ما هو إثبات العمل (PoW)؟

الماخذ الرئيسيةإثبات العمل (PoW) هو آلية إجماع تم إنشاؤها لمنع الإنفاق المزدوج في أنظمة الدفع الرقمية.
يعد PoW جزءًا أساسيًا من عملية التعدين، والتي تتضمن إضافة كتل معاملات جديدة إلى blockchain وإنشاء وحدات جديدة من العملة المشفرة.
تستخدم Bitcoin والعديد من العملات المشفرة الأخرى إثبات العمل (PoW) كوسيلة لتأمين شبكة وبيانات blockchain الخاصة بها.
مقدمةباختصار، يُعدّ إثبات العمل (PoW) آلية صُممت لمنع الإنفاق المزدوج في أنظمة الدفع الرقمية. يستخدم كل من البيتكوين والعديد من العملات الرقمية الأخرى إثبات العمل لتأمين شبكتها وبيانات سلسلة الكتل الخاصة بها. وغالبًا ما تُسمّى هذه الآليات خوارزميات إجماع أو آليات إجماع، لأنها تتطلب أن يتوصل عدة أطراف إلى اتفاق دون الحاجة إلى الثقة فيما بينها.
كان إثبات العمل أول خوارزمية إجماع ظهرت، ولا يزال من أهمها إلى جانب إثبات الحصة (PoS). وقد قدمه ساتوشي ناكاموتو في ورقة البيتكوين البيضاء (whitepaper) عام 2008، لكن التكنولوجيا التي تقف وراءه صُممت قبل ذلك بوقت طويل.
يُعد HashCash لآدم بلاك مثالاً على خوارزمية لإثبات العمل تعود إلى ما قبل إنشاء العملات الرقمية. ومن خلال طلب من المرسلين إجراء حساب حاسوبي بسيط قبل إرسال بريد إلكتروني، كان يمكن تقليل البريد العشوائي بسهولة. ولن يكلف هذا الحساب تقريبًا شيئًا على مرسلٍ شرعي، على عكس الشخص الذي يرسل رسائل بكميات كبيرة.
ما هو الإنفاق المزدوج؟يحدث الإنفاق المزدوج عندما يتم إنفاق الأموال أكثر من مرة. يُستخدم هذا المصطلح تقريبًا حصريًا في سياق العملات الرقمية. وذلك لأن إنفاق عملتين أو ورقتين نقديتين مرتين أمر صعب للغاية.
عندما تدفع مقابل قهوة، فإنك تعطي النقود النقدية للكاشير الذي سيقوم بعدها بتأمينها داخل صندوقه. لا يمكنك الذهاب إلى مقهى آخر والدفع باستخدام نفس النقود. ومع ذلك، توجد هذه الإمكانية في أنظمة الخزنة الرقمية. 
ربما سبق أن قمت بنسخ ملف كمبيوتر باستخدام أوامر النسخ واللصق. كما أنه من السهل أن ترسل نفس الملف عبر البريد الإلكتروني إلى عشرات الأشخاص. وبما أن العملات الرقمية في النهاية مجرد بيانات، فمن الضروري منع الأشخاص من نسخ نفس الوحدات وإنفاقها في أماكن مختلفة. إن نظام الدفع الرقمي الذي يفشل في منع الإنفاق المزدوج سيتداعى في وقت قصير جدًا.
لمعرفة المزيد حول الإنفاق المزدوج، لا تتردد في قراءة المقال «الإنفاق المزدوج مُشرح».
لماذا يلزم إثبات العمل؟إذا كنت قد قرأت مقالنا حول تقنية سلسلة الكتل، فأنت تعرف أن مستخدمي العملات الرقمية يقومون ببث المعاملات باستمرار على الشبكة. لا تُعتبر هذه المعاملات صالحة على الفور. ولا تصبح صالحة إلا عندما يتم تأكيدها وإضافتها إلى سلسلة الكتل.
تعمل سلسلة الكتل الخاصة بالبيتكوين، على سبيل المثال، كقاعدة بيانات للمعاملات العامة (سجل) يمكن لكل مستخدم رؤيته. تخيل ذلك: لديك أنت وأصدقاؤك الثلاثة دفتر ملاحظات لتتبع معاملات البيتكوين. في كل مرة يريد أحدكم إجراء تحويل بقيمة ما، تكتب ذلك:
يقوم أليس بدفع 5 BTC إلى بوب؛ ويدفع بوب 2 BTC إلى كارول، وهكذا.
