يصف الجزء الثاني من هذه السلسلة خوارزمية إثبات العمل (PoW).
بعد قراءة هذه المقالة ، يجب أن يكون لديك فهم أساسي لآلية إجماع رئيسية واحدة وراء blockchains مثل Bitcoin ، والتي ستساعدك على فهم المفاهيم الواردة في المقالات التالية في هذه السلسلة.
المتطلبات الأساسية المسبقة
ما هو "التعدين" ولماذا هو مفيد؟
تم تصميم الكثير من الأسطر الموجودة على الصفحة بحيث تمتلئ بالكلمات ، حيث تم تصميم مساحة في كل كتلة في blockchain ليتم ملؤها بمعلومات المعاملة. تحتوي الصفحة على حدود للمساحة (عدد الصفوف أو حجم الورق) تمامًا كما تفعل كتلة في blockchain (الحد الأقصى لعدد البايت لكل كتلة).
- يمكن أن يكون للكتلة حجم تسلسلي أقصى يبلغ 1 ميغا بايت من البيانات غير المقسمة إلى أجزاء ، حيث يمكن أن تحتوي الكتل على 4 ملايين وحدة وزن كحد أقصى من البيانات الإجمالية (يمكن أيضًا تحويل وحدات الوزن إلى "vbytes" بمعدل 4 وحدات وزن لكل vbytes).
عندما تمتلئ ورقة واحدة ، لكن القصة لم تنته ، يجب على الكاتب مواصلة الكتابة على قطعة جديدة من الورق. تعمل البلوكشين بشكل مشابه: عندما تكون إحدى الكتل ممتلئة ، يجب توقيعها ثم ربطها بشكل مشفر بالكتلة السابقة ، بحيث تجلس واحدة تلو الأخرى ، تمامًا مثل سيارات القطار في تسلسل خلف القاطرة. يتم إجراء هذا التسلسل عن طريق إضافة مزيد من المعلومات إلى رأس الكتلة لكتلة جديدة بواسطة المعدنين ، والتي يمكنك التفكير فيها على أنها تسمية الكتلة. يتنافس عمال المناجم بشكل أساسي على الحق في تسمية كتل جديدة - انظر رأس الكتلة.
- التعدين وعمال المناجم والعقد: التعدين هو العملية التي يتم من خلالها التحقق من صحة معاملات blockchain وتسمية الكتل الجديدة القائمة على إثبات العمل ، باستخدام أنواع مختلفة من المعالجات. الناس الذين يفعلون هذا يسمى عمال المناجم. في الأيام الأولى من blockchain (2015) ، كان لدى الكثير من عمال المناجم عقدة محلية ، وبالتالي خلق التأثير المطلوب للامركزية. في هذه الأيام (2021) ، يتصل العديد من عمال المناجم المستقلين بالمجمعات ولا يحتاجون إلى تشغيل العقد الخاصة بهم. العديد من مشغلي العقدة لا يقومون بالتعدين. العقدة ليست مكافئة لخادم غير blockchain ولكنها تهتم بمهام مماثلة. يتم تجميع blockchain بواسطة شبكة من العقد ، والتي تقوم بتشغيل نسختها الخاصة من برنامج blockchain ، وتتبع بشكل حاسم القواعد للوصول إلى نفس الحالة عبر جميع العقد الأخرى في الشبكة.
كل كتلة (ملغومة) موجودة لها اسمها الذي قدمه المعدنون ، وسوف نشير إلى هذا المعرف باعتباره تجزئة رأس الكتلة. تجزئة رأس الكتلة الملقب بـ "تجزئة الكتلة" هي تجزئة SHA256 مزدوجة لرأس الكتلة ، وتستخدم لتحديد الكتلة السابقة في الكتلة التالية التي تم تعدينها. في عالم blockchain ، تتم تسمية كل شيء برمز أبجدي رقمي محدد يسمى "hash" ، وهو مزيج من الأحرف والأرقام التي تشكل سلسلة.
في سياق blockchain ، التجزئة:
- تمثل عنوان محفظة المستخدم.
- تخزين المعلومات حول معاملات نظير إلى نظير (P2P) بين العديد من مستخدمي blockchain (المعاملات ليست دائمًا بين المستخدمين. يمكن أن تكون المعاملة من عنوان إلى آخر يمتلكه نفس المستخدم ، أو من مستخدم إلى عقد ذكي . إلخ).
- تُستخدم لتسمية كتل blockchain (مثل Bitcoin).
لذلك ، بدلاً من الاسم القياسي ، مثل John Doe ، تستخدم blockchain مدخلات تشفير رياضي أحادي الاتجاه الثرم وظيفة.
فيما يلي نظرة عامة سريعة حول التجزئة:
- إنها تحمي سلامة البيانات عن طريق إخفاء الرسالة الأصلية وتشفيرها إلى سلسلة فريدة ، وبالتالي إنشاء عنصر أفضل الأسماء المستعارة بطريقة ما على blockchain مع السماح لكل شيء بالبقاء شفافًا.
