إثبات العمل (PoW)
بدأت شبكة إيثيريوم باستخدام آلية إجماع تتضمن إثبات العمل (PoW). سمح هذا لعقد شبكة إيثيريوم بالاتفاق على حالة جميع المعلومات المسجلة على سلسلة كتل إيثيريوم ومنع أنواعًا معينة من الهجمات الاقتصادية. ومع ذلك، أوقفت إيثيريوم إثبات العمل في عام 2022 وبدأت في استخدام إثبات الحصة بدلاً من ذلك.
المتطلبات الأساسية
لفهم هذه الصفحة بشكل أفضل، نوصي بقراءة المعاملات، والكتل، وآليات الإجماع أولاً.
ما هو إثبات العمل (PoW)؟
إجماع ناكاموتو (Nakamoto consensus)، الذي يستخدم إثبات العمل، هو الآلية التي سمحت في الماضي لشبكة إيثيريوم اللامركزية بالوصول إلى إجماع (أي اتفاق جميع العقد) على أشياء مثل أرصدة الحسابات وترتيب المعاملات. منع هذا المستخدمين من "الإنفاق المزدوج" لعملاتهم وضمان أن سلسلة إيثيريوم كانت صعبة للغاية في الهجوم عليها أو التلاعب بها. تأتي هذه الخصائص الأمنية الآن من إثبات الحصة بدلاً من ذلك باستخدام آلية الإجماع المعروفة باسم Gasper.
إثبات العمل والتعدين
إثبات العمل هو الخوارزمية الأساسية التي تحدد الصعوبة والقواعد للعمل الذي يقوم به المُعَدِّنون على سلاسل كتل إثبات العمل. التعدين هو "العمل" نفسه. إنه فعل إضافة كتل صالحة إلى السلسلة. هذا مهم لأن طول السلسلة يساعد الشبكة على اتباع التفرع الصحيح لسلسلة الكتل. كلما زاد "العمل" المنجز، زاد طول السلسلة، وارتفع رقم الكتلة، زاد يقين الشبكة من الحالة الحالية للأمور.
كيف كان يعمل إثبات العمل في إيثيريوم؟
تتم معالجة معاملات إيثيريوم في كتل. في إيثيريوم التي كانت تعتمد على إثبات العمل والذي تم إيقافه الآن، كانت كل كتلة تحتوي على:
- صعوبة الكتلة – على سبيل المثال: 3,324,092,183,262,715
- تجزئة المزيج (mixHash) – على سبيل المثال:
0x44bca881b07a6a09f83b130798072441705d9a665c5ac8bdf2f39a3cdf3bee29 - رقم فريد – على سبيل المثال:
0xd3ee432b4fb3d26b
كانت بيانات الكتلة هذه مرتبطة مباشرة بإثبات العمل.
العمل في إثبات العمل
تطلب بروتوكول إثبات العمل، إيثاش، من المُعَدِّنِين خوض سباق مكثف من التجربة والخطأ للعثور على الرقم الفريد للكتلة. فقط الكتل التي تحتوي على رقم فريد صالح يمكن إضافتها إلى السلسلة.
عند التسابق لإنشاء كتلة، يقوم المُعَدِّن بشكل متكرر بتمرير مجموعة بيانات، والتي لا يمكن الحصول عليها إلا عن طريق تنزيل وتشغيل السلسلة الكاملة (كما يفعل المُعَدِّن)، من خلال دالة رياضية. تم استخدام مجموعة البيانات لإنشاء تجزئة مزيج (mixHash) أقل من الهدف الذي تمليه صعوبة الكتلة. أفضل طريقة للقيام بذلك هي من خلال التجربة والخطأ.
حددت الصعوبة الهدف للتجزئة. كلما كان الهدف أقل، كانت مجموعة التجزئات الصالحة أصغر. بمجرد إنشائها، كان من السهل للغاية على المُعَدِّنِين والعملاء الآخرين التحقق منها. حتى لو تغيرت معاملة واحدة، ستكون التجزئة مختلفة تمامًا، مما يشير إلى وجود احتيال.
عملية التجزئة تجعل من السهل اكتشاف الاحتيال. لكن إثبات العمل كعملية كان أيضًا رادعًا كبيرًا لمهاجمة السلسلة.
إثبات العمل والأمان
تم تحفيز المُعَدِّنِين للقيام بهذا العمل على سلسلة إيثيريوم الرئيسية. لم يكن هناك حافز يذكر لمجموعة فرعية من المُعَدِّنِين لبدء سلسلتهم الخاصة — فهذا يقوض النظام. تعتمد سلاسل الكتل على وجود حالة واحدة كمصدر للحقيقة.
كان الهدف من إثبات العمل هو تمديد السلسلة. كانت السلسلة الأطول هي الأكثر تصديقًا على أنها السلسلة الصالحة لأنها تطلبت أكبر قدر من العمل الحسابي لإنشائها. ضمن نظام إثبات العمل (PoW) الخاص بإيثيريوم، كان من المستحيل تقريبًا إنشاء كتل جديدة تمحو المعاملات، أو تنشئ معاملات مزيفة، أو تحافظ على سلسلة ثانية. وذلك لأن المُعَدِّن الخبيث كان سيحتاج دائمًا إلى حل الرقم الفريد للكتلة بشكل أسرع من أي شخص آخر.