في كل مرة تقوم فيها بمعاملة، تشير إلى المعاملة التي جاءت منها الأموال. لذا، إذا كان بوب يدفع كارول باستخدام 2 BTC، فستبدو المدخلة في الواقع كما يلي:
يقوم بوب بدفع 2 BTC إلى كارول قادمة من المعاملة السابقة هذه مع أليس.
لدينا الآن طريقة لتتبع وحدات BTC. إذا حاول بوب تنفيذ معاملة باستخدام نفس الـ 2 BTC التي قام للتو بإرسالها إلى كارول، فسيعرف الجميع. لن يسمح الفريق بإضافة المعاملة إلى دفتر الملاحظات لأن هذين الـ 2 BTC تم إنفاقهما بالفعل.
قد ينجح ذلك بالتأكيد في مجموعة صغيرة. يعرف الجميع بعضهم البعض ومن المرجح أن يتفقوا على الأصدقاء الذين يجب عليهم إضافة معاملات إلى دفتر الملاحظات. لكن ماذا عن مجموعة من 10,000 شخص هذه المرة؟ دفتر الملاحظات غير مناسب، ولا يرغب أحد في الوثوق بغريب لإدارته.
هنا يأتي دور إثبات العمل. وهو يضمن ألا ينفق المستخدمون أموالًا ليس لديهم الحق فيها. ومن خلال الجمع بين نظرية الألعاب والتشفير، تتيح خوارزمية PoW للجميع تحديث سلسلة الكتل وفقًا لقواعد النظام.
كيف تعمل PoW؟تخيل أن دفتر الملاحظات في المثال أعلاه هو سلسلة الكتل. ومع ذلك، بدلًا من إضافة المعاملات واحدة تلو الأخرى، نقوم بتجميعها في كتل. نُعلن عن المعاملات على الشبكة، ثم يقوم المستخدمون الذين ينشئون كتلة بإدراجها في كتلة مرشحة. لن تُعتبر المعاملات صالحة إلا بعد أن تصبح كتلتها المرشحة كتلة مؤكدة، وهذا يعني أنه تم إضافتها إلى سلسلة الكتل.
تُسمّى عملية التحقق من المعاملات وإضافة كتل جديدة إلى السلسلة بالـ«تعدين». إنها مكلفة وصعبة، لكن يمكن أن تكون أيضًا مُرضية. وتتكوّن مكافأة الكتلة من رسوم معاملات المستخدمين ومن عملات البيتكوين الجديدة التي ينشئها البروتوكول.
يتطلّب آلية إثبات العمل أن يستثمر مُعدّن (وهو المستخدم الذي ينشئ الكتلة) موارد مثل الكهرباء وقدرة الحوسبة لعمل تجزئة بيانات كتلته المرشّحة حتى يتم العثور على حلّ لغز ما.
تعني تجزئة بيانات كتلة تمرير تلك البيانات عبر دالة تجزئة لإنتاج تجزئة للكتلة. تُسمّى تجزئة الكتلة «بصمة رقمية»: فهي تحدّد بيانات الإدخال لديك وتكون مختلفة لكل كتلة.
بعبارة أخرى، يجب على المُعدّن التحقق من المعاملات المعلّقة وجمعها، ثم تنظيمها داخل كتلة مرشّحة، وإرسال بيانات الكتلة عبر دالة تجزئة لإنشاء تجزئة صالحة. إذا تمكنوا من إيجاد تجزئة صالحة لكتلتهم المرشّحة، فإنهم يبثّونها على الشبكة، ويضيفون الكتلة إلى سلسلة الكتل، ثم يجمعون مكافآت التعدين.
عندما يبثّ المُعدّن كتلته المرشّحة وتجزئتها على الشبكة، يكرر المشاركون الآخرون عملية التجزئة للتحقق من أن الناتج صحيح بالفعل.
على الرغم من أن العثور على تجزئة صالحة يتطلّب عددًا لا يُحصى من محاولات التجزئة، إلا أن التأكد من أن التجزئة التي تم إنشاؤها صحيحة أمر سهل لأي شخص. كل ما عليك فعله هو إدخال المدخل نفسه (بيانات الكتلة) في دالة التجزئة والتحقق مما إذا كان الناتج هو نفسه.
في حالة إثبات العمل، يتعين عليك تقديم بيانات تتوافق تجزئتها مع شروط معيّنة. لكنك لا تعرف كيفية الوصول إلى ذلك. الخيار الوحيد إذن هو تمرير بياناتك عبر دالة تجزئة والتحقق مما إذا كانت النتيجة مطابقة للشروط. إذا لم تكن كذلك، فسيتعين عليك تعديل بياناتك بشكل طفيف للحصول على تجزئة مختلفة. وإذا غيّرت حرفًا واحدًا فقط في بياناتك، فستحصل على نتيجة مختلفة تمامًا. لذلك لا توجد طريقة للتنبؤ بالنتيجة.
