آشنایی با الگوریتم‌های استخراج ارزهای دیجیتال چه تفاوت‌هایی دارند؟

الگوریتم اجماع در بلاکچین ارزهای دیجیتال

در شبکه‌های متمرکز به عنوان مثال شبکه یک بانک، همه اطلاعات به صورت متمرکز و در سرور مرکزی بانک ذخیره می‌شود و وظیفه تایید تراکنش‌های بانکی و حفظ امنیت شبکه و اطلاعات کاربران بر عهده بانک می‌باشد. اما در سیستم‌ها و شبکه‌های غیرمتمرکز مبتنی بر بلاک چین اوضاع فرق می‌کند. در این شبکه‌ها وظیفه تایید تراکنش‌ها و تامین امنیت شبکه بر عهده اعضای شبکه می‌باشد. 

حتما از خودتان می‌پرسید در این شبکه‌های امنیت چگونه تامین می‌شود؟ اگر کسی در شبکه اختلال ایجاد کند، چه خواهد شد؟ پاسخ به این سوالات در الگوریتم اجماع و آموزش استخراج ارز دیجیتال نهفته است. الگوریتم اجماع، راهی برای حفظ امنیت و یکپارچگی در یک بلاکچین است. این الگوریتم‌ها برای رفع مشکل اعتماد بین افراد و یا نودهای گوناگون در آن شبکه به وجود آمده است. 

الگوریتم اجماع در سیستم‌های غیرمتمرکز

همانطور که می‌دانید همه تراکنش‌ها در بلاک چین بصورت غیرمتمرکز ذخیره می‌شود. ثبت اطلاعات بصورت غیر متمرکز به این معنا است که اطلاعات تراکنش‌های ارزهای دیجیتال در یک سرور پردازش و ذخیره نمی‌شود و میان تمام افراد فعال در شبکه توزیع می‌شود. در یک شبکه بلاکچینی تمام افراد می‌توانند به اطلاعات تراکنش‌ها دسترسی داشته باشند. اما چرا این اطلاعات به صورت توزیع شده و غیر متمرکز ذخیره‌ سازی می‌شود؟ مهم ترین دلیل انجام این کار، حفظ امنیت شبکه و اطمینان از عدم دسترسی و تغییر اطلاعات است. اگر داده‌ها در یک نود از بین برود یا آسیب ببیند، هزاران نود دیگر وجود دارند که همین اطلاعات را در خود ذخیره کرده‌اند.

منظور از گواه اثبات کار چیست؟

در استخراج کنندگان با بکار گیری این الگوریتم برای تایید تراکنش‌ها و دریافت پاداش شبکه با یکدیگر رقابت می‌کنند. در شبکه ارزهای دیجیتال هنگامی که کاربران برای یکدیگر ارز دیجیتال ارسال می‌کنند اطلاعات مربوط به تراکنش‌ها در بلاک‌ها جمع آوری می‌شوند، مسئولیت تایید تراکنش‌ها و آرایش بلاک‌های زنجیره بر عهده ماینرها یا همان استخراج‌کنندگان ارزهای دیجیتال می‌باشد. این کار طی فرآیند استخراج ارزهای دیجیتال یا ماینینگ انجام می‌شود.

ماینرهای ارز دیجیتالی که شبکه آنها مبتنی بر گواه اثبات کار می‌باشد طی فرآیند استخراج باید معادلات سخت ریاضی را حل کنند و ماینری که بتواند زودتر از دیگران جواب صحیح معادله ریاضی که در واقع همان هش بلاک می‌باشد را بدست آورد می‌تواند تراکنش‌ها را تایید کرده و بلاک حاوی تراکنش‌ها را به زنجیره بلاک اضافه کنند و علاوه بر کارمزد تراکنش‌ها واحدهای جدید تولید شده را نیز به عنوان پاداش دریافت کند.

 هش در گواه اثبا‌ت کار چیست؟

الگوریتم اثبات کار روشی است که طی آن کاربران می‌توانند اشکالات و مداخلات درون شبکه را تشخیص دهند. این کار به کمک هش‌ها و مجموعه‌ای طولانی از اعداد که با عنوان اثبات کار معرفی می‌شود انجام می‌شود. به این طریق که شما می‌توانید اطلاعات خود را به یک الگوریتم هش بدهید و یک عبارت هش را تحویل بگیرید. این عبارت هش منحصر به فرد است. به طوری که اگر شما تغییرات جزئی در داده‌های اصلی خود ایجاد کنید، آنگاه عبارت هش جدیدی دریافت خواهید کرد. ورودی توابع هش می‌تواند مقادیر متفاوت با طول نامعلوم باشد اما خروجی که حاصل می‌شود همواره طول ثابتی دارد. فرآیند تولید عبارت هش یک فرآیند یک‌طرفه است؛ یعنی این که شما با داشتن عبارت هش نمی‌توانید به اطلاعات اصلی دسترسی پیدا کنید؛ اما می‌توانید صحت آن‌ها را با داده‌های اصلی مطابقت دهید. 

همانطور که قبلا بیان شد هش همان جواب معادلات ریاضی است که ماینرها برای حل آن باهم رقابت می‌کنند. در واقع ماینرها با امتحان کردن شماره‌های تصادفی (نانس (nounce)) تلاش می‌کنند جواب معادله را پیدا کنند. برای بررسی عدد حدس زده شده آن را از درون تابع هش عبور می‌دهند تا مشاهده کنند که آیا آن عدد با شرایط بلاک یکسان است یا خیر؛ بنابراین زمانی که یک ماینر جواب معادله (هش) را پیدا کرد آن را ‌به شبکه ارسال می‌کند تا سایر ماینرها جواب آن را تایید کنند و بلاک جدید ایجاد شود. به همین دلیل به الگوریتم هش، الگوریتم اثبات کار نیز می‌گویند.