- وهي تمثل المقدار المضغوط لبيانات الإدخال ، على سبيل المثال ، 32 بايت (حتى لو كانت الرسالة الأصلية ستكون بطول 2 مليون بايت). يتم توفير ضغط البيانات بواسطة وظيفة الضغط الخاصة بوظيفة التجزئة المعينة. تعتمد كمية البيانات التي يتم ضغطها بواسطة دالة التجزئة على الوظيفة. تنتج خوارزمية التجزئة SHA-1 سلسلة من 20 بايت.
- وهي مخرجات وظائف التجزئة ، مثل: SHA-1 و SHA-2 و MD5
ما الذي يمثلونه في PoW:
- التجزئات هي وظائف أحادية الاتجاه - يمكنك إنتاج تجزئة وكشف رسالتها الأصلية إذا وفقط إذا كان لديك المدخلات الصحيحة.
- في حالة إثبات العمل ، يكون الإدخال لإثبات العمل هو كل ما هو مطلوب لإنتاج دليل صالح للعمل: رأس الكتلة (التجزئة) ، والمعاملات (التجزئة) ، و nonce (مطلوب للتعدين المتعلق بإثبات العمل الذي ينتج عنه تجزئات) ).
لمزيد من المعلومات حول التجزئة ، انتظر الجزء التالي من هذه السلسلة: وظيفة التجزئة.
PoW يربط الكتل معًا
يحتوي رأس كل كتلة على معلومات حول الكتلة السابقة (باستثناء كتلة التكوين ، أول كتلة تم تعدينها في blockchain) في تسلسل خطي من الكتل التي تشكل blockchain. هذا يعني ، على سبيل المثال ، أن الكتلة الثالثة قامت بتشفير المعلومات في رأس الكتلة الخاص بها والتي تربطها بالكتلة الثانية في التسلسل.
ألق نظرة على مثال كتلة Bitcoin هذا وانتبه إلى سمة "previousblockhash".
{
"size" : 43560,
"version" : 2,
"previousblockhash" :
"00000000000000027e7ba6fe7bad39faf3b5a83daed765f05f7d1b71a1632249",
"merkleroot" :
"5e049f4030e0ab2debb92378f53c0a6e09548aea083f3ab25e1d94ea1155e29d",
"time" : 1388185038,
"difficulty" : 1180923195.25802612,
"nonce" : 4215469401,
"tx" : [
"257e7497fb8bc68421eb2c7b699dbab234831600e7352f0d9e6522c7cf3f6c77",
#[... other transactions omitted ...]
"05cfd38f6ae6aa83674cc99e4d75a1458c165b7ab84725eda41d018a09176634"
]
}هذا ضروري لجعل Bitcoin blockchain مرنًا وبيانات المعاملات المسجلة في هذه الكتل آمنة. رأس الكتلة للكتلة رقم 3 عبارة عن مجموعة من تجزئة رأس الكتلة رقم 2 ، تظهر في كتلة تحت علامة "الكتلة السابقة" ، ممزوجة بمجموعة فريدة من الأحرف نسميها nonce (الرقم المستخدم مرة واحدة فقط). إن nonce هو الصلصة السرية المطبقة في عملية تسمية كتلة Bitcoin blockchain وهو الشيء الذي يستخرج منه المعدنون (المزيد حول هذا لاحقًا في هذا الفصل). إن اقتران كتلتين متجاورتين معًا باستخدام رأس الكتلة الخاص بهما يشبه الكتل التي تحمل "أيدي رقمية" لإنشاء سلسلة قوية.
يضمن هذا أيضًا أن تصبح Bitcoin أكثر مرونة بمرور الوقت. كلما كانت سلسلة الكتل أطول ، كانت الكتل القديمة محمية بشكل أفضل.
مثال:
إذا حاول شخص ما تعديل الكتلة رقم 2 ، فسيؤدي ذلك إلى تغيير الكتلة رقم 3 وجميع رؤوس الكتل التالية ، نظرًا لأنها متصلة باستخدام معلومات "الكتلة السابقة". كما يمكنك أن تتذكر من فيديو المقدمة ، فإن التغيير في الكتلة رقم 2 يجب أن يتبعه إعادة التنقيب عن جميع الكتل التالية.
القياس 1 - أهرامات مصر
نحن نعلم أن blockchain عبارة عن هيكل خطي ، لكن تخيل رجلًا يحاول سحب كتلة حجرية واحدة من وسط هرم في مصر. سيكون وزن جميع المستويات العليا مقيدًا بشدة لمثل هذا الإجراء. كتذكير من الفقرة السابقة ، في الواقع ، الكتلة الأحدث هي الأسهل للتغيير / الإزالة.
