا ما يُستخدم هذا المصطلح حصريًا في سياق الأموال الرقمية – وعلى أي حال، سيكون من الصعب إنفاق نفس الأموال النقدية المادية مرتين.
فعندما تدفع ثمن كوب القهوة، تقدم النقود للصراف الذي يقوم بوضعها في درج النقدية، وبذلك لا يمكنك الذهاب إلى مقهى آخر على جانب الطريق ودفع نفس الورقة النقدية للحصول على كوب قهوة. ولكن في أنظمة النقود الرقمية، توجد إمكانية القيام بذلك.
وبالتأكيد قد قمت بنسخ ملف على جهاز الكمبيوتر قبل استخدام أوامر النسخ واللصق، كما أنه من السهل عليك إرسال نفس الملف عبر البريد الإلكتروني لعشرات الأشخاص. نظراً لأن الأموال الرقمية تعتبر مجرد بيانات، سوف تحتاج إلى منع الأشخاص من الإنفاق المزدوج، أي نسخ وإنفاق نفس الوحدات في أماكن مختلفة، وجدير بالذكر أن نظام الدفع الرقمي الذي يفشل في منع الإنفاق المزدوج سينهار في وقت قصير.
لمزيد من المعلومات التفصيلية حول الإنفاق المزدوج، يمكنك قراءة شرح الإنفاق المزدوج.
ما أهمية إثبات العمل (PoW)؟
إذا كنت قد قرأت مقالتنا حول تقنية البلوكشين، فستعرف أن مستخدمي العملات الرقمية يبثون باستمرار المعاملات على الشبكة، ومع ذلك، لا تعتبر هذه المعاملات صحيحة على الفور، إلا بعد تأكيدها وإضافتها على سلسلة البلوكشين.
تعمل سلسلة بلوكشين البيتكوين، على سبيل المثال، كقاعدة بيانات عامة (سجل عام) للمعاملات يمكن لكل مستخدم رؤيتها. تصور الأمر كما يلي: لديك أنت وثلاثة من أصدقائك مفكرة لتتبع معاملات البيتكوين الخاصة بك، وفي أي وقت يريد أحدكم تحويل قيمة، تقوم أنت بتدوينها مثل:
أليس تدفع إلى بوب 5 BTC، وبوب يدفع إلى كارول 2 BTC، وما إلى ذلك.
مع ذلك، في كل مرة تُجري معاملة، عليك الإشارة إلى المعاملة التي توضح مصدر الأموال، ولذلك، إذا دفع بوب إلى كارول 2 BTC، ستكون المدخلات في الواقع كما يلي:
بوب يدفع إلى كارول 2 BTC من المعاملة التي تمت مسبقًا مع أليس.
وهكذا يُصبح لدينا طريقة لتتبع مصدر وحدات BTC، فإذا حاول بوب إجراء معاملة أخرى باستخدام نفس مبلغ الـ 2 BTC الذي أرسله لكارول، سيعلم الجميع بذلك على الفور، ولن تسمح المجموعة بإضافة هذه المعاملة في المفكرة لأن ذلك المبلغ قد تم إنفاقه بالفعل.
قد يعمل ذلك بصورة جيدة في المجموعات الصغيرة التي يعرف فيها الجميع بعضهم البعض، حيث يتفقون على أي من الأصدقاء يجب أن يضيف معاملات إلى المفكرة. ولكن كيف سيكون الوضع مع مجموعة تضم 10000 مشتركاً؟ لن ينجح موضوع المفكرة، حيث لا يوجد شخص يثق في الغرباء للقيام بذلك الأمر.
وهنا يأتي دور آلية إثبات العمل (PoW)، وهي تضمن عدم قيام المستخدمين بإنفاق الأموال التي ليس لديهم الحق في إنفاقها، ومن خلال استخدام نظرية الألعاب مع التشفير، تتيح خوارزمية إثبات العمل (PoW) لأي شخص إمكانية تحديث سلسلة البلوكشين وفقاً لقواعد النظام.
