پیمنت استیت

تعیین وضعیت پرداخت های اینترنتی

راه حل ایمن و سریع خدمات پرداخت ‌های بین‌المللی اینترنتی

اثبات کار (POW) در اتریوم

 

شبکه اتریوم با استفاده از مکانیزم اجماع که شامل اثبات کار (PoW) بود، شروع به کار کرد. این سیستم به گره‌های شبکه اتریوم اجازه داد تا در مورد وضعیت کل اطلاعات ثبت‌شده در بلاک چین اتریوم به نتیجه برسند تا از انواع حملات اکونومی آن جلوگیری کرد. با این حال، اتریوم در سال 2022 اثبات کار را در سیستم خود غیرفعال کرد و به جای آن از سیستم اثبات سهام(proof-of-stak) استفاده کرد.

اثبات کار اکنون منسوخ شده است. اتریوم دیگر از اثبات کار به عنوان بخشی از مکانیسم اجماع خود استفاده نکرده و  در عوض، از اثبات سهام استفاده می کند.

 

مقاله مرتبط: اثبات سهام (PoS) در اتریوم

 

اثبات کار (POW) چیست؟

اجماع ناکاموتو(Nakamoto consensus)، که از اثبات کار استفاده می‌کند، مکانیزمی است که به شبکه حساب‌ها و ترتیب تراکنش‌ها به توافق برسند (یعنی همه گره‌ها توافق دارند). این امر باعث می‌شود که کاربران نتوانند کوین های خود را «دوبرابر خرج کنند» و غیرمتمرکز اتریوم اجازه می‌داد تا در زمان هایی در مورد مواردی چون موجودی تضمین می‌کند که زنجیره اتریوم تحت حملات خرابکارانه و مخرب به سختی قرار گرفته و یا در اصل قرار نمی گیرد. این ویژگی‌ها و خواص امنیتی سیستم اکنون به جای استفاده از مکانیسم اجماع معروف یعنی Gasper، از اثبات سهام حاصل می‌شوند.

 

اثبات کار و استخراج

اثبات کار، بر پایه الگوریتمی است که سختی کار و قوانین آن را که ماینرها روی بلاک چین های اثبات کار اعمال می کنند، تعیین می کند. استخراج خود «کار» است. این عمل اضافه کردن بلوک های معتبر به زنجیره است. این موضوع اهمیت زیادی دارد چون طول زنجیره به شبکه کمک می کند تا فورک صحیح بلاک چین را پیدا کند. هرچه "کار" بیشتر انجام شود، زنجیره طولانی تر است و هرچه تعداد بلوک بیشتر باشد، شبکه می تواند از وضعیت فعلی کارها مطمئن تر باشد.

 

الگوریتم اثبات کار در اتریوم چگونه کار میکند؟

تراکنش‌های اتریوم در قالب بلوک‌ها پردازش می‌شوند. در اتریوم اثبات کار که اکنون منسوخ شده است، هر بلوک شامل موارد زیر بود:

این داده های بلوک مستقیماً با اثبات کار مرتبط بودند.

 

کار در اثبات کار

پروتکل اثبات کار، Ethash، ماینرها را ملزم می‌کرد تا یک مسابقه  تحت آزمون و خطا سخت را برای یافتن نانس برای یک بلوک انجام دهند. فقط بلوک‌هایی با نانس معتبر می‌توانستند به زنجیره اضافه شوند.

هنگام این مسابقه برای ایجاد یک بلوک، یک ماینر به طور مکرر یک مجموعه داده را قرار می دهد، که تنها از طریق یک تابع ریاضی با دانلود و اجرای زنجیره کامل (همانطور که یک ماینر انجام می دهد)، به دست می آید. این مجموعه داده برای ایجاد یک میکس هش(mixHash) با یک هدف که توسط سختی بلوک دیکته می‌شود، استفاده شد. بهترین راه برای انجام این کار آزمون و خطا است.

سختی کار هدف را برای هش تعیین میکند. هرچه هدف کمتر باشد، مجموعه هش های معتبر کوچکتر است. پس از ایجاد، تأیید آن برای سایر ماینرها و مشتریان بسیار آسان بود. حتی اگر قرار باشد یک تراکنش تغییر کند، هش کاملاً متفاوت خواهد بود که نشان دهنده تقلب در آن است.

هش شدن، شناسایی تقلب در سیستم را آسان می کند. اما اثبات کار به عنوان یک فرآیند نیز یک عامل بازدارنده بزرگ برای حمله به زنجیره بود.

 

اثبات کار و امنیت

ماینرها برای انجام این کار در زنجیره اصلی اتریوم حمایت شدند.کمبود انگیزه برای زیرمجموعه ای از ماینرها وجود داشت تا زنجیره خود را راه اندازی کنند - این سیستم را تضعیف می کند. بلاک چین ها بر داشتن یک حالت واحد به عنوان منبع حقیقت متکی هستند.

هدف از اثبات کار، گسترش زنجیره بود. طولانی‌ترین زنجیره به‌عنوان معتبرترین زنجیره قابل قبول بود، زیرا بیشترین کار محاسباتی برای تولید آن انجام می شد. در سیستم PoW اتریوم، ایجاد بلوک‌های جدید که تراکنش‌ها را پاک می‌کنند، موارد جعلی ایجاد می کرد یا حفظ زنجیره تقریبا غیرممکن بود. دلیلش این است که یک ماینر مخرب همیشه بلاک را سریعتر از بقیه حل می کرد.