لمتابعة استعارة الهرم: تخيل أنك تبني هرمًا من الألف إلى الياء. آخر كتلة قمت بوضعها هي أسهل كتلة يمكن إزالتها ، أليس كذلك؟ لأنه لم يتم بناء أي وزن فوقه حتى الآن. بنفس الطريقة التي يرغب بها شخص ما في إزالة كتلة حجرية من الهرم لتغيير هيكلها ، أو التسبب في ضرر ، أو مجرد الدخول والسرقة ، سيتم اختيار نفس النهج المخفي من قبل شخص يحاول إعادة إنشاء جزء من blockchain.
من المرجح أن يتم هذا النهج في الخفاء ودون أن يلاحظه أحد. فيما يتعلق بمسألة الاحتيال على blockchain ، فإن اللحظة التي يكون فيها هذا "الشخص" على استعداد للكشف عن نسخته المعدة بشكل خاص من السلسلة (وأنت تعرف ذلك من جزء الهجوم بنسبة 51٪) ستكون بمجرد التأكد من أن سلسلته ثقيلة بما يكفي لتجاوز السلسلة الحالية. سيؤدي هذا على الفور إلى إعادة تنظيم blockchain. اعتمادًا على طول إعادة التنظيم ، يمكن بالتأكيد جذب انتباه الناس!
القياس 2 - تكديس الكتل
الكتلة رقم 3 تكديس الكلاب أعلى الكتلة رقم 2 ، والكتلة رقم 4 تكديس الكلاب فوق الكتلة رقم 3 ، إلخ. وهذا يجعل كومة الكلاب أثقل وأثقل مع كل كتلة جديدة تتم إضافتها ، مما يجعلها تزداد صعوبة تغيير الكتلة كلما تم دفنها أسفل كومة الكلاب (حيث يتعين عليك أولاً إزالة جميع الكتل الموجودة أعلى الكتلة التي تحاول تغييرها ، ثم إعادة إضافتها).
إثبات العمل وتسمية كتلة بيتكوين جديدة
لإثبات إضافة كتلة جديدة إلى blockchain ، سنستخدم Bitcoin كمثال. لاحظ أن السلاسل الأخرى تعمل بشكل مختلف!
قبل أن يتم توصيل الكتلة بالكتلة السابقة وتشكيل "سلسلة الكتل" ، يتعين على عمال المناجم إيجاد "اسم" مناسب للكتلة الجديدة. إنه مشابه لكتابة صحفي لمدونة ، لأن العثور على عنوان مناسب للمقالة قد يكون في بعض الأحيان أمرًا صعبًا (يعرف مؤلفو ويكي هذا جيدًا) ومع ذلك ، فإن العثور على اسم مناسب للكتلة أكثر صعوبة.
حتى الآن ، لدينا ثلاثة عناصر:
- كتلة جديدة غير موقعة (غير مسماة) يجب تسميتها برأس كتلة
- رأس الكتلة للكتلة السابقة
- الحاجة إلى إقامة الصحيح السفير البابوي
الجمع بين nonce الصحيح مع رأس الكتلة من الكتلة السابقة يحل اللغز ويولد اسم الكتلة الجديدة.
تشفير blockchainفي اتجاه واحد"تؤدي وظيفة التجزئة nonce + باقي رأس الكتلة للكتلة الحالية حساب لتشكيل رأس (الاسم) الكتلة الجديدة.
ومع ذلك ، هناك مطلب آخر يجعل هذه العملية برمتها صعبة. يجب أن تبدأ نتيجة دالة التجزئة هذه ، وهي سلسلة أبجدية رقمية تتكون من 32 حرفًا ، بأحرف محددة.
على سبيل المثال ، مع ثلاثة أصفار بادئة متتالية (بادئة 000).
عملية بواسون
قد يبدو حل اللغز المذكور أعلاه مثل "القوة الغاشمة للتخمين" ، متبوعًا بإقران nonce مع بقية رأس الكتلة للكتلة الحالية للحصول على نتيجة تجزئة مرضية رياضيًا.
على الرغم من أنها تبدو وكأنها عشوائية خالصة تنشر أرقامًا عشوائية ، إلا أنه يوجد في الواقع مبدأ رياضي وراء هذا يسمى عملية بواسون، والذي يفصل PoW عن العشوائية الكاملة.
تعمل عملية Poisson مع توزيع بواسون المنفصل (من أجل العلاقة الأساسية للنتائج من 1 إلى اللانهاية) لوصف عدد الأحداث التي تحدث في فترة زمنية محددة أو منطقة الفرصة. الميزة الرئيسية لهذا التوزيع هي أنه يتطلب معلمة واحدة فقط: العدد المتوقع للأحداث في كل فترة زمنية ، لامدا.
هناك أسباب دقيقة ولكنها حاسمة لوقت مستهدف للكتل (عشر دقائق) للتعدين وصعوبة التعديلات (لأعلى ولأسفل) في تعدين blockchain.
تخبر هذه المعلومات المعدنين بضرورة إضافة كتلة جديدة في فترة زمنية معينة ، ويريد عمال المناجم العثور على أكبر عدد ممكن من الكتل ، في أسرع وقت ممكن ، حتى يتمكنوا من كسب أكبر قدر من مكافآت الكتلة ، طالما أنها كذلك. مربح.