كيف يعمل إثبات العمل (PoW)؟
تخيل أن المفكرة الخاصة بنا من المثال أعلاه هي سلسلة البلوكشين، ولكننا لا نضيف المعاملات واحدة تلو الأخرى– ولكن نجمعها دفعة واحدة في كتل، ونعلن عن المعاملات للشبكة، ثم يقوم المستخدمون القائمين على إنشاء الكتل بدمجها في كتلة مرشحة، وستكون المعاملات صحيحة فقط بمجرد تحويل الكتلة المرشحة إلى كتلة مؤكدة، مما يعني أنه تم إضافتها إلى سلسلة البلوكشين.
تسمى عملية تدقيق المعاملات وإلحاق كتل جديدة بـ التعدين، وهي عملية مُكلفة وصعبة، ولكنها مجزية أيضًا. حيث تُمنح مكافآت الكتل من رسوم المعاملات التي يدفعها المستخدمون وعملات البيتكوين الجديدة التي ينشئها البروتوكول.
تتطلب آلية إثبات العمل (PoW) من المُعدن (المستخدم الذي ينشئ الكتلة) أن يستخدم بعض الموارد الخاصة به مثل الكهرباء وقوة الحوسبة من أجل تجزئة بيانات الكتلة المرشحة حتى يتم العثور على حل للغز.
تشير تجزئة بيانات الكتلة إلى تمريرها خلال دالة التجزئة من أجل توليد قيمة تجزئة الكتلة، وتعمل تجزئة الكتلة كـ "بصمة الإصبع" – وهي تمثل هوية بيانات الإدخال الخاصة بك وكما أن لكل كتلة قيمة تجزئة فريدة.
بعبارة أخرى، يتعين على المُعدِّن التحقق من المعاملات المعلقة وجمعها، وتنظيمها في كتلة مرشحة وتمرير بيانات الكتلة من خلال دالة التجزئة لإنشاء قيمة تجزئة صحيحة، وإذا تمكن من العثور على قيمة تجزئة صحيحة للكتلة المرشحة، فإنه يبثها على الشبكة، ويضيف الكتلة إلى سلسلة البلوكشين، ويجمع مكافآت التعدين.
عندما يبث المُعدِّن الكتلة المرشحة والتجزئة على الشبكة، سيكرر المشاركون الآخرون في الشبكة عملية التجزئة للتحقق من كون الناتج صحيحًا بالفعل.
على الرغم من أن الأمر يتطلب عددًا لا يحصى من محاولات التجزئة للعثور على قيمة تجزئة صحيحة، إلا أنه من السهل على أي شخص التأكد من صحة قيمة التجزئة التي تم توليدها، فعليه فقط تقديم نفس المدخلات (بيانات الكتلة) من خلال دالة التجزئة والتحقق من تطابق الناتج.
بالنسبة لدليل العمل، يتعين عليك توفير البيانات التي تتوافق تجزئتها مع شروط محددة. ولكنك لا تعرف كيفية القيام بذلك. والخيار المتبقي لديك هو تمرير بياناتك خلال دالة تجزئة والتحقق من تطابقها مع الشروط. في حالة عدم تطابقها، سيتعين عليك تغيير بياناتك نسبياً للحصول على قيمة تجزئة مختلفة. سيؤدي تغيير حرف واحد في بياناتك إلى الحصول على نتيجة مختلفة، إذن لا توجد طريقة لتوقع المخرجات.
نتيجة لذلك، إذا كنت ترغب في إنشاء كتلة، فأنت تلعب لعبة التخمين، فعادةً ما تأخذ جميع المعلومات المتعلقة بالمعاملات التي ترغب في إضافتها وبعض البيانات المهمة الأخرى، ثم تقوم بتجزئتها معًا، ولكن نظرًا لأن مجموعة البيانات لن تتغير، ستحتاج إلى إضافة معلومة متغيرة، وإلا، ستحصل على نفس قيمة التجزئة كناتج. نطلق على هذه المعلومة المتغيرة الرمز الخاص، وهو عدد ستقوم بتغييره في كل محاولة، لتحصل على قيمة تجزئة مختلفة في كل مرة.