ایجاد هش برای مجموعه‌ای از تراکنش‌های بیت کوین برای سیستم‌های امروزی کار ساده‌ای است؛ بنابراین شبکه با تبدیل این فرآیند به کار تلاش می‌کند تا سطح خاصی از سختی را برای شبکه بیت‌کوین ایجاد کند. سختی شبکه بیتکوین هر دو هفته یکبار و پس از ساخته شدن 2016 بلاک تغییر می‌کند. این سختی به گونه‌ای است که استخراج یک بلاک جدید به طور متوسط 10 دقیقه زمان ببرد. اگر سختی شبکه وجود نداشته باشد، به مرور زمان با افزایش تعداد ماینرهای شبکه بیت کوین تعداد حدس‌هایی که برای هش هر بلاک زده می‌شود نیز افزایش می‌یابد، در نتیجه این احتمال وجود دارد که استخراج بلاک‌های جدید کمتر از 10 دقیقه زمان ببرد و هیچ چیز نتواند جلوی ماینرها را بگیرید. 

منظور از معادلات ریاضی در الگور‌یتم اثبا‌ت کار چیست؟

منظور از معادلات ریاضی در اثبات کار همان مسئله‌ای است که برای به دست آوردن جواب آن نیاز به نیروی محاسباتی قدرتمندی داریم. به جواب نهایی مسئله اثبات کار یا معادله که توسط ماینرها به دست می‌آید هش می‌گویند. پیچیدگی معادلات، به تعداد کاربران، هش‌ریت (توان محاسباتی) کنونی شبکه و بار آن بستگی دارد. هر چه شبکه بلاک چین شما بزرگ‌تر باشد، به دست آوردن جواب معادله نیز سخت‌تر خواهد شد و بالعکس؛ بنابراین برای حل این معادلات پیچیده ریاضی نیاز به قدرت بیشتری دارید. پیچیدگی یک کار نکته بسیار حساسی است. 

اگرچه پیچیدگی امر بسیار مهمی در شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار می‌باشد اما این پیچیدگی ایجاد شده در اثر رشد شبکه نباید به گونه‌ای باشد که ماینرها برای تولید بلاک‌های جدید نیاز به صرف زمان زیادی داشته باشند و نتوانند جواب معادلات را در یک بازه زمانی مشخص بدست آورند به عبارت دیگر تولید بلاک‌های زنجیره به نوعی معجزه باشد.

از طرف دیگر اگر این معادلات ساده باشند شبکه براحتی هدف حملات dos ،ddos و اسپم قرار خواهد گرفت. بنابراین درجه پیچیدگی معادلات باید بررسی شود.

 هم‌چنین لازم به ذکر است، هر چه قدرت رایانه‌ای که به شبکه اضافه می‌شود بیشتر باشد، آنگاه برای حل معادله بلاک جدید نیاز به محاسبات زیادی خواهد بود. این روش باعث افزایش هزینه تولید بلاک در شبکه می‌شود؛ بنابراین استخراج‌کنندگان مجبور هستند عملکرد سیستم استخراج خود را تقویت کنند تا عمل ماینینگ برای آن‌ها به صرفه‌تر باشد.

چرا استفاده از گواه اثبا‌ت کار ضروری است؟

استفاده از الگوریتم اثبات کار به چند دلیل مختلف در شبکه بلاک چین ضروری است که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

دفاع از شبکه در مقابل حملات

اثبات کار محدودیت‌هایی برای کنش‌های مختلف اعمال می‌کند. حمله به این الگوریتم نیازمند تلاش زیادی است و انجام محاسبات آن به نیروی رانشی و زمان زیادی احتیاج دارد. این عوامل باعث می‌شود حمله عملا کار بی‌فایده‌ای باشد.

در الگوریتم اثبات کار برخلاف الگوریتم اثبات سهام، میزان دارایی کاربران، در تصمیمات شبکه نقش تعیین‌کننده‌ای ندارد؛ یعنی مهم نیست در کیف‌پول شما چقدر ارز دیجیتال وجود دارد؛ بلکه وجود نیروی پردازشی قوی برای حل معادلات ریاضی و ایجاد بلاک‌های جدید تاثیر گذار است و اهمیت زیادی دارد.

الگوریتم ا‌ثبات کار در چه مواردی کاربرد دارد؟

همانطور که در ابتدای مقاله بیان کردیم معروف‌ترین کاربرد این الگوریتم ارزهای دیجیتال بخصوص بیت کوین می‌باشد. اگرچه از این الگوریتم پیش از بیت کوین نیز استفاده می‌شد اما ساتوشی ناکاموتو با استفاده از این تکنیک در ارز دیجیتال خود باعث تغییر شکل معاملات سنتی و انقلابی در این زمینه شد. ارزهای دیجیتال دیگری مانند هم که مبتنی بر بیت کوین می‌باشند از این الگوریتم اجماع استفاده می‌کنند. 

یکی دیگر از ارزهای دیجیتال بزرگی که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کند اتریوم می‎‌باشد. از آنجایی که حدود سه‌چهارم ارزهای دیگر بروی بلاکچین اتریوم اجرا شده‌اند با اطمینان می‌توان گفت که بیشتر ارزهای دیجیتال این الگوریتم اجماع را بکار گرفته‌اند.