تجعل تعديلات الصعوبة تحت السيطرة من خلال ضبط الصعوبة باستمرار لاستهداف أوقات الكتلة التي تبلغ عشر دقائق ، وتكون أكثر صعوبة إذا كانت الكتل خلال فترة الصعوبة الأخيرة تستغرق في المتوسط أقل من عشر دقائق ليتم تعدينها ، وأقل صعوبة إذا استغرقت الكتل خلال فترة الصعوبة الأخيرة في المتوسط أكثر من عشر دقائق ليتم تعدينها.
إجمالي قوة التجزئة للشبكة هو سمة من سمات شبكة blockchain هي نفسها لجميع المعدنين المشاركين.
- يعمل عمال المناجم على نفس المشكلة دفعة واحدة ؛ لتوضيح ذلك ، يعمل كل منهم على حل المشكلة بشكل منفصل ، في منافسة مع بعضها البعض (باستثناء عمال المناجم الذين يمثلون جزءًا من نفس مجمع التعدين).
يمكن حل المهمة الحالية من خلال توفير رأس كتلة جديد صالح للكتلة الجديدة.
وظيفة التجزئة لحل اسم الكتلة الجديد
تم تصميم ناتج دالة التجزئة لإنتاج ناتج يشبه سلسلة من الأحرف تم إنشاؤها عشوائيًا ، ولكن لا يوجد شيء مثل العشوائية في دالة التجزئة.
يصف Sovryn Dojo وظيفة التجزئة والتجزئة بمزيد من التفصيل في حلقة مستقبلية. دعونا نلقي نظرة على المثال التالي ، حيث سنقوم بتحويل ثلاثة أرقام إلى تجزئة تشفير لتزويدك بفكرة عامة.
ومن ثم ، فإن الظاهرة التي يمكنك رؤيتها في الشكل 1 أدناه تسمى تأثير الانهيار الجليدي. إنها حقيقة أنه حتى سلسلة أبسط من الأحرف يتم ترميزها في إخراج أبجدي رقمي طويل.
الآن ، تخيل مدى أمان جميع كلمات المرور الخاصة بك إذا كان كل منها سيبدو هكذا؟ من ناحية أخرى ، ليس من السهل تذكرها. الشيء التالي الذي يجب ذكره مع وظيفة التجزئة هو أن تغيير الرقم البسيط للمدخل يغير تمامًا ناتج التجزئة النهائي. انظر إلى الصورة أدناه:
الشكل 1: لاحظ أنه حتى التغيير البسيط من 001 إلى 010 قد يتسبب في إنشاء مخرجات مختلفة تمامًا. إذا قام شخص ما بتعديل بت واحد في كتلة Bitcoin ، فسيؤدي ذلك إلى حدوث انهيار جليدي من شأنه أن يغير مظهر التجزئة تمامًا.
بافتراض أن التغيير كان إما غير صالح (ربما احتياليًا) أو أن التغيير قد تم تجاوزه بواسطة blockchain صالح أكثر صعوبة ، سيؤدي تغيير التجزئة بعد ذلك إلى تصنيف حالة الكتلة الحالية على أنها غير صالحة ، مما يؤدي إلى رفض النشاط الاحتيالي. هذا لأن العديد من نسخ blockchain ، المخزنة في عقد blockchain أخرى (خوادم) ، لن تمتلك نشاط التجزئة هذا في سلسلتها ، وبالتالي فإن الإجماع القوي للكثيرين سيرفض في النهاية سلسلة العقدة المعيبة المفردة.
- العقدة: خادم أو جهاز تخزين يخزن بيانات blockchain بأكملها ويدير برنامج عميل blockchain يطلع على جميع بيانات المعاملات و blockchain للتحقق مما إذا كانت تتوافق مع قواعد التحقق من صحة الكتلة.
في هذا المثال ، تخطينا استخدام العنصر nonce (ولكن سيتم ذكره في الشكل 2) الذي تمت إضافته إلى المدخلات أثناء عملية "التعدين". في الممارسة العملية ، يستبدل عمال المناجم المدخلات من هذا المثال ببقية رأس الكتلة للكتلة الحالية. بعد ذلك ، باستخدام عملية "التجربة والخطأ" ، وجدوا تجزئة تشفير مسبوقة بثلاثة أصفار:
00019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f
الآن ، إذا كنت تريد التعمق في حفرة الأرانب لمعرفة المزيد عن هذه الأصفار البادئة ، شاهد هذا الفيديو لجورج ليفي: "لماذا يوجد الكثير من الأصفار في تجزئة كتلة البيتكوين؟".
ملخص تسمية blockchain
ما يتعين على المعدنين فعله الآن هو تخمين سلسلة أبجدية رقمية باستخدام عملية بواسون التي ، بعد الاختلاط مع بقية رأس الكتلة للكتلة الحالية ، توفر تجزئة جديدة تنتهي بثلاثة أصفار - كل هذا في الوقت والصعوبة التي تم تعيينها بواسطة الحالة الحالية لشبكة blockchain.
