تفوق إثبات العمل على إثبات الحصة ؛ مراجعة وجهة نظر

تعد الخوارزميتان “إثبات العمل” (PoW) و “إثبات الحصة” (PoS) آليات إجماع مستخدمة للتحقق من صحة معاملات blockchain وتأمينها. يتطلب إثبات العمل الكثير من الطاقة لقوة الحوسبة التي يكلفها. على النقيض من ذلك ، فإن إثبات الحصة دون الحاجة إلى استهلاك مرتفع للطاقة ويعتمد فقط على رأس المال يتحقق من صحة عجلة blockchain. جعل الاستهلاك الأمثل للطاقة في خوارزمية إثبات الحصة آلية الإجماع هذه لديها العديد من المعجبين. هل إثبات الحصة أفضل من إثبات العمل بالقدر الموصوف؟

اقرأ المزيد: ما هو إثبات المخزون؟

في معظم المناقشات المتعلقة بمقارنة هاتين الآليتين ، هناك العديد من المخاوف بشأن استهلاك الطاقة في عملية تعدين البيتكوين. إن التصور الشائع عن استخدام خوارزمية إثبات العمل بشكل مفرط وعفا عليها الزمن يغذي الاستخدام المتزايد لإثبات الحصة كآلية إجماع لمعظم سلاسل الكتل الجديدة. ومع ذلك ، لا يزال هناك أشخاص ومنظمات ينظرون إلى هذا الاتجاه من زاوية أخرى.

ما تقرأه في هذه المقالة هو وجهة نظر فريدة يتم طرحها بهدف الدفاع عن خوارزمية إثبات العمل. هذا الرأي في الشكل مقالة منشور على مدونة شركة خدمات التعدين “براينس”. تشرح هذه المقالة سبب كون إثبات العمل ميزة مهمة لبروتوكول Bitcoin وكيف أنها لا تزال خوارزمية فريدة من بين العديد من شبكات إثبات الحصة التي تظهر كل شهر. يبدو أن الأسباب الكامنة وراء هذا المقال ومنطقه تستحق الدراسة ؛ ومع ذلك ، فإن وجهة النظر هذه ، مثل جميع الموضوعات في هذا المجال ، قد تكون بها نقاط ضعف ولا يمكن اعتبارها معيارًا عامًا.

قبلالالسياق التاريخي

قد يكون هذا غريباً بالنسبة لك. لكن أول استخدام لإثبات العمل كخوارزمية إجماع لم يكن شبكة البيتكوين. لتحديد الآثار الأولى لإثبات العمل ، يجب أن نراجع قصة الإجراء الذي تم اتخاذه ضد البريد العشوائي. يشرح آدم باك القصة جيدًا في مقابلة أجراها في عام 2014 في الحلقة 77 من بودكاست Let’s Talk Bitcoin.

عامل التشفير آدم بيك هو منشئ ما نعرفه الآن كدليل على العمل على blockchain Bitcoin. استخدم لأول مرة خوارزمية إثبات العمل كطريقة لمكافحة البريد العشوائي في مجموعات أخبار Usenet. في شبكة تبادل الأخبار والمعلومات هذه ، استخدم مرسلو البريد العشوائي مساحة المنتدى لإرسال رسائل ورسائل بريد إلكتروني عديمة الفائدة وغير ذات صلة.

نظرًا لأن تكلفة إرسال الرسائل كانت تقريبًا صفرية ، فإن إرسال البريد العشوائي للوصول إلى ملايين أجهزة الكمبيوتر لم يكلف مرسلي البريد العشوائي ، بل على العكس ، كان ذلك احتمالًا مربحًا. في هذه الحالة ، حاول آدم بيك استخدام خوارزمية إثبات العمل لإجبار وحدة المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بالمستخدمين على أداء العمل والحسابات. نتيجة لهذا الإجراء ، تطلب إرسال الرسائل في الشبكة الطاقة والمال.

مع خطة آدم بيك المقترحة ، لن تكون تكلفة التشغيل باهظة بالنسبة للمستخدمين العاديين ؛ لكن بالنسبة للأشخاص الذين يعتزمون استغلال الموارد ، لم يكن الأمر اقتصاديًا. استخدم نظرية “اصطدام عيد الميلاد” لهذا الغرض. الفكرة البسيطة للنظرية المذكورة هي أنه إذا تخيلنا وجود 367 شخصًا (أي أيام السنة + 2) في غرفة ، فيمكننا أن نكون على يقين تقريبًا من أن شخصين على الأقل ولدوا في نفس اليوم والشهر ولهما نفس تاريخ الميلاد.

