ما هو PoW بالضبط؟ المفتاح السري لبيتكوين الآمن

ابدأ بسؤال أساسي

عند ذكر blockchain و cryptocurrencies، فإن معظم الناس سمعوا مصطلح “Proof of Work”، لكن القليل منهم يفهمون حقًا ما هو. ببساطة، Proof of Work (PoW) هو آلية إجماع - أي طريقة تجعل المشاركين في شبكة موزعة يتوصلون إلى اتفاق دون وجود إدارة مركزية.

يبدو الأمر معقدًا؟ في الواقع ليس كذلك. يمكننا استخدام مثال أكثر واقعية لفهم ذلك: تخيل أنك مع بعض الغرباء تدير دفتر حسابات مشترك، تسجل فيه كل عملية تحويل أموال. ولكن هؤلاء الأشخاص غير معروفين لك، كيف يمكنك ضمان عدم غش أي شخص؟ هذه هي المشكلة التي يسعى إثبات العمل (PoW) لحلها.

كيف تحمي PoW الأصول الرقمية من “الاستهلاك المكرر”

في الحياة الواقعية، بعد أن تشتري القهوة نقدًا، فإن تلك النقود تخرج من محفظتك، ولا يمكنك استخدام نفس النقود لشراء كوب القهوة الثاني. لكن في العالم الرقمي الأمر مختلف - البيانات يمكن نسخها بلا حدود.

هذا يتضمن مفهومًا رئيسيًا: الإنفاق المزدوج (Double Spending). إذا كان لدى شخص ما 1 بيتكوين، فيمكنه محاولة إرساله في نفس الوقت لشخصين مختلفين. نظرًا لأن الأصول الرقمية هي في جوهرها بيانات، فإن هذا الخداع يبدو ممكنًا من الناحية التقنية.

إذا لم تكن هناك آلية حماية فعالة، فإن هذا النوع من الخداع سيدمر النظام بأكمله - ولن يثق أحد في هذه الشبكة. وهذا هو السبب في أن ساتوشي ناكاموتو قدم آلية إثبات العمل (PoW) في الورقة البيضاء لبيتكوين عام 2008. وقد استلهم من مفاهيم سابقة، مثل نظام هاش كاش الذي صممه آدم باك في عام 1997، والذي تم تصميمه لمنع البريد الإلكتروني المزعج.

كيف تعمل PoW بالضبط؟

جوهر التعدين: حل المشكلات للحصول على المكافآت

في شبكة البيتكوين، يتم تنظيم المعاملات في “كتل”. عمل عمال المناجم هو جمع هذه المعاملات، وتجميعها في كتلة مرشحة، ثم إجراء عملية حسابية خاصة.

تسمى هذه العملية التجزئة (Hashing). تخيل أن دالة التجزئة مثل آلة سحرية: عندما تدخل أي بيانات، فإنها تخرج سلسلة من كلمات المرور بطول ثابت. هذه السلسلة تشبه “بصمة” البيانات - حتى لو تم تغيير حرف واحد فقط، فإن المخرجات ستكون مختلفة تمامًا، ولا يمكن عكس السلسلة لاستنتاج البيانات الأصلية.

ما يحتاجه المنقبون هو: الاستمرار في المحاولة حتى يجدوا قيمة تجزئة خاصة تلبي الشروط التي يحددها الشبكة (مثل أن تبدأ بعدد معين من الأصفار). نظرًا لعدم القدرة على حساب هذه القيمة مباشرة، يمكن للمنقبين “تجربة الحظ” - عن طريق تغيير متغير يسمى رقم عشوائي (Nonce)، مرة بعد مرة، لإجراء عمليات تجزئة.

ماذا يعني هذا؟

• من الصعب العثور على قيمة الهاش الصحيحة —— يتطلب ذلك إجراء الكثير من الحسابات، مما يستهلك الكثير من الطاقة
• من السهل التحقق من هذه القيمة التجزئة —— كل ما على المشاركين الآخرين في الشبكة هو إعادة حسابها والتأكد من تطابق النتائج

صعوبة التكيف الذاتي

ستقوم الشبكة بتعديل الصعوبة تلقائيًا بناءً على قوة الحوسبة للشبكة بأكملها. إذا انضم عدد أكبر من عمال المناجم، ستصبح المشكلة أكثر صعوبة؛ وإذا قل عدد عمال المناجم، ستنخفض الصعوبة. يضمن هذا أن يتم إنتاج كتلة جديدة من البيتكوين كل 10 دقائق تقريبًا - وهذا الوقت يظل ثابتًا إلى حد كبير.

مزايا الحوافز الاقتصادية

يستثمر المعدنون الكثير من الموارد (الأجهزة، الكهرباء، الوقت) في التعدين، فما هو الهدف؟ مكافأة التعدين. ستحصل المعدنون الذين ينجحون في إنشاء كتلة صالحة على:

• بيتكوين الذي تم التنقيب عنه حديثًا
• رسوم المعاملات في جميع الكتل

وهذا يشكل هيكل حوافز بارع: التعدين الصادق يجني المال، والغش يهدر المال. من منظور نظرية الألعاب، سيختار المعدنون العقلانيون الالتزام بالقواعد.

