گواه اثبات کار (PoW) تابعی یا مکانیزمی است که از استفاده های ناخواسته یا مخرب مرتبط با قدرت محاسبات ، مانند ارسال ایمیل های اسپم یا ایجاد حملات مخرب سرویس ، جلوگیری می کند. این مفهوم توسط هال فینی در سال 2004 با ایده (اثبات مجدد کار) و استفاده از الگوریتم هش SHA-256 برای تأمین کوین دیجیتال مطرح شد.
پس از معرفی آن در سال 2009 ، بیت کوین اولین رمز ارزی بود که به طور گسترده از ایده FinW’s PoW استفاده کرد (فینی دریافت کننده اولین تراکنش بیت کوین بود). اثبات کار اساس بسیاری از رمز ارزهای دیگر را نیز شکل می دهد و یک مکان امن و غیر متمرکز را فراهم می کند.
درک اثبات کار
اثبات کار اساس و بنیان شبکه بیت کوین است. بیت کوین رمز ارزی است که به وسیله یک دفتر کل توزیع شده به نام “بلاکچین” پشتیبانی می شود. این دفتر کل شامل تمام معاملات بیت کوین است که در (بلوک) های متوالی مرتب شده اند ، به طوری که هیچ سرمایه گذاری نمی تواند دوبار دارایی خود را خرج کند.
روشی که کاربران میتوانند دستکاری ها را تشخیص دهند به وسیله هش یا رشته های طولانی اعداد است که به عنوان اثبات کار مورد استفاده قرار می گیرند. مجموعه اطلاعات داده شده را به وسیله یک تابع رمز نگاری کرده (بیت کوین از SHA-256 استفاده می کند) و یک هش ایجاد می کنند. اما به دلیل (اثر بهمن) ، حتی یک تغییر کوچک در هر قسمتی از داده های اصلی باعث یک هش کاملاً غیرقابل تشخیص و غیر معتبر شود. اندازه مجموعه داده اصلی هر چه باشد ، هش ایجاد شده به وسیله یک تابع معین دارای طول یکسان خواهد بود. هش یک تابع یک طرفه است: یعنی اینکه نمی توان از آن برای بدست آوردن داده های اصلی استفاده کرد و صرفا برای بررسی تطابق داده های ایجاد شده با داده های اصلی استفاده می شود.
تولید هرگونه هش برای مجموعه ای از تراکنش های بیت کوین در یک کامپیوتر دیگر از نظر امنیتی بی اهمیت است ، زیرا برای تبدیل این فرآیند به “کار” ، شبکه بیت کوین سطح مشخصی از (دشواری) را مشخص می کند. این فرایند به صورتی تنظیم می شود که تقریباً هر 10 دقیقه بلاک جدیدی استخراج شود ( با ایجاد یک هش معتبر به بلاک چین اضافه می شود ). تنظیم دشواری به وسیله ایجاد “هدف” برای هش انجام می گردد ،در حقیقت هرچه میزان هدف کوچکتر باشد ، مجموعه هش های دارای اعتبار کمتر است و تولید هش به تبع آن مشکل تر.
ملاحظات ویژه
از آنجا که مجموعه داده های وارد شده فقط می توانند یک هش ایجاد کنند ، چگونه ماینرها از ایجاد هدف به وسیله یک هش مطمئن می شوند ؟ آنها ورودی را با افزودن یک عدد صحیح ، به نام nonce (“یکبار استفاده شده”) تغییر می دهند. هنگامی که یک هش معتبر تولید شد ، به شبکه ارسال می شود و بلاک به بلاکچین اضافه می شود.
استخراج یک کار رقابتی است ، اما به صورت یک قرعه کشی نه یک مسابقه. به طور متوسط هر 10 دقیقه یک نفر فرآیند کامل و قابل قبولی ارائه می دهد ، اما مهم این است که چه کسی موفق خواهد بود. استخراج کنندگان معمولا توان خود با همدیگر جمع می کنند تا شانس خود را در این رقابت افزایش دهند .
اثبات کار ، ایجاد هرگونه تغییری در بلاکچین را بسیار مشکل و دشوار می کند ، زیرا چنین تغییراتی به استخراج مجدد همه ی بلوک های بعدی نیاز دارد. همچنین انحصار قدرت محاسباتی شبکه را برای کاربر یا گروهی از کاربران مشکل می کند ، زیرا ماشین آلات و توان مورد نیاز برای تکمیل عملکردهای هش هزینه بالایی دارد.
نمونه ای از گواه اثبات کار
برای گواه اثبات کار به یک سیستم رایانه ای نیاز است تا ازتوابع هشینگ به طور تصادفی خروجی با حداقل مقدار صفرهای اصلی بگیرد. به عنوان مثال ، هش بلوک 660000 #، استخراج شده در 4 دسامبر 2020 ، که کارمزد بلوک آن هش موفق 6.25 BTC بود.
این بلاک شامل 745 تراکنش و بیش از 1666 بیت کوین و سربرگ بلاک است. اگر کسی تلاش کند مبلغ تراکنش را هرچند با مقدار ناچیزی مثل 0.000001 بیت کوین تغییر دهد ، هش ایجاد شده قابل تشخیص نیست و تلاش کلاهبرداران در شبکه بی نتیجه می ماند.
