ما هو إثبات العمل

ما زلت تسمع هذه العبارة، ولكن ليس لديك حتى الآن أدنى فكرة عما تعنيه – لا تقلق، أنت لست وحدك! ببساطة ما هو إثبات العمل؟ سنشرح هنا بلغة بسيطة.

إثبات العمل (PoW) هو خوارزمية إجماع لشبكات سلاسل الكتل وهو نموذج الإجماع الأساسي لبيتكوين. بيتكوين هي العملة المشفرة التي قامت بريادة استخدام إثبات العمل.

من منظور أعلى، PoW يعتمد على تحويل الطاقة الكهربائية إلى “وزن” رقمي لسلسلة الكتل، مما يسمح بالقدرة على التكلفة الباهظة غير قابلة للتزوير لسلاسل كتل إثبات العمل مثل بيتكوين، وخلال هذا، يقوم بدفع هيكل حوافز يقوم بإنتاج شبكة موزعة مُتَحملة-للخطأ البيزنطي (BFT).

إجماع ناكاموتو لبيتكوين

من الأفضل فهم آليات إثبات العمل (PoW) من خلال منظور إجماع ناكاموتو لبيتكوين، والذي هو مثال جَوهرِي ومستمر للتنفيذ الناجح والمستدام لإثبات العمل.

إثبات العمل (PoW) يعتمد على أُحجِيَّة رياضية ليحل للحصول على قيمة أقل من حد معين (الرقم الخاص (nonce)) والذي ينتج بثّ الكتلة التالية إلى الشبكة. قادة الكتل، الذين ينتجون الكتلة التالية، يتم اختيارهم بتنسيق يشبه اليانصيب والذي يتوافق مباشرةً مع قدرتهم الحاسوبية المساهمة (أي دالة التجزئة) في العملية. كما أوضح ساتوشي ناكاموتو في ورقة بيتكوين البيضاء:

“إثبات-العمل يحل أيضاً مشكلة تحديد التمثيل في صنع القرار بالأغلبية. إذا كانت الأغلبية تعتمد على عنوان-IP-واحد-صوت-واحد (one-IP-address-one-vote)، فيمكن إفساده بواسطة أي شخص قادر على تخصيص العديد من عناوين IP. إثبات-العمل هو في الأساس يمثل وحدة معالجة مركزية-واحدة-صوت-واحد (one-CPU-one-vote). يتم تمثيل قرار الأغلبية بواسطة أطول سلسة، والتي يكون لديها أكبر جهد لإثبات العمل تم استثماره فيها. إذا كان التحكم في غالبية طاقة وحدة المعالجة المركزية (CPU) من قِبل عُقد صادقة، فستنمو السلسلة الصادقة بأسرع ما يمكن وتتفوق على أي سلاسل منافسة.”

الورقة البيضاء لساتوشي ناكاموتو

أطول سلسلة لديها أكبر قدر من العمل، وهذا يعني أن معظم القوة (أي دوال التجزئة) ساهمت فيها، مما يجعل تمييزها أمراً هيناً.

يوجد مشاركان أساسيان في نموذج إجماع إثبات العمل (POW) وهما: عمال التعدين ومشغلو العُقد الكاملة.

عمال التعدين

عمال التعدين عبارة عن سوق من المشاركين الذين يتنافسون على حل الإجابة لإنتاج الكتلة التالية وبثها على الشبكة، والتي يتم إنتاجها كل 10 دقائق. عامل التعدين الفائز في كل جولة مدتها 10 دقائق تتم مكافأته بمكافأة الكتلة (قيمتها الحالية هي 12.5 BTC) ورسوم المعاملات في الكتلة. هذا يقود نظام حوافز لعمال التعدين ليستمروا صادقين في نشرهم للكتل لسببين رئيسيين.

أولاً، قام عمال التعدين بإنفاق تكاليف كبيرة في شراء معدات باهظة الثمن والتي تحل خوارزمية تعدين بيتكوين من خلال محاولة فرض الحل بالقوة في العمليات الحاسوبية المستمرة، على حساب الطاقة الكهربائية.