با  ایجاد مداوم بلوک های مخرب و در عین حال معتبر، یک ماینر مخرب به بیش از 51 درصد از قدرت استخراج شبکه نیاز داشت تا بتواند بقیه را شکست دهد. این مقدار "کار" به قدرت محاسباتی زیادی نیاز دارد و انرژی صرف شده حتی ممکن است مخرب تر از یک حمله باشد.

 

اقتصاد اثبات کار

اثبات کار همچنین مسئول تولید ارز جدید در سیستم و تشویق استخراج کنندگان برای انجام کار بود.

از زمان ارتقای قسطنطنیه، ماینرهایی که با موفقیت یک بلوک ایجاد کردند، با دو ETH تازه تولید شده در سیستم و بخشی از کارمزد تراکنش، پاداش دریافت کردند. بلوک های O mmer نیز معادل 1.75 ETH از آنها را جبران کردند. بلوک های O mmer بلوک‌های معتبری بودند که توسط یک ماینر عملاً همزمان با ایجاد بلوک متعارف توسط ماینر دیگری ایجاد می‌شدند، که در نهایت مشخص می‌شد که کدام زنجیره در بالای آنها ساخته شده است. بلوک های O mmer معمولاً به دلیل تأخیر شبکه اتفاق می‌افتند.

 

انتهای کاردر اثبات کار

تراکنش زمانی در اتریوم «به اتمام» می رسد که بخشی از یک بلوکی باشد که نمی‌تواند تغییر کند.

از آنجایی که ماینرها به صورت غیرمتمرکز کار می کردند، می توانستند همزمان دو بلوک معتبر استخراج کنند. این فرایند یک چالش را بصورت موقت در سیستم ایجاد می کردند. در نهایت یکی از این زنجیره‌ها پس از استخراج بلوک‌های بعدی و اضافه شدن به آن، تبدیل به زنجیره مورد قبول می شد و آن را طولانی‌تر میکرد.

برای پیچیده تر شدن اوضاع، تراکنش های رد شده در فورک موقت ممکن است در زنجیره پذیرفته شده گنجانده نشده باشند. این بدان معنی است که می تواند معکوس شود. بنابراین نهایی بودن به زمانی اشاره دارد که باید قبل از در نظر گرفتن یک تراکنش غیرقابل برگشت صبر میکردند. در اتریوم اثبات کار قبلی، هر چه بلاک‌های بیشتری در بالای یک بلوک خاص N استخراج شود، اطمینان بیشتری نسبت به موفقیت‌آمیز بودن تراکنش‌ها در N وجود دارد و برگردانده نمی‌شوند. اکنون، با الگوریتم اثبات سهام، نهایی‌سازی یک ویژگی صریح است نه احتمالی برای یک بلوک می باشد.

 

انرژی صرف شده در اثبات کار

انتقاد اصلی از کار الگوریتم اثبات کار، میزان انرژی نهایی مورد نیاز برای ایمن نگه داشتن شبکه است. برای حفظ امنیت و غیر متمرکز بودن، اتریوم در اثبات کار مقادیر زیادی انرژی مصرف می کرد. اندکی قبل از روی آوردن به اثبات سهام، ماینرهای اتریوم در مجموع حدود 70 تراوات ساعت در سال را با الگوریتم اثبات کار مصرف می کردند.

 

مزایا و معایب اثبات کار در مقایسه اثبات سهام

مزایا

معایب

اثبات کار در ابتدا خنثی است این یعنی برای شروع کار نیازی به ETH ندارید و پاداش های بلاک به شما اجازه می دهد از 0ETH به تراز مثبت بروید.اما در اثبات سهام، برای شروع به ETH نیاز دارید.

مصرف انرژی در اثبات کار زیاد است که این به ضرر محیط زیست می باشد

اثبات کار یک مکانیسم اجماع تست و آزمایش شده است که بیت کوین و اتریوم را برای چندین سال امن و غیرمتمرکز نگه داشته است.

اگر می خواهید عملیات استخراج را انجام دهید، به تجهیزات تخصصی نیاز دارید که شروع آن سرمایه زیادی می خواهد.

در مقایسه با اثبات سهام، اجرای آن نسبتاً آسان است.

با توجه به افزایش محاسبات مورد نیاز، استخرهای استخراج به طور بالقوه می توانند بر عملیات ماینینگ تسلط داشته باشند که منجر به متمرکز شدن و خطرات امنیتی در سیستم میشود.

 

در مقایسه با اثبات سهام

در سطوح بالاتر، اثبات سهام همان هدف نهایی را که اثبات کار دنبال میکند را دارد.این یعنی کمک به ساخت یک شبکه غیرمتمرکز برای رسیدن به اجماع ایمن. اما در فرآیند و پرسنل تفاوت هایی دارند:

اثبات سهام اهمیت توان محاسباتی را برای  فرایند استیکینگ اتریوم تغییر می دهد.

اثبات سهام، ماینرها را با اعتبار سنجی جایگزین می کند. اعتبار سنجی های اتریوم خود را برای فعال کردن توانایی ایجاد بلوک های جدید به اشتراک می گذارند.

اعتبارسنجی‌ها برای ایجاد بلوک‌ها رقابت نمی‌کنند، در عوض توسط یک الگوریتم به‌طور تصادفی انتخاب می‌شوند.

اتمام کار واضح تر است: در ایست های بازرسی خاص، اگر 3/2 تعداد اعتبار سنجی ها در مورد وضعیت بلوک توافق کنند، انتهای کار در نظر گرفته می شود. اعتبار دهندگان باید تمام سهام خود را روی این مورد شرط بندی کنند، بنابراین اگر آنها سعی در تبانی در کار سیستم داشته باشند، کل سهام خود را از دست خواهند داد.