من خلال تطبيق نظرية “صدفة عيد الميلاد” لآدم بيك ، يمكن توقع استمرار كل جهاز كمبيوتر في تجزئة SHA1 للمدخلات حتى يجد المخرجات المطلوبة (شخص آخر له نفس تاريخ الميلاد). عادة ، يتم العثور على الناتج المقصود بعد فترة زمنية معينة ، ثم يتم تسجيل “طابع” رقمي كدليل على الطابع البريدي. يمثل هذا الطابع الرقمي مقدار الكهرباء وقوة الحوسبة التي تم استخدامها للعثور على الإخراج المقصود.

أدى هذا الحادث إلى ظهور مفهوم يسمى “الحشاش”. مما قلناه ، ربما لاحظت اتصال هذا النظام بـ Bitcoin: خوارزمية إجماع مشابهة تمامًا تتطلب قدرًا معينًا من الطاقة والعمل الحسابي من المستخدم ، في مقابل إنشاء “طابع زمني” خاص يضمن صحة البيانات.

البيتكوين كبروتوكول اتصال

بمساعدة آدم بيك من “Cypherpunks Mailing List” ، والتي كانت تتألف من خبراء التشفير ، تم تشكيل فكرة استخدام HashCash و Proof of Work في شبكة دفع رقمية. بالنظر إلى تاريخ الفكرة ، ربما يتضح سبب استخدام إثبات العمل في شبكة الدفع الرقمية ؛ لأن بروتوكول Bitcoin نفسه يعتبر شبكة اتصالات كبيرة جدًا.

Bitcoin blockchain عبارة عن دفتر أستاذ يتكون من كتل مترابطة تحتوي على بيانات الشبكة. تم تصميم blockchain بطريقة يتم فيها إنشاء كتلة جديدة كل 10 دقائق وتكون مساحة كل كتلة محدودة.

نظرًا للقيود ، فإن بروتوكول اتصال Bitcoin له حد طبيعي على عدد المعاملات في الدقيقة. وبالتالي ، إذا كانت تكلفة كتابة الكتل صفرًا ، فيمكن لأي شخص القيام بذلك وإغراق الشبكة بمعاملات وهمية. في الواقع ، إذا لم تكن هناك تكلفة مرتبطة بالتلاعب بالشبكة ، فيمكن للمهاجم بسهولة تعطيل ومراقبة الشبكة من خلال هجوم رفض الخدمة. في هذا الهجوم ، يتم قطع وصول الأشخاص إلى الشبكة بحيث لا يتم توفير خدمات الشبكة للمستخدمين.

علاوة على ذلك ، إذا تم استخدام طريقة إجماع أخرى ، فقد يؤثر المهاجمون على ترتيب المعاملات ووضعها في كل كتلة عن طريق إنشاء عدد كبير من الحسابات دون دفع رسوم. يحدث هذا الهجوم ، المسمى بـ “هجوم سيبيل” ، عندما تحاول الجهات الخبيثة السيطرة على الشبكة من خلال إنشاء حسابات مستخدمين متعددة.

اقرأ المزيد: ما هو هجوم الكسوف وهجوم سيبيل؟

لحسن الحظ ، الكتابة إلى دفتر الأستاذ الخاص بالبيتكوين ليست مجانية ؛ لأن إثبات العمل يتطلب من عمال المناجم إكمال تريليونات من التجزئة للعثور على كتلة. تتطلب هذه القضية إنفاق المزيد من الطاقة ، ونتيجة لذلك ، الكثير من المال. بالنظر إلى الوقت اللازم للمعالجة وحجب المساحة وعرض النطاق الترددي ، تتطلب عملية المعالجة والمشاركة إنفاق مبلغ معين. يتلقى عمال المناجم مكافأة مقابل الخدمات التي يقدمونها ، والتي تزيد عن الرسوم التي يدفعها المستخدمون لتضمين معاملة في كتلة.

الكهرباء والبيتكوين

الكهرباء هي الطاقة الأكثر أهمية والأكثر استخدامًا في العالم ويمكن اعتبارها العملة الرئيسية في العالم الرقمي. أيضًا ، وفقًا لآلية Bitcoin ، يمكن حساب أمان كل كتلة بهذه العملة الأساسية في شكل عدد الجول أو الكيلووات / ساعة المستخدمة في إنشاء الكتلة. وبالتالي ، فإن كمية الجول أو كيلوواط / ساعة من الكهرباء المطلوبة للتعدين تساوي عدد المعدنين مضروبًا في متوسط ​​معدل التجزئة لكل عامل منجم مضروبًا في عدد التجزئة المطلوبة لإنشاء كتلة.