لذلك، لكي تتمكن من إنشاء كتلة، عليك أن تلعب دور «حلّ اللغز». عادةً تأخذ معلومات من جميع المعاملات التي تريد إضافتها، بالإضافة إلى بيانات مهمة أخرى، ثم تمرّر كل ذلك عبر دالة التجزئة. وبما أن مجموعة البيانات لا تتغير، يجب عليك إضافة متغير إلى المجموعة. وإلا فسوف تحصل دائمًا على التجزئة نفسها الناتجة. يُسمّى هذا المتغير nonce (رقمًا عشوائيًا مرة واحدة). وهو رقم يتغير في كل محاولة، حتى تحصل على تجزئة مختلفة في كل مرة.
باختصار، يُعدّ التعدين عملية تجمع فيها بيانات سلسلة الكتل ثم تقوم بتجزئتها باستخدام nonce إلى أن تجد تجزئة محددة تلبي الشروط. إذا وجدت تجزئة تحقق الشروط التي حددها البروتوكول، فستحصل على حق بث الكتلة الجديدة على الشبكة. سقوم بقية المشاركين في الشبكة بتحديث سلسلة الكتل الخاصة بهم لإدراج الكتلة الجديدة.
بالنسبة لأهم العملات الرقمية، فإن هذه الشروط شديدة الصعوبة لتحقيقها. فكلما ارتفع معدل التجزئة على شبكة ما، أصبح من الأصعب العثور على التجزئة الصحيحة. وهذا يضمن عدم العثور على الكتل بسرعة مفرطة.
كما يمكنك تخيّل ذلك، فإن محاولة تخمين كميات هائلة من التجزئات تكون مكلفة جدًا على جهاز الكمبيوتر لديك. وبالإضافة إلى إتلاف/استنزاف معدّاتك، فإنك تهدر الكهرباء. ولهذا السبب سيكافئك البروتوكول بالعملات الرقمية إذا عثرت على التجزئة الصحيحة.
لخّصنا حتى الآن ما يلي:
يُعدّ التعدين صعبًا ومكلفًا، لكنه يضمن أمن الشبكة.
تتم مكافأة القائمين بالتعدين الذين ينجحون في إنتاج كتلة صالحة بعملات رقمية مُصدَرة حديثًا ورسوم معاملات.
يستغرق إنشاء تجزئة صالحة بعض الوقت، لكن يمكن للمستخدمين الآخرين التحقق من صحتها بسهولة عبر تكرار عملية التجزئة.
حتى الآن كل شيء على ما يرام. لكن ماذا لو حاولتَ الغش؟ ما الذي يمنعك من إدخال معاملات احتيالية في الكتلة قبل إنتاج تجزئة صالحة؟
هنا يأتي دور التشفير بالمفتاح العام. لن نتحدث عنه بالتفصيل هنا، لكن يمكنك دائمًا قراءة ما هو التشفير بالمفتاح العام؟ لمعرفة المزيد. باختصار، توجد تقنيات تشفير ذكية تمكّن أي مستخدم من التحقق مما إذا كان لدى شخص ما حق نقل الأموال التي يحاول إنفاقها.
عندما تنشئ معاملة، فإنك تقوم بتوقيعها. يمكن لأي شخص يشارك في الشبكة مقارنة توقيعك بمفتاحك العام للتحقق من توافقهما. كما سيتأكدون أيضًا من أنك تستطيع فعلاً إنفاق أموالك، ومن أن مجموع مداخلاتك أكبر من مجموع مخرجاتك (أي أنك لا تنفق أكثر مما تملك).
سيقوم الشبكة تلقائيًا برفض أي كتلة تحتوي على معاملة غير صالحة. سيكلفك الغش الكثير من المال. إضافة إلى إهدار مواردك، لن تحصل على أي مكافآت.
هنا تكمن روعة إثبات العمل: الصدق أكثر ربحًا من الغش. سيبحث أي مُعدّن عقلاني عن عائد على الاستثمار، لذا نتوقع منه التصرف بطريقة تزيد من فرص تحقيق الإيرادات.
إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS)توجد العديد من خوارزميات الإجماع إلى جانب إثبات العمل، لكن من أشهرها إثبات الحصة (PoS). يعود هذا المفهوم إلى عام 2011، وتم تطبيقه على Ethereum والعديد من البروتوكولات الأخرى.