إن احتمال نجاح عامل المنجم بتخمينه الأول يشبه العثور على حبة رمل دقيقة واحدة في الصحراء الكبرى. إنه مثل الفوز في اليانصيب مع مليار مشارك. لهذا السبب يحتاج عمال المناجم إلى تخمين العديد من المتغيرات بسرعة كبيرة.
بعد كل شيء ، إنها منافسة مجزية للغاية. سينتج المُعدِّن الذي يخمن العدد الصحيح للكتلة اسمًا جديدًا للكتلة في شكل تجزئة رأس الكتلة ويوقع الكتلة بهذا الاسم. يمكن إضافة الكتل الموقعة إلى تسلسل خطي للكتل الأخرى وإنشاء blockchain. ممتاز ، قام المُعدِّن بتوقيع كتلة وحصل على 6.25 بيتكوين كمكافأة على عملهم الشاق.
من هنا ، من السهل استنتاج سبب تسمية هذه العملية بخوارزمية إثبات العمل. طريقة توليد أرقام عشوائية لحل معادلة تسمى القوة الغاشمة المعززة بالمبادئ الرياضية لتأثير بواسون. وهذا ما يفعله عمال المناجم.
يستخدمون القوة الغاشمة ، تخمين التجزئة لحل اللغز في الوقت المخصص. يتطلب هذا التخمين قدرًا هائلاً من قوة الحساب (العمل) ويخلق ملصق إثبات العمل الشهير.
PoW كآلية تحكم Sybil
هجمات Sybil هي كعب أخيل للبروتوكولات اللامركزية التي يقوم خلالها المهاجم بتخريب نظام سمعة خدمة الشبكة من خلال إنشاء عدد كبير من الهويات ذات الأسماء المستعارة واستخدامها للحصول على تأثير كبير بشكل غير متناسب.
- تشغل هجمات Sybil عدة عقد ضارة على شبكة يمكنها بعد ذلك رفض السماح للكتل الجديدة بالدخول إلى blockchain.
- لا تغير هذا في هجوم 51٪ ، والذي يسمح للكيانات الخبيثة بمنع سيطرة الأغلبية على الشبكة واستخدامها لإعادة سجل المعاملات لأحدث كتلة لتغطية المسارات بعد تنفيذ إنفاق مزدوج. (سيتم تغطية هذا الموضوع في الجزء 4: 51%)
لكي نكون صريحين وصادقين ، لا تمنع خوارزمية إثبات العمل هجمات Sybil في حد ذاتها. ومع ذلك ، فإن إثبات العمل حسب التصميم يجعل هجوم Sybil مكلفًا للغاية وغير عملي للغاية بالنسبة للمهاجم من خلال تطبيق مجموعة من القواعد لعملية إنشاء كتلة جديدة. تعتمد حماية إثبات العمل حرفيًا على التكلفة الأولية لمنع هجمات Sybil.
دعنا نمر بمثال مع Bitcoin:
قاعدة الحماية رقم 1
- يجب أن تكون القدرة على إنشاء كتلة متناسبة مع قوة المعالجة الإجمالية لآلية إثبات العمل. هذا يعني أن المهاجم سينفذ قدرًا غير تعسفي ومتساوٍ من العمل الحسابي المطلوب لإنشاء كتلة جديدة (صعبة للغاية ومكلفة للمهاجم) ، وبالتالي تتم مكافأته. يعد تعدين البيتكوين منافسة شديدة تم تصميمها لتحفيز عمال مناجم البيتكوين على البقاء صادقين.
قاعدة الحماية رقم 2
- يجب أن تؤدي كل هوية Sybil نفس القدر من العمل مثل كل هوية صادقة ، مما يجعل هجوم Sybil باهظ التكلفة.
التكرار أم كل حكمة
قبل أن نمضي قدمًا ، دعنا نلخص ما نعرفه بالفعل ونضع بعض الخلفية الفنية فيه!
"nonce" (الذي سبق ذكره في الفقرة أعلاه) هو اختصار لـ "nبني مصفر oتستخدم nly سالامتحانات التنافسية الوطنية، "وهو رقم مضاف إلى كتلة مجزأة في blockchain. "nonce" هو الرقم الذي يبحث عنه "عمال المناجم" في blockchain. يخمن عمال التعدين في PoW اللاحقة "nonce" الفريدة (لأنها الحقل الأخير في رأس الكتلة) لتجزئة معرف الكتلة.
"nonce" مع بقية رأس الكتلة للكتلة الحالية هي المدخلات التي يتعين علينا وضعها في دالة التجزئة ، والتي تنشئ تجزئة مرشحًا جديدًا: رأس كتلة الكتلة الجديدة (انظر الشكل 2 أدناه).
