أهم النقاط
إثبات العمل (PoW) هو آلية إجماع لامركزية تستخدمها شبكات البلوك تشين للتحقق من صحة المعاملات وإنتاج كتل جديدة، مما يتطلب من المشاركين في الشبكة الذين يطلق عليهم اسم المعدنين حل الألغاز الحسابية باستخدام قوة المعالجة.
في سلاسل الكتل القائمة على إثبات العمل (PoW)، يتنافس المعدنون للعثور على تجزئة صالحة تُلبي هدف صعوبة الشبكة. يُضيف أول معدن ينجح كتلة جديدة إلى السلسلة ويحصل على مكافأة كتلة، تبلغ حاليًا 3.125 بيتكوين على شبكة بيتكوين بعد عملية تنصيف البيتكوين في أبريل 2024.
يُقدر إجمالي استهلاك الطاقة لشبكة البيتكوين بحوالي 130 إلى 200 تيراواط ساعة سنويًا، وهو ما يعادل استهلاك الكهرباء لدولة متوسطة الحجم، مع تقدير أن 40 إلى 60٪ من هذه الطاقة تأتي من مصادر متجددة اعتمادًا على المنهجية والمزيج الإقليمي.
بالمقارنة مع إثبات الحصة (PoS)، يوفر إثبات العمل سجلاً أطول من الأمان وتكلفة موارد مادية تجعل الهجمات مكلفة، ولكنه يواجه تدقيقًا تنظيميًا مستمرًا بشأن بصمته البيئية، مما يدفع بعض المعدنين إلى تبني مصادر الطاقة العالقة والمشاركة في برