ما هو إثبات العمل (PoW)؟
إثبات العمل (PoW) هو آلية توافق في تقنية البلوكشين تتطلب جهدًا حاسوبيًا كبيرًا من شبكة من الأجهزة. تم تكييف هذا المفهوم من الرموز الرقمية بواسطة هال فيني في عام 2004 من خلال فكرة "إثبات العمل القابل لإعادة الاستخدام" باستخدام خوارزمية التجزئة الآمنة 160 بت (SHA-1).
منذ تقديمه في عام 2009، أصبح البيتكوين أول تطبيق يتم اعتماده على نطاق واسع لفكرة إثبات العمل (PoW) التي قدمها فيني (وكان فيني أيضًا هو المستلم لأول معاملة بيتكوين). يُستخدم إثبات العمل أيضًا كآلية في العديد من العملات الرقمية الأخرى.
النقاط الرئيسية
- إثبات العمل (PoW) هو آلية توافق لامركزية تتطلب من أعضاء الشبكة بذل جهد في حل لغز تشفير.
- يُطلق على إثبات العمل أيضًا التعدين، في إشارة إلى الحصول على مكافأة مقابل العمل المنجز.
- يتيح إثبات العمل معالجة المعاملات بين الأقران بشكل آمن دون الحاجة إلى طرف ثالث موثوق به.
- يتطلب إثبات العمل على نطاق واسع كميات هائلة من الطاقة، والتي تزداد فقط مع انضمام المزيد من المعدّنين إلى الشبكة.
فهم إثبات العمل
إثبات العمل هو مفهوم يُستخدم في بعض سلاسل الكتل العامة لإثبات أن البرنامج قام بالعمل المطلوب لاقتراح كتلة جديدة للسلسلة. يُطلق عليه عادةً آلية التوافق لأنه في النهاية يتم الوصول إلى توافق الشبكة بعد إثبات أن العمل قد تم بصدق (وفي هذه الحالة، "بصدق" يعني أنه لم تكن هناك محاولات لتغيير البيانات).
يتم تقديم إثبات العمل عن طريق إرسال المعلومات في كتلة عبر خوارزمية التجزئة، ثم تعديل الحقول المتغيرة حتى يتم الوصول إلى رقم سداسي عشري له قيمة أقل من هدف الصعوبة الخاص بالشبكة. هذا يعمل كدليل على أن البرنامج بذل الجهد الحسابي لـ"تجزئة" الكتلة حتى تم الوصول إلى الحل.
إثبات العمل والإجماع
إليك نظرة سريعة على عملية إثبات العمل في سلسلة الكتل الخاصة بالبيتكوين.
أولاً، يقوم العامل، الذي يُطلق عليه اسم المُعدّن، بإنشاء ملف مؤقت (كتلة). إذا فاز في المنافسة لحل الهاش الفائز، سيتم تخزين هذا الملف على البلوكشين. تحتوي الكتلة على الحقول الأربعة التالية:
- حجم الكتلة
- رأس كتلة
- عداد المعاملات
- المعاملات
يحتوي رأس الكتلة على الحقول التالية:
- إصدار البرنامج
- تجزئة الكتلة السابقة
- جذر Merkle
- الطابع الزمني (Timestamp)
- هدف الصعوبة
- نونس (Nonce)
يقوم برنامج التعدين بتجميع هذا الكتلة ويضع المعاملات التي أعطاها الأولوية في حقل المعاملات. يقوم البرنامج بشكل مستمر بتعديل الـ nonce والـ extra nonce (وهو جزء من معاملة coinbase في شجرة Merkle) ويرسل المعلومات في الكتلة عبر خوارزمية التجزئة.
يكرر هذه العملية حتى يجد حلاً، وهو قيمة أقل من أو تساوي الهدف من الصعوبة. يتم تحديد الهدف من الصعوبة بحيث يجب محاولة عدد معين من التجزئات في الثانية قبل العثور على حل. على سبيل المثال، في 17 مايو 2024، كان للكتلة 843,900 هدف صعوبة يبلغ 83.148T، أو 83.148 تريليون محاولة في الثانية لكل مُعدّن.
كان الهاش الفائز لذلك الكتلة هو: hash
000000000000000000033028b3c8296ed776653032030cd01290f4345f5a9b6e
قدّم هذا الهاش دليلًا للشبكة على أن المُعدّن قام بالعمل. تم إضافة الكتلة إلى سلسلة الكتل، وبدأت الشبكة في عملية الوصول إلى الإجماع.
إجماع
التوافق، السمة الأكثر ارتباطًا بإثباتات البلوكشين، يتم الوصول إليه بعد إغلاق الكتلة وإضافتها إلى السلسلة. أثناء العمل على اقتراح كتل جديدة وتوليد الهاشات الفائزة، يقوم كل مُعدّن أيضًا بالتحقق من صحة كل كتلة جديدة عند إضافتها. يقوم كل مُعدّن ببث إلى الشبكة أن الكتلة التي أكدها صالحة.