لإنشاء كتل خبيثة ولكنها صالحة باستمرار، كان المُعَدِّن الخبيث سيحتاج إلى أكثر من 51% من قوة التعدين في الشبكة للتغلب على الجميع. يتطلب هذا القدر من "العمل" الكثير من قوة الحوسبة باهظة الثمن، وربما تكون الطاقة المستهلكة قد فاقت المكاسب التي تحققت في الهجوم.
اقتصاديات إثبات العمل
كان إثبات العمل مسؤولاً أيضًا عن إصدار عملة جديدة في النظام وتحفيز المُعَدِّنِين للقيام بالعمل.
منذ ترقية كونستانتينوبل، تمت مكافأة المُعَدِّنِين الذين نجحوا في إنشاء كتلة باثنين من عملات ETH المسكوكة حديثًا وجزء من رسوم المعاملات. كما عوضت كتل أومر (Ommer blocks) بـ 1.75 ETH. كتل أومر كانت كتلًا صالحة أنشأها مُعَدِّن في نفس الوقت تقريبًا الذي أنشأ فيه مُعَدِّن آخر الكتلة الأساسية، والتي تم تحديدها في النهاية من خلال السلسلة التي تم البناء عليها أولاً. عادة ما حدثت كتل أومر بسبب زمن انتقال الشبكة.
النهائية
تتمتع المعاملة بـ "النهائية" على إيثيريوم عندما تكون جزءًا من كتلة لا يمكن تغييرها.
نظرًا لأن المُعَدِّنِين عملوا بطريقة لامركزية، كان من الممكن تعدين كتلتين صالحتين في نفس الوقت. هذا يخلق تفرعًا مؤقتًا. في النهاية، أصبحت إحدى هذه السلاسل هي السلسلة المقبولة بعد تعدين الكتل اللاحقة وإضافتها إليها، مما يجعلها أطول.
ومما زاد الأمور تعقيدًا، أن المعاملات المرفوضة في التفرع المؤقت ربما لم يتم تضمينها في السلسلة المقبولة. هذا يعني أنه يمكن عكسها. لذا تشير النهائية إلى الوقت الذي يجب أن تنتظره قبل اعتبار المعاملة غير قابلة للعكس. في ظل إيثيريوم السابقة التي كانت تعتمد على إثبات العمل، كلما زاد عدد الكتل التي تم تعدينها فوق كتلة معينة N، زادت الثقة في أن المعاملات في N كانت ناجحة ولن يتم التراجع عنها. الآن، مع إثبات الحصة، أصبحت النهائية خاصية صريحة للكتلة، وليست احتمالية.
استهلاك الطاقة في إثبات العمل
أحد الانتقادات الرئيسية لإثبات العمل هو مقدار الطاقة المطلوبة للحفاظ على أمان الشبكة. للحفاظ على الأمان واللامركزية، استهلكت إيثيريوم المعتمدة على إثبات العمل كميات كبيرة من الطاقة. قبل وقت قصير من التحول إلى إثبات الحصة، كان مُعَدِّنو إيثيريوم يستهلكون بشكل جماعي حوالي 70 TWh/yr (تقريبًا نفس استهلاك جمهورية التشيك - وفقًا لـ digiconomist (opens in a new tab) في 18-July-2022).
الإيجابيات والسلبيات
| الإيجابيات | السلبيات |
|---|---|
| إثبات العمل محايد. لا تحتاج إلى ETH للبدء وتسمح لك مكافآت الكتلة بالانتقال من 0 ETH إلى رصيد إيجابي. مع إثبات الحصة تحتاج إلى ETH للبدء. | يستهلك إثبات العمل الكثير من الطاقة لدرجة أنه مضر بالبيئة. |
| إثبات العمل هو آلية إجماع مجربة ومختبرة حافظت على أمان ولامركزية بيتكوين وإيثيريوم لسنوات عديدة. | إذا كنت ترغب في التعدين، فأنت بحاجة إلى معدات متخصصة لدرجة أنها تمثل استثمارًا كبيرًا للبدء. |
| مقارنة بإثبات الحصة، من السهل نسبيًا تنفيذه. | نظرًا لزيادة الحوسبة المطلوبة، يمكن لمجمعات التعدين أن تهيمن على لعبة التعدين، مما يؤدي إلى المركزية والمخاطر الأمنية. |
مقارنة بإثبات الحصة
على مستوى عالٍ، يمتلك إثبات الحصة نفس الهدف النهائي لإثبات العمل: مساعدة الشبكة اللامركزية على الوصول إلى إجماع بشكل آمن. لكن لديه بعض الاختلافات في العملية والأفراد:
- يستبدل إثبات الحصة أهمية القوة الحسابية بـ ETH المخزنة.
- يستبدل إثبات الحصة المُعَدِّنِين بالمدققين. يقوم المدققون بتخزين ETH الخاصة بهم لتفعيل القدرة على إنشاء كتل جديدة.
- لا يتنافس المدققون لإنشاء كتل، بل يتم اختيارهم عشوائيًا بواسطة خوارزمية.
- النهائية أكثر وضوحًا: في نقاط تحقق معينة، إذا وافق 2/3 من المدققين على حالة الكتلة، فإنها تعتبر نهائية. يجب على المدققين المراهنة بحصة التخزين الخاصة بهم بالكامل على هذا، لذلك إذا حاولوا التواطؤ لاحقًا، فسوف يفقدون حصة التخزين الخاصة بهم بالكامل.