گواه اثبات کار (PoW) چیست؟

گواه اثبات کار یا Proof-of-Work در واقع در سال ۱۹۹۳ توسط سینتیا دورک و مونی نایر معرفی شد. این پروتکل یک نوع الگوریتم اجماع است که در واقع مانع از حملات DDoS و سایر سو استفاده ها در شبکه می شود، همچنین از ایجاد اسپم در شبکه هم جلوگیری می کند. اما PoW چگونه این کار را انجام می دهد؟ در ادامه به توضیح در مورد این پروتکل می پردازیم.

در سال ۲۰۰۹ بیت کوین پس از چندین ارز دیجیتال معرفی شد که دیگر قابل هک کردن نبود. بیت کوین تفاوتی با دیگر ارزهای پیشین داشت که مانع از نابود یا هک شدن آن می شد. بیت کوین روش جدیدی را برای استفاده از گواه اثبات کار پیدا کرد که به کار ببرد. در بیت کوین گواه اثبات کار به همراه هشینگ به کار رفت تا در سیستم ماینینگ بکار رود و روشی باشد که از نفوذ هکرها جلوگیری کند.

گواه اثبات کار یک نوع الگوریتم اجماع است که در اصل برای تایید و اعتبار بخشی به تراکنش ها و افزودن بلاک های جدید به شبکه بلاک چین مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع به دلیل وجود این الگوریتم در بلاک چین ماینرها با یکدیگر رقابت دارند تا تراکنش ها را حل کنند و به بلاک بیافزایند.

فرایند ماینینگ بر عهده نودهایی به نام ماینر است. ماینرها در شبکه باید پازل هایی را حل کنند که این پازل ها دشوار و پیچیده می باشند. ماینرها همچنین در حل کردن این پازل ها با یکدیگر رقابت دارند زیرا هر ماینری که پازل ها را زودتر حل کند می تواند تراکنش را به بلاک اضافه کند و جایزه بلاک را برای خود بردارد. برای حل کردن این پازل ها ماینرها باید توان محاسباتی بالایی داشته باشند تا بتوانند به حل آنها بپردازند. هنگامی که ماینر پازلی را حل کرد، روش حل پازل خود را در شبکه توزیع میکند تا در اختیار دیگر ماینرها قرار بگیرد و هنگامی که ماینرهای دیگر آن راهکار را تایید نمودند و به اجماع رسیدند تراکنش به بلاک اضافه می شود و در نهایت بلاک به بلاکچین افزوده می شود.

پازل ها چه هستند؟

پازل ها در واقع پازل های ریاضیاتی می باشند که در آنها باید چندین عوامل مورد بررسی قرار بگیرد و همانطور که در بالا ذکر شد برای حل آنها توان محاسباتی زیادی نیاز است. یکی از موارد تابع هش است. تابع هش در واقع یک تابع ریاضیاتی است که یک مقدار ورودی را تنها با داشتن خروجی پیدا می کند. ورودی تابع هش یک مقدار با طول نامعلوم است اما خروجی همیشه طول ثابتی دارد. توابع هش به شدت کاربردی هستند و تقریبا در همه کاربرد‌های امنیت اطلاعات حضور دارند. تابع هش شامل هدر بلاک و نانس می باشد. هدر بلاک دارای شناسه منحصر به فردی با نام هش هدر بلاک است. هر هدر بلاک شامل ۳ بخش اصلی است: هش بلاک قبلی، ثبت زمان، سختی و نانس، ریشه درخت مرکل. اینکه پازل ها تا چه میزان سخت باشند به تعداد کاربران، قدرت فعلی و بار شبکه بستگی دارد.

مزایا و معایب PoW

گواه اثبات کار امنیت شبکه را بالا می برد و از شبکه در موقع حملات محافظت می کند. برای اینکه حمله ای در شبکه رخ بدهد هکر باید توان محاسباتی بالایی نیاز دارد که سالها زمان می برد تا به این میزان قدرت در شبکه برسد و در واقع امکان هک در شبکه را بسار ضعیف می کند. البته باید بیان شود که گواه اثبات کار مشکلاتی نیز دارد و این پروتکل بدون نقص نمی باشد. از آنجایی که گواه اثبات کار با خود سیستم ماینینگ را به همراه دارد در ماینینگ به سخت افزارهای پر قدرتی نیاز است که مصرف برق زیادی دارند و هزینه های هنگفتی را به همراه دارد و این امر مصرف برق در جهان را افزایش داده است.