باختصار، التعدين هو عملية جمع بيانات سلسلة البلوكشين وتجزئتها مع الرمز الخاص حتى تجد قيمة تجزئة محددة. إذا وجدت قيمة تجزئة تستوفي الشروط المحددة في البروتوكول، ستحصل على الحق في بث الكتلة الجديدة على الشبكة. في هذه المرحلة، يقوم المشاركون الآخرون بالشبكة بتحديث سلاسل البلوكشين الخاصة بهم لإضافة الكتلة الجديدة.
بالنسبة للعملات الرقمية الكبرى في الوقت الحالي، يصعب استيفاء الشروط بشكل لا يصدق. كلما ارتفع معدل التجزئة على الشبكة، زادت صعوبة إيجاد قيمة تجزئة صحيحة. ويحدث ذلك لضمان عدم إيجاد الكتل بشكل سريع.
كما يمكنك أن تتصور، قد تكون عملية تخمين عدد كبير من قيم التجزئة أمراً مكلفاً للغاية بالنسبة لجهاز الكمبيوتر الخاص بك. حيث إنك ستهدر دورات حوسبة وكهرباء. لكن سيكافئك البروتوكول بعملة رقمية إذا وجدت قيمة تجزئة صحيحة.
سنقوم بتلخيص ما نعرفه حتى الآن:
التعدين صعب ومُكلف ولكنه يوفر الأمان للشبكة.
يحصل المُعدِّنون الذين ينجحون في إنتاج كتلة سليمة على مكافآت من العملات الرقمية الصادرة حديثًا ورسوم المعاملات.
يستغرق توليد قيمة تجزئة صحيحة وقتًا، ولكن يمكن للمستخدمين الآخرين التحقق من صحتها بسهولة من خلال تكرار عملية التجزئة.
يبدو الأمر جيداً حتى الآن. ولكن ما إذا كنت ترغب في الاحتيال؟ ماذا سيوقفك عن وضع مجموعة من المعاملات الاحتيالية في كتلة وإنتاج قيمة تجزئة صحيحة؟
وهنا يأتي دور التشفير باستخدام المفتاح العام، ولن نتناول هذا الموضوع بالتفصيل في هذه المقالة، ولكن يمكنك الرجوع إلى ما هو التشفير باستخدام المفتاح العام؟ لإلقاء نظرة شاملة. باختصار، توجد بعض حيل التشفير الرائعة التي تسمح لأي مستخدم التحقق مما إذا كان الشخص لديه الحق أم لا في تحويل الأموال التي يحاول إنفاقها.
عندما تقوم بإنشاء معاملة، عليك توقيعها، ويستطيع أي شخص على الشبكة مقارنة توقيعك مع المفتاح العام الخاص بك، والتحقق من مدى تطابقهما، كما سيتحقق أيضًا من قدرتك على إنفاق أموالك والتأكد من أن إجمالي مدخلاتك أعلى من إجمالي مخرجاتك (أي، أنك لا تنفق أكثر مما لديك).
سوف ترفض الشبكة تلقائياً أي كتلة تتضمن معاملة غير صحيحة. ستكون محاولة الغش أمراً مكلفاً بالنسبة لك. سوف تهدر الموارد الخاصة بك دون الحصول على أي مكافأة.
هنا تكمن جاذبية إثبات العمل (PoW): فهو يجعل الاحتيال أمرًا مُكلفًا، والتصرف بنزاهة مُربحًا. يسعى أي مُعدن واعٍ إلى تحقيق عائد على استثماراته، لذلك من المتوقع أن يتصرف بطريقة تضمن له تحقيق الإيرادات على الأرجح.
إثبات العمل (PoW) في مقابل إثبات الحصة (PoS)
توجد العديد من خوارزميات الإجماع إلى جانب إثبات العمل (PoW)، ومن أشهرها خوارزمية إثبات الحصة (PoS)، ويعود تاريخ المفهوم إلى عام 2011 وتم تطبيقه في Ethereum والعديد من البروتوكولات الأخرى.