يمكن لمتوسط ​​معدل التجزئة لكل عامل منجم أن يحدد كفاءة كل جهاز تعدين. في الصورة أدناه ، يتم عرض تكلفة تعدين البيتكوين باستخدام جهاز التعدين Antminer S9.

من الواضح أنه يجب أيضًا حساب تكلفة الكهرباء ، ولهذا الغرض ، يجب عليك مضاعفة معدل الكهرباء المستهلكة في معدل الكهرباء لكل كيلو وات / ساعة للحصول أخيرًا على تكلفة إنتاج بلوك. نظرًا لأن المعدنين لا ينشئون أي كتل مجانًا ، يجب أن يكون الجمع بين مكافأة الكتلة ورسوم معاملات المستخدم أكثر من تكلفة الكهرباء التي يستهلكونها.

بعد مراجعة الإحصائيات على هذا المستوى الأولي ، نرى أن المعدنين الذين يقدمون دليلاً على خدمات العمل يبيعون بالفعل مساحة كبيرة لمستخدمي الشبكة. لهذا السبب ، يتم تقييم سعر الكتلة على شكل كهرباء مستهلكة ؛ لأن أجهزة الكمبيوتر تستخدم الطاقة الكهربائية. بعبارات أخرى:

ملاحظة مهمة: يتم تحديد الطاقة المستهلكة دائمًا من خلال المكافأة المتاحة لعمال المناجم في الشبكة ، بما في ذلك رسوم مساحة الكتلة.

القواعد الأخلاقية لاستهلاك طاقة البيتكوين

هل من الخطأ أن شبكة البيتكوين تستهلك الكثير من الكهرباء؟ بصراحة لا. كما أوضحنا في القسم السابق ، يرتبط استهلاك الطاقة ارتباطًا مباشرًا بالقيمة التي يضعها المستخدمون في مساحة الكتلة. مع زيادة الطلب على مساحة الكتلة ، تزداد أيضًا مكافأة المعدنين. تؤدي هذه المشكلة إلى زيادة استهلاك الطاقة في الشبكة ؛ تمامًا كما رأينا في سوق Bitcoin الصاعد في عام 2020.

مما لا شك فيه ، أن هناك طلبًا على أصل مثل Bitcoin ومساحة blockchain التي يتم فيها إنشاء هذا الأصل. بدلاً من اتهام البيتكوين باستهلاك الطاقة ، من الأفضل النظر عن كثب إلى مصادر الطاقة التي تزود الكهرباء المستهلكة. أيضًا ، تجدر الإشارة مرة أخرى إلى أن الطاقة المستهلكة هي في الواقع ضمان للقيمة التي يتم نقلها عبر الشبكة. ببساطة ، تستخدم Bitcoin الكهرباء ؛ لكن مصدر الوقود لتوليد الكهرباء ليس مهما بالنسبة له. سواء كان فحمًا مضغوطًا أو مصادر أنظف مثل غاز الميثان والطاقة الكهرومائية أو الطاقات المتجددة.

هل خوارزمية إثبات الحصة هي البديل الأفضل؟

بدلاً من استهلاك موارد الحوسبة والطاقة لإنتاج كتلة ، تعمل خوارزمية إثبات الحصة على أساس الرموز المميزة التي أقفلها عامل التعدين أو “المدقق” في الشبكة. وبالتالي ، فإن الحق في إنتاج الكتلة يُمنح فقط من خلال رأس المال المقفل للمدقق ، والذي يكون عرضة لخطر “القطع” من أجل منع انتهاك بروتوكول الإجماع. هذا يعني أنه إذا حاول المدقق ارتكاب خطأ ، فإنه سيفقد ملكيته الأصلية.

على الرغم من أن هذه الخوارزمية للوهلة الأولى تستهلك طاقة أقل وتبدو أكثر كفاءة ، إلا أنه في النهاية يتم استخدام الرموز المميزة كوسيلة للتبادل في الأنشطة الاقتصادية و ليس هناك ما يضمن أن يكون مصدر رأس المال المستثمر أنظف بيئيًا من الطاقة المستهلكة في الشبكة بناءً على خوارزمية إثبات العمل.