الشكل 2: يجب أن يفي هذا المرشح بمعايير محددة مسبقًا ، تحددها القواعد المشفرة في برنامج العقدة الكامل الذي يقوم مستخدم blockchain بتشغيله على جهاز الكمبيوتر الخاص به. إذا كان المرشح الجديد لا يفي بالمعايير المحددة مسبقًا ، فيجب تعديل "nonce" (التخمين مرة أخرى) ، وتكرار العملية. خلاف ذلك ، يتم توقيع الكتلة الجديدة بنجاح وإضافتها إلى blockchain.
يعد العثور على "nonce" صحيح لكل تجزئة أمرًا شاقًا لأنه يتطلب العثور على السلسلة الصحيحة من الأحرف التي ستغير المخرجات برقم 256 بت (الوحدة الأساسية للحساب) ، والذي يتم تمثيله عادةً في نظام الأرقام السداسي العشري المكون من 64 حرفًا لسهولة القراءة البشرية ، وهو أمر ضروري عند تأكيد المعاملات على البروتوكول.
سأشرح هذه الظاهرة لاحقًا في الجزء 3: "لماذا تحتاج blockchain إلى وظيفة التجزئة؟"
حاليًا ، نحن بعيدون جدًا عن قدرة أي جهاز كمبيوتر على حل مشكلة البيتكوين الحالية بمفردنا. باستخدام جهاز كمبيوتر واحد بسيط ، يمكن لعامل المناجم حل هذا الأمر في غضون عام إذا كان محظوظًا للغاية (بشكل مستحيل) ، ولكن كما نعلم بالفعل ، لا يملك عمال المناجم الكثير من الوقت.
- هدف الصعوبة أصعب بمليارات المرات من قدرة كمبيوتر واحد على حله في غضون عشر دقائق من الزمن.
ماذا لو استخدم عمال المناجم المنفردين 100 جهاز كمبيوتر في وقت واحد وانضموا إلى القوات؟ إن عملية العثور على "nonce" صحيحة تستغرق وقتًا وتستهلك الطاقة ، ولكن مع قوة الحوسبة الكافية ، ربما يمكنهم بشكل جماعي الحصول على "nonce" المطلوب للكتلة الجديدة بشكل أسرع.
يدور تعاون عمال المناجم فيما يسمونه تجمعات التعدين حول تجميع مزارع التعدين الكبيرة ، ومركبات الآلاف من رقائق ASIC القوية (عمال مناجم البيتكوين) ، بهدف تحسين فرصهم ومضاعفة وقتهم وفعالية التكلفة في سباق تخمين القوة الغاشمة ، بالمبادئ الرياضية لعملية بواسون.
- يستخدم مُعدني البيتكوين شرائح ASIC نظرًا لأن وحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية لم تعد فعالة في تعدين BTC (ولكن يمكن استخدامها مع Ethereum وغيرها).
العثور على الرقم الصحيح غير الصحيح هو كيفية تسمية الكتلة ، مما يعني أنه يمكن إضافة الكتلة أخيرًا إلى blockchain. تتم مكافأتهم بالعملة المشفرة الأصلية لتلك السلسلة على جهودهم ؛ يعمل عمال المناجم على أساس أن هذا المبلغ يغطي تكلفة الكهرباء المستهلكة ، وأكثر من ذلك.
اليوم ، تساوي عملة البيتكوين الواحدة (1 BTC) حوالي 33,000 دولار أمريكي. مبلغ مكافأة الكتلة الحالي هو 6.25 BTC (سيتم خفض هذا إلى النصف إلى 3.175 BTC في 2024 "النصف"). يبدو أن ~ 312,500،XNUMX دولار مكافأة لائقة لكل هذا المتاعب!
بعد ذلك ، الطريقة الوحيدة التي يمكن القيام بذلك هي الطريقة التي ينتج فيها عامل المنجم سلسلة أبجدية رقمية فريدة من خلال التخمين بالقوة الغاشمة ، مما يؤثر على شكل تجزئة بطول 24 حرفًا (ونعم ، يجب أن تبدو هذه التجزئة تمامًا مثل أنه نظرًا لأن هذه هي الطريقة التي تعمل بها الرياضيات) ، فقد تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً.
"إثبات العمل بشكل أساسي هو نظام يانصيب حيث يحاول" عامل منجم "تخمين رقم عشوائي في أسرع وقت ممكن في بيئة ذات منافسة شديدة." - سخرية
نعم :) ، نقل المؤلف عن نفسه للتو. أحسنت لك!
عمال المناجم والتعدين والعقد
العثور على اسم مناسب للكتلة ليس المسؤولية الوحيدة لعمال المناجم. يقومون أيضًا بالتحقق من المعاملات التي تتم على الشبكة ، على غرار العقد الكاملة. يتعين على المعدنين التحقق من المعاملات حتى لا يقوموا بتضمين معاملة غير صالحة في الكتلة الخاصة بهم.
يقوم عمال المناجم بذلك باستخدام برنامج العقدة الكاملة. يقوم المستخدمون الآخرون غير المنجمين بتشغيل برنامج عقدة كاملة بمفردهم للتحقق من المعاملات وتخزين نسختهم الخاصة من blockchain - "لا تثق ، تحقق".