في حالة تصرف عمال التعدين بشكل ضار وحاولوا تخريب عملية التعدين، مما بدوره يضر بمصداقية بيتكوين، فإن استثمارهم في الأجهزة سيصبح أكثر كلفة لأن العائد على الاستثمار من خلال BTC الممنوحة من مكافأة الكتلة سيكون أقل من ذي قبل، وهذا يمهد الطريق إلى السبب الثاني.

يكسب عمال التعدين مكافآت الكتل مباشرةً بعملة BTC، وليس نقداً. بناءً عليه، فإنهم يحولون مورداً في العالم الفعلي (الكهرباء) إلى إنتاج BTC، وهو ما يعزز نوع تكلفة غير قابلة للتزوير تثبت نموذج أمان بيتكوين بالكامل. بالإضافة إلى ذلك، يتم منح سلسلة الكتل (blockchain) شكلاً من أشكال قيمة العالم الفعلي نظراً لأن عمال التعدين على استعداد لتحويل ليس فقط عملة إلزامية (في شكل أجهزة) ولكن مورداً فعلياً إلى إنتاج BTC.

إصدار بيتكوين وسياستها النقدية بالتالي مرتبطين بعملية التعدين، مما يجعله شبه مستحيل تغييرهم مع نمو قوة التجزئة للشبكة إلى النسب الموجودة اليوم. يتم توزيع عملات بيتكوين بأناقة من عمال التعدين إلى السوق بالسعر الفوري لبيتكوين حيث يحتاج عمال التعدين إلى بيع بعض من ممتلكاتهم لكسب الربح ودفع الفواتير.

مشغلو العُقد الكاملة

الكيان الثاني في إثبات العمل (POW) هو مشغلي العُقد الكاملة أو للمستخدمين اليوميين الذين يقومون بتشغيل العُقد الكاملة. العُقد الكاملة هي أجهزة برمجيات عميل تقوم بتشغيل برمجيات بيتكوين التي تقوم تلقائياً بالتحقق من صحة المعاملات والكتل في الشبكة ومن ثم نشرها.

باستخدام إثباتات التشفير وقواعد الإجماع الخاصة ببيتكوين، فإن مشغلي العُقد الكاملة هم القلب النابض للشبكة والمدققين النهائيين لحالة الشبكة. كما يمكن لعملاء العُقد الكاملة أن يكونوا أيضاً عملاء تعدين، ويقوم العملاء برفض الكتل والمعاملات غير الصالحة على الشبكة.

تم انتقاد إثبات العمل (PoW) بسبب تصميمه كثيف الطاقة وقدرته المنخفضة على الأداء في تنفيذ المعاملات في البلوكتشين (on-chain)، ولكن مع بعض التحفظات. على سبيل المثال، النصيب الأكبر من تعدين بيتكوين يتم إنتاجه باستخدام الطاقة المتجددة، وموازنة تكاليف إنفاق الطاقة بقيمة البيتكوين الإجمالية وتوليد الثروة هي مهمة معقدة. بصرف النظر عن هذا، يُعد إثبات العمل (PoW) ابتكاراً مهماً في تصميم نظريات الحاسوبية والألعاب.

نموذج إثبات العمل الخاص ببيتكوين هو إجراء أمني يمثل التقاء حوافز نظرية الألعاب مع الحوسبة الموزعة والإجماع الاجتماعي واقتصاديات السوق وإثباتات التشفير. إنه الابتكار الذي يُمكّن سلسلة الكتل (blockchain) من العمل من خلال إجماع آمن ومستدام وموزع، واستمرار بيتكوين لأكثر من عقد من الزمن هو إثبات عميق على ذلك.

المعرفة قوة – لذا استمرّ في التعلّم! إذا كنت تستمتع بفهم الأصول المشفرة وسلسلة الكتل (blockchain)، فشاهد فيديو School of Block لدينا طبقة إيثريوم 2.