في حالة إثبات الحصة (PoS)، يتم استبدال القائمين بالتعدين بمدقّقين. لا يوجد تعدين ولا سباق للعثور على التجزئة الصحيحة. بدلًا من ذلك، يتم اختيار المستخدمين عشوائيًا: إذا تم اختيارهم، يجب أن يقترحوا (أو «يُنشئوا/يُفرغوا») كتلة. وإذا كانت الكتلة صالحة، فسيتلقون مكافآت تتكون من رسوم معاملات الكتلة.
لا يمكن اختيار الجميع، إذ يأخذ البروتوكول في الحسبان بعض المعايير عند إجراء الاختيار. ولكي يتم اختيار المشاركين، يجب عليهم قفل حصة (stake)، وهي مبلغ محدد مسبقًا من العملة الأصلية لسلسلة الكتل. تعمل الحصة كضمان: كما يدفع المدافعون مبالغ كبيرة لردع أنفسهم عن التهرّب من المحاكمة، يقوم المدقّقون بقفل حصة حتى لا يغشوا. إذا تصرّفوا بشكل غير أمين، سيتم أخذ حصتهم بالكامل (أو جزء منها).
يقدّم إثبات الحصة (PoS) مزايا مقارنةً بإثبات العمل (PoW). وأبرزها تقليل البصمة الكربونية. وبما أنه لا يلزم امتلاك مزارع تعدين عالية القدرة لإثبات الحصة، فإن الكهرباء المستهلكة لا تمثل إلا جزءًا صغيرًا مما يُستهلك مع إثبات العمل.
ومع ذلك، لا يتمتع إثبات الحصة بنفس سجل إثبات العمل. فبالرغم من إمكانية اعتباره إهدارًا، فإن التعدين هو خوارزمية الإجماع الوحيدة التي تم اختبارها منذ أكثر من عقد من الزمن. منذ إطلاقه، قام إثبات العمل الخاص بالبيتكوين بتأمين معاملات بقيمة مليارات الدولارات. وللتأكيد بثقة على أن إثبات الحصة يتنافس من حيث الأمان مع إثبات العمل، يجب اختبار عملية الرهان (staking) بشكل صحيح وعلى نطاق واسع.
الخلاصةكان إثبات العمل (Proof of Work) هو الحل الأصلي لمشكلة الإنفاق المزدوج، وقد أثبت منذ ذلك الحين موثوقيته وأمانه. وقد أثبتت البيتكوين أننا لا نحتاج إلى كيانات مركزية لمنع إنفاق الأموال أكثر من مرة. وبفضل الاستخدام الذكي للتشفير ودوال التجزئة ونظرية الألعاب، يمكن لمشاركي بيئة لامركزية الاتفاق على حالة تقدم قاعدة بيانات مالية.
لمزيد من المعلوماتما هو تعدين العملات الرقمية وكيف يعمل؟
ما هو التشفير بالمفتاح العام؟
ما هي خوارزمية إجماع سلسلة الكتل؟
إخلاء مسؤولية وتحذير بشأن المخاطر: يتم تقديم هذا المحتوى لك «كما هو» لأغراض المعلومات العامة والتثقيف فقط، دون أي تمثيل أو ضمان من أي نوع. ولا ينبغي تفسيره على أنه نصيحة مالية أو قانونية أو مقدمة من محترفين، ولا كوسيلة للتوصية بشراء منتج أو خدمة محددة. يجب عليك استشارة المتخصصين المناسبين قبل اتخاذ أي قرار. عندما تمت كتابة المقال بواسطة مساهم طرف ثالث، يُرجى ملاحظة أن آراء المقال قد لا تعكس بالضرورة آراء Binance Academy. يُرجى قراءة إخلاء المسؤولية بالكامل هنا لمزيد من المعلومات. قد تكون أسعار الأصول الرقمية متقلبة. قد تنخفض قيمة استثمارك أو ترتفع، وقد لا تسترد مبلغ استثمارك. أنت المسؤول/المسؤولة وحدك عن قراراتك الاستثمارية، وBinance Academy ليست مسؤولة عن أي خسائر قد تتكبدها. لا ينبغي تفسير هذا المحتوى على أنه نصيحة مالية أو قانونية أو مقدمة من محترفين. لمزيد من المعلومات، يُرجى الرجوع إلى شروط الاستخدام الخاصة بنا وإخلاء المسؤولية بشأن المخاطر.