في أنظمة دليل ربط الحصة، يتم استبدال المعدنين بالمدققين. لا يتضمن الأمر عمليات تعدين ولا منافسة لتخمين قيم التجزئة. وبدلاً من ذلك، يتم اختيار المستخدمين عشوائياً – في حالة اختيارهم، يجب عليهم اقتراح (أو "تكوين") كتلة. إذا كانت الكتلة صحيحة، يحصلون على مكافأة تتكون من رسوم من معاملات الكتلة.
ومع ذلك لا يمكن اختيار أي مستخدم، – بل يختار البروتوكول المستخدمين بناءً على عدة عوامل. وللتأهل، يجب على المشاركين حجز حصة، وهي مبلغ محدد مسبقاً من العملة الأصلية لسلسلة البلوكشين. تعمل الحصة بمثابة ضمان: فمثلما يدفع المتهمون مبلغ كبير من المال لمنعهم من تخطي المحاكمة، يقوم المدققون بحجز حصة لمنع ممارسة الغش. فإذا حاولوا الغش، سيتم مصادرة حصتهم (أو اقتطاع جزء منها).
يقدم دليل ربط الحصة مزايا أكثر من دليل العمل. وتعد أبرز هذه المزايا هي البصمة الكربونية الصغيرة – نظراً لعدم الحاجة إلى مزارع التعدين عالية الطاقة في دليل ربط الحصة، حيث تمثل الكهرباء المستهلكة مجرد جزء ضئيل من التي تستهلكها آلية دليل العمل.
مع ذلك، لا يحظى إثبات الحصة (PoS) بنفس السمعة والمكانة التي يحظى بها إثبات العمل (PoW)، وعلى الرغم من أنه يمكن اعتباره أمرًا مهدرًا، فالتعدين هو خوارزمية الإجماع الوحيدة التي أثبتت جدارتها عمليًا لأكثر من عقد من الزمان، حيث ساهمت آلية إثبات العمل (PoW) الخاصة بالبيتكوين في تأمين معاملات بقيمة تريليونات من الدولارات منذ إطلاقها، ويجب أن يخضع التخزين إلى اختبار مناسب على المدى الطويل لكي نتأكد من أن آلية إثبات الحصة (PoS) بإمكانها منافسة آلية إثبات العمل (PoS) فيما يتعلق بخواص الأمان.
أفكار ختامية
كان دليل العمل هو الحل الأصلي لمشكلة الإنفاق المزدوج وقد أثبت أنه يمكن الاعتماد عليه وآمن. وأثبتت البيتكوين أننا لسنا بحاجة إلى الجهات المركزية لمنع إنفاق الأموال مرتين. وفي ضوء الاستخدام الذكي للتشفير ودالات التجزئة، ونظرية الألعاب، يستطيع المستخدمون الاتفاق على حالة قاعدة البيانات المالية في بيئة لامركزية.
مقالات ذات صلة
إخلاء المسؤولية: يُعرض هذا المحتوى لك "كما هو" بهدف تقديم معلومات عامة وللأغراض التعليمية فقط، دون أي إقرارات أو ضمانات من أي نوع. ولا ينبغي تفسيره على أنه نصيحة مالية أو قانونية أو غيرها، ولا يُقصد به التوصية بشراء أي منتج أو خدمة بعينها. ويجب عليك الاستعانة بمستشارين متخصصين لتقديم الاستشارات. في حال كان المقال مقدمًا من طرف خارجي، يُرجى العلم أن الآراء المُقدمة به خاصة بهذا الطرف الخارجي ولا تعكس بالضرورة آراء أكاديمية Binance. يُرجى قراءة إخلاء المسؤولية بالكامل هنا للمزيد من التفاصيل. قد تتعرض الأصول الرقمية لتقلبات الأسعار، وقد تزداد قيمة استثمارك أو تنخفض بل وقد لا تسترد المبلغ الذي استثمرته، وتتحمل وحدك مسؤولية قراراتك الاستثمارية ولا تتحمل أكاديمية Binance مسؤولية أي خسائر قد تتكبدها. ولا يجوز تفسير هذا المقال على أنه نصيحة مالية أو قانونية أو استشارة مهنية. للمزيد من المعلومات، يُرجى الاطلاع على شروط الاستخدام وتحذير المخاطر.