فمثلا:
- عندما يرسل Honey Badger 20 رمزًا مميزًا لـ SOV كطريقة شكر للأغنية التي كتبها ولفيرين عنه ، يجب أولاً التحقق من صحة هذه المعاملة من قبل عمال المناجم. مقابل كل معاملة يساعدون في التحقق منها ، يحصلون على رسوم إذا فاز المُعَدِّن بسباق التسمية nonce ، ومكافأة الكتلة للكتلة التي تم تضمين معاملة معينة فيها.
شرح الفرق بين شبكة مركزية بها وسطاء وشبكة blockchain نظير إلى نظير بدون وسطاء (إرسال FIAT مقابل إرسال Bitcoin)
أخيرًا ، للحصول على فهم كامل لأهمية عمال المناجم ، تخيل مثالًا تريد فيه الشركة "أ" إرسال الأموال إلى الشركة "ب":
يتعين على المؤسسة المالية التي تقف وراء حساب الشركة "أ" إنشاء أمر اتصال ، وتهتم خوادمها بهذه المعاملة. ومع ذلك ، لا توجد خوادم مثل هذه في عالم blockchain القائمة على PoW ، والتي تسمى أيضًا شبكة نظير إلى نظير (P2P). بدلاً من خوادم الشركة ، يمكن لأي كمبيوتر متصل بشبكة blockchain أن يعمل كعقدة blockchain.
يمكن لهذه العقد أن تحل محل هذه الخوادم لجهود نقل الأموال. الآن ، دعونا نقوم بتضمين عمال المناجم المتصلين بشبكة blockchain مع كل تلك الأجهزة القوية. السبب الوحيد الذي يجعل عمال المناجم يطلبون هذا القدر من القوة الحسابية هو التنافس مع عمال المناجم الآخرين ، ومع زيادة التجزئة وعمال المناجم بمرور الوقت ، تزداد القوة المطلوبة للتنافس أيضًا
بمهارة ، تستخدم blockchain هذه المنافسة الحسابية لمعالجة المعاملات وتأمين السلسلة بشكل كبير. يحل إثبات العمل في وقت واحد مشكلة كيفية تحديد العقد لأي blockchain هو blockchain الرئيسي في حالة وجود العديد من سلاسل blockchain الصالحة للاختيار من بينها. بعد ذلك ، سيذهبون مع أثقل سلسلة صالحة مع أكثر إثبات تراكمي للعمل (يقاس بـ صعوبة).
في هذه الأثناء ، بينما يتشاجر عمال المناجم مع بعضهم البعض ، تصل الأموال من الشركة "أ" إلى وجهتها. ونعم ، باستثناء عملية الاستلام ، التي ليست بهذه الصعوبة ، فإن الشركة "ب" لا تفعل شيئًا خلال المثال بأكمله.
من المرجح أن يتم تخزين المعلومات حول هذه المعاملة فقط على خوادم الشركة "أ" و "ب". ولا يمكن لأي طرف خارجي التحقق من حدوث المعاملة ويجب بدلاً من ذلك الاعتماد على كلا الشركتين للتعامل مع المعاملة بشكل عادل.
مع معاملة Bitcoin من محفظة Bitcoin إلى أخرى باستخدام blockchain ، يتم نقل معلومات المعاملة ذات الصلة عبر الشبكة - يتم تمريرها من عقدة إلى عقدة (من خادم إلى خادم) حتى يتم نقلها وتخزينها في جميع العقد المشاركة في شبكة blockchain.
الجولة الفنية
إثبات العمل هو المنطقة التي يقوم فيها التعدين (القلب النابض للبلوك تشين) بعمل الكونغ فو ؛ إنه العمود الفقري للعملة المشفرة الرئيسية ، بيتكوين ، بالإضافة إلى العديد من سلاسل الكتل الأخرى.
عمال المناجم هم الأشخاص الذين يشغلون أجهزة ASIC (الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق والمخصصة لاستخدام معين) أو أنظمة الكمبيوتر القوية المزودة بأجهزة قوية (وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات) ، والتي يستخدمونها لتخمين الأرقام (التعدين). ثم يتم استخدام هذه الأرقام للتحقق من صحة المعاملات والتوقيع على كتلة كاملة.
كلما زاد عدد المكافآت التي سيتم الحصول عليها ، سيتم إنفاق المزيد من القوة الحسابية للحصول على المكافآت. لكن كن حذرًا ، فإن عدد المعاملات التي يمكن معالجتها لا علاقة له تمامًا بكمية التجزئة التي يمتلكها عامل التعدين.
إذا قام عامل منجم معين بتشكيل كتلة جديدة عن طريق تعدين التجزئة الخاصة به ، فسيتم مكافأته برموز العملة المشفرة. لكل معاملة ، يجب على المرسل تحفيز المعدنين لمعالجة معاملته من خلال دفع رسوم لهم.
إثبات العمل هو الطريقة الأكثر ملاءمة للبيئة لحل المشكلة المحددة التي تحلها Bitcoin: الأموال المقاومة للرقابة ، والتي لا تخضع للرقابة من قبل الشركات الكبيرة والحكومات على حد سواء. تحفز Bitcoin أيضًا المعدنين للعثور على أرخص طاقة ، ويحدث أن هذا غالبًا ما يكون من مصادر الطاقة النظيفة ، ولكن ليس دائمًا.
في الآونة الأخيرة ، بدأت العديد من عمليات التعدين في استخدام الطاقة النظيفة من المصادر التي من شأنها أن تذهب سدى. على سبيل المثال ، مصادر الطاقة الكهرومائية والطاقة الحرارية الأرضية (مثل السلفادور عملية تعدين البراكين) عادةً ما تظل غير مستخدمة نظرًا لكونها بعيدة جدًا جغرافيًا عن حالات الاستخدام التقليدية ، مثل مدن الطاقة.
يحتاج المعدنون فقط إلى اتصال بالإنترنت لنقل قوتهم الحسابية اقتصاديًا من المصدر إلى الإنتاجية ، مما يعني أن شبكات إثبات العمل مثل البيتكوين يمكن ، وستكون كذلك ، وسيلة نظيفة للغاية للمعاملات.
قد يقول أحدهم: "قد يكون هناك الكثير من إمكانات الحساب الضائعة في هذه المنافسة". من وجهة نظر فنية ، يتم إهدار الطاقة التي يستهلكها التعدين ؛ ومع ذلك ، فإنه لا يضيع من الناحية الاقتصادية. تعني القوة الحسابية أن هناك تكلفة متضمنة.
يكافأ الجهد من خلال الرموز ، والاستيلاء على القيمة. يجب أن تفوق هذه القيمة التكاليف لجعل العملية مجدية اقتصاديًا. نظرًا لأن المشاركة في التعدين مفتوحة لأي شخص ، فسيظل الفرق بين التكلفة والمكافأة محدودًا دائمًا.
على سبيل المثال ، إذا كان المُعَدِّن يحتاج إلى 100 دولار أمريكي فقط لتعدين ما قيمته 500 دولار أمريكي من الرموز المميزة ، فسوف يشارك المزيد من الأشخاص في التعدين. يؤدي هذا إلى زيادة القوة الحسابية الإجمالية المتضمنة في المنافسة على الكتلة ، وبالتالي رفع متوسط التكلفة المطلوبة لتعدين الكتلة.
كلما ارتفعت تكلفة تعدين الكتلة ، زادت الحماية التي يوفرها هذا الحظر ضد الجهات الخبيثة. في حالة Bitcoin ، يضمن معدل الصعوبة الذي يتم ضبطه باستمرار أن كل كتلة تستغرق 10 دقائق من تعدينها ، مما يعني أن مقدار الحساب المطلوب يزداد مع دخول المزيد من سعة التعدين إلى الشبكة ، مما يزيد من أمان الشبكة.
شيء أكثر للتفكير فيه:
- PoW و العملية البيزنطية المتسامحة تحاول خوارزميات (PBFT) توفير حل للتسامح مع الخطأ البيزنطي (فقط بطرق مختلفة جدًا).
- يمكن استخدام PoW في حد ذاته لإحباط البريد العشوائي ، على النحو الذي اقترحه في البداية Dwork و Naor.
- لا يمنحك PoW اتفاقًا ؛ تحصل على معدل الحد.
- إثبات العمل ، في حد ذاته ، ليس آلية إجماع. للوصول إلى الإجماع ، هناك حاجة أيضًا إلى سلسلة صالحة تحتوي على أكثر إثبات تراكمي للعمل. هذه السلسلة كانت تسمى أيضًا الأطول أو الأثقل في التاريخ الحديث. في شبكة Bitcoin ، تعمل PoW مع أطول / أثقل قاعدة اختيار سلسلة لتحقيق الإجماع.
تهانينا. لقد اتخذت الخطوة الثانية في أن تصبح خبيرًا في blockchain.
هل تريد معرفة المزيد؟
هل تريد معرفة المزيد عن تعدين و عمال المناجم؟ اقرأ مقالتين إضافيتين تاليتين واستخرج المعرفة من أذهان "عمال المناجم"!
- المادة الأولى - مقدمة ، تلخيص نظري ، مجموعة من ثلاث مقابلات مع "عمال المناجم" على اختلاف أنواعهم ومستوياتهم.
- المادة الثانية - استمرار القصة من الحلقة الأولى مقابلتين أخريين وأدلة وكتيبات عن "التعدين".
نراكم في الحلقات القادمة حول وظيفة التجزئة.
حتى ذلك الحين ، ابق sovryn!
الاوسمة (تاج)
قم بإنشاء حسابك المجاني لفتح تجربة القراءة المخصصة الخاصة بك.
أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