تستخدم الكتل الجديدة تجزئة رأس الكتلة السابقة، مما يخلق سلسلة من الإثباتات، والتي تؤدي إلى توافق الشبكة. لهذا السبب تُسمى هذه الإثباتات آليات التوافق، لأنها تشكل الأساس لكيفية الوصول إلى التوافق.
إثبات العمل مقابل إثبات الحصة
الآليتان الأكثر شيوعًا لتحقيق الإجماع هما إثبات العمل وإثبات الحصة. كان المنافس الرئيسي لبيتكوين، إيثريوم، يستخدم إثبات العمل على سلسلته حتى سبتمبر 2022، عندما تم الانتقال المنتظر بشدة إلى إثبات الحصة. إليك بعض الفروقات الرئيسية بين الاثنين.
إثبات العمل
- يتم التحقق من الصحة بواسطة شبكة من المعدّنين.
- يتم دفع البيتكوين كمكافأة ولرسوم المعاملات
- الطبيعة التنافسية تستهلك الكثير من الطاقة والقدرة الحاسوبية.
إثبات الحصة
- يتم التحقق من الصحة بواسطة المشاركين الذين يقدمون الإيثر كضمان.
- يتم دفع Ether فقط كرسوم للمعاملات.
- استخدام طاقة حوسبة وطاقة أقل
- يتم التوصل إلى الإجماع بشكل أسرع لأنه لا توجد صعوبة.
اعتبارات خاصة
التعدين باستخدام إثبات العمل هو عملية تنافسية، حيث يشارك العديد من الأفراد على أمل تحقيق نتيجة مربحة. نظرًا لأن العملات المشفرة القابلة للتعدين لها قيمة سوقية، فقد ظهرت شركات واستحوذت على معظم القدرة الحاسوبية المستخدمة في سلاسل الكتل التي تعتمد على إثبات العمل.
على سبيل المثال، في 17 مايو 2024، كانت شركة FoundryDigital تمتلك أكبر قدرة تعدين على شبكة البيتكوين، حيث بلغت 175 إكسا هاش في الثانية (EH/s) من إجمالي الشبكة البالغ 673 EH/s. شركة Foundry Digital مملوكة لمجموعة Digital Currency Group، وهي شركة استثمارية قامت بتمويل أو الاستثمار في مئات المشاريع المتعلقة بالعملات الرقمية.
تم تصميم البيتكوين والعملات الرقمية الأخرى التي تستخدم إثبات العمل ليتم استخدامها واستضافتها من قبل الأفراد لتحقيق فوائدهم. ومع ذلك، تم إبعاد الأفراد عن هذه العمليات من قبل الشركات التي قامت بمركزة هذه العمليات لتحقيق الربح.
ما هو الفرق بين إثبات العمل وإثبات الحصة؟
يتطلب إثبات العمل (PoW) من العقد على الشبكة تقديم دليل على أنها أنفقت قوة حوسبة (أي العمل) لتحقيق التوافق بطريقة لامركزية ومنع الجهات الخبيثة من السيطرة على الشبكة. يتطلب إثبات الحصة تقديم ضمان في شكل عملة مشفرة مرهونة لتصبح مشاركًا موثوقًا به.
ما هو مثال على إثبات العمل في سلسلة الكتل؟
يستخدم كل من بيتكوين كاش ولايتكوين آلية إثبات العمل كآليات توافق.
لماذا تحتاج إلى إثبات العمل؟
النظم المالية الحالية مبنية على الحاجة إلى الثقة. ولكن عندما يتعلق الأمر بالماليات، فقد ثبت مرارًا وتكرارًا أن بعض الأشخاص لا يمكن الوثوق بهم للقيام بالشيء الصحيح. الدليل يزيل الحاجة إلى الثقة بأن الآخرين يتصرفون بأمانة لأنه عبارة عن كود. الكود لا يُغرى بالمال، لذا إذا كُتب بنوايا حسنة ولا يمكن تغييره، فإنه يمكن أن يحل محل حاجتنا للثقة في الأشخاص الذين لا نعرفهم.
الخلاصة
إثبات العمل هو آلية توافق تُستخدم من قبل العديد من العملات الرقمية للتحقق من صحة المعاملات على سلاسل الكتل الخاصة بها ومنح الرموز للمشاركة في الشبكة. إنها عملية تنافسية تستخدم معلومات المعاملات المتاحة للجمهور لمحاولة توليد رقم سداسي عشري أقل من الهدف المحدد للشبكة لتلك الفترة التعدينية.