لماذا يعتبر PoW آمنًا جدًا؟

قوة التشفير

كل معاملة محمية من خلال تشفير المفتاح العام. عند بدء عملية التحويل، ستقوم المعاملة بالتوقيع باستخدام مفتاحك الخاص. يمكن لأي شخص في الشبكة التحقق من صحة هذا التوقيع باستخدام مفتاحك العام، لضمان:

1. هذه المعاملة بالفعل جاءت منك
2. لديك رصيد كافٍ لإتمام التحويل

سيتم رفض أي كتلة تحتوي على معاملات غير صالحة تلقائيًا.

حواجز تكلفة الهجوم

تخيل أن هناك شخصًا يحاول تدمير الشبكة من خلال تنفيذ هجوم بنسبة 51% (التحكم في أكثر من نصف قوة الحوسبة لتغيير السجلات التاريخية). يحتاج إلى:

• شراء كميات كبيرة من أجهزة التعدين الراقية
• دفع فواتير كهرباء ضخمة
• استمر في استثمار الموارد

ماذا يمكن أن يحصل عليه الشخص بعد النجاح؟ قد يسبب فقط فوضى على المدى القصير، لكن الخسائر ستكون أكبر بكثير من الأرباح. من وجهة نظر اقتصادية، هذا الهجوم غير مجدي تمامًا للمشاركين العقلانيين.

PoW مقابل PoS: طريقان مختلفان

تجاوزت عملة البيتكوين آلية إثبات العمل (PoW) لأكثر من 15 عامًا، مما أثبت استقرارها. ولكن بعد ذلك ظهرت آلية توافق جديدة - إثبات الحصة (PoS).

الفروق الرئيسية:

الميزة الأكثر وضوحًا لنظام إثبات الحصة (PoS) هي انخفاض استهلاك الطاقة. بعد ترقية إيثيريوم من نظام إثبات العمل (PoW) إلى نظام إثبات الحصة (PoS) في عام 2022، انخفض استهلاك الطاقة بنسبة 99.95%. هذا يساعد حقًا في حماية البيئة.

لكن نظام إثبات الحصة (PoS) له عيوب أيضًا:

• وقت التحقق التاريخي أطول——تحتاج العقد الجديدة إلى مزيد من الوقت للتحقق من التاريخ بأكمله
• عدم كفاية التحقق من الخبرة - على الرغم من أن شبكات مثل الإيثيريوم تعمل بنظام إثبات الحصة (PoS)، إلا أن الاستقرار على المدى الطويل لا يزال بحاجة إلى وقت لإثباته.
• أثر الأغنياء - كلما زادت كمية الرموز المضمونة، زادت الأرباح، مما قد يؤدي إلى تركيز الثروة.

بالمقارنة، على الرغم من أن إثبات العمل يبدو أنه مضيعة، إلا أنه قد تعامل بأمان مع أكثر من تريليون دولار من المعاملات ونجا من اختبار السوق لأكثر من عشر سنوات.

ملخص المزايا الأساسية لآلية إثبات العمل (PoW)

1. التوافق غير القائم على الثقة — لا تحتاج إلى الثقة بأي شخص أو مؤسسة، فقط عليك أن تثق بالرياضيات والتشفير

2. الأمان الذي تم التحقق منه — لم يتم اختراق شبكة البيتكوين بنجاح أبداً، وهذا هو أقوى تأكيد.

3. الشفافية —— جميع المعاملات والقواعد علنية، ويمكن لأي شخص التحقق منها

4. لا مركزية —— لا يوجد نقطة تحكم واحدة، والسلطة موزعة بين عمال المناجم في جميع أنحاء العالم

5. عدم القابلية للتغيير ——بمجرد تأكيد المعاملة، فإن تكلفة تغييرها تنمو بشكل متزايد.

مراجعة النقاط الرئيسية

• إثبات العمل هو آلية توافق، من خلال حل المشكلات المعقدة لمنع الإنفاق المزدوج
• يجب على المعدنين استثمار موارد حقيقية (الكهرباء، الأجهزة) للمشاركة، مما يخلق حوافز اقتصادية
• من الصعب العثور على الإجابة، ولكن من السهل التحقق من الإجابة، هذه هي المبدأ الأساسي لتصميم PoW.
• لقد أثبتت PoW أمانها واستقرارها، ولا يوجد بديل في مجال العملات المشفرة يمتلك نفس سجل النجاح الطويل.
• PoS هو بديل أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، لكن الأداء على المدى الطويل يحتاج إلى مراقبة

الأفكار الأخيرة

إثبات العمل هو حل أنيق يثبت أنه يمكن بناء نظام توافق آمن وموثوق تمامًا من خلال آلية تحفيزية مصممة بعناية وعلم التشفير، دون الحاجة إلى سلطة مركزية. وهذا هو السبب في أنه حتى في الوقت الذي ظهرت فيه آليات جديدة مثل إثبات الحصة، لا يزال إثبات العمل واحدًا من الأسس الأكثر استقرارًا في مجال blockchain.

سواء كنت ترغب في فهم كيفية عمل البيتكوين أو فهم لماذا يُقال إن البلوكشين “غير قابل للتغيير”، فإن فهم PoW هو الخطوة الأولى الضرورية.