علاوة على ذلك ، فإن رأس المال المطلوب لتأمين شبكة إثبات الحصة يزيد بملايين الدولارات عن رأس المال الذي يجب إنفاقه على معدات التعدين. ومع ذلك ، فإن الميزة الرئيسية لشبكات إثبات الحصة هي أنها غالبًا ما تواجه انتقادات أقل عن طريق تقليل بصمة الطاقة المستهلكة. حاليًا ، من المفترض على نطاق واسع أن خوارزمية إثبات الحصة تنتج تأثيرًا بيئيًا أقل ؛ بينما قد لا يتم رؤية جميع جوانب استهلاكها للطاقة.

اقرأ المزيد: إثبات العمل وإثبات الحصة والمفاهيم والاختلافات

آخر شيء يجب مراعاته في خوارزمية إثبات الحصة هو مسألة قوة التصويت في هذه الخوارزمية ، والتي يتم تحديدها من خلال قيمة حصة المدقق. في شبكات إثبات الحصة ، كلما زادت حصة المدقق ، زاد احتمال حصوله على ربح من أصحاب المصلحة الآخرين. يمكن أن تؤدي هذه المشكلة إلى تركيز القوة في الشبكة.

في الواقع ، قد يعرض المستخدمون الذين يمتلكون المزيد من الأصول الشبكة لخطر الرقابة من قبل السلطة المركزية. تمت رؤية هذا الشرط بالفعل في سلسلة منارة Ethereum 2.0 ؛ عندما يمتلك المدققون الخمسة الأوائل أكثر من ثلث إجمالي الحصة ، فهذا يكفي لإيقاف الشبكة أو إتلافها!

مجموعالتصنيف

أثناء قراءتك ، اتخذت هذه المقالة الرائدة زاوية مختلفة لفحص نقاط القوة والضعف في خوارزميات إثبات العمل وإثبات المصالح. في هذا المقال ، وبالنظر إلى الخلفية التاريخية لإثبات العمل ، اكتشفنا سبب ظهوره وضرورة استخدامه في الشبكة النقدية الدولية. ثم انتبهنا إلى حقيقة أنه نظرًا للطاقة المستخدمة لتوفير رأس المال والممتلكات للمساهمين ، فإن مشكلة تقليل استهلاك الطاقة في خوارزمية إثبات الأسهم قد تكون مبالغًا فيها قليلاً. بالإضافة إلى ذلك ، تمكنت هذه المقالة من لفت انتباهنا إلى ضرورة استهلاك الطاقة والتكلفة لمواصلة ميزة اللامركزية لشبكة Bitcoin ، وبدلاً من التشكيك في آلية الإجماع في Bitcoin ، أثارت انتقادات حول مصدر إمدادات الكهرباء.

إثبات العمل هو اختراع رائع قدمه آدم بيك وهو الآن جزء أساسي ومتكامل من شبكة البيتكوين. تم تشكيل هذه الخوارزمية من أجل التعامل مع هجمات “رفض الخدمة” وهجمات “Siebel” ، وبعد ذلك على شبكة Bitcoin ، جعلت التخريب على هذه المنصة مكلفًا للغاية بحيث لم يفكر أحد في مهاجمة الشبكة. إثبات العمل في Bitcoin يجعل استخدام شبكة الاتصال هذه مكلفًا. هذه المشكلة تجعل مساحة الكتلة أو النطاق الترددي للشبكة باهظة الثمن ؛ ميزة مرتبطة مباشرة برسوم المعاملات. رسوم المعاملة هي القيمة التي يعينها المستخدمون لإمكانية نقل البيانات في الشبكة. وفي الوقت نفسه ، يقدم عمال مناجم البيتكوين أيضًا خدمات تستهلك الكهرباء لتوفيرها.

إثبات الحصة هو طريقة بديلة لبناء الإجماع في blockchain ؛ لكن رأس المال الضخم اللازم لتأمين شبكات إثبات المصالح يمكن أيضًا الحصول عليه بطريقة تضر بالنظام البيئي. بالإضافة إلى ذلك ، في هذه الخوارزمية ، يمكن لعدد قليل من الأشخاص الاستيلاء على جزء كبير من رأس المال وتحريك الشبكة نحو المركزية ؛ الشروط التي يمكن أن تخلق مخاطر للبروتوكول بمرور الوقت. بالنسبة إلى Bitcoin ، يعد إثبات العمل حلاً مبتكرًا ، على الرغم من الهجمات المتكررة من المجتمع والسياسيين وحتى الاقتصاديين ، يبدو دائمًا وآمنًا على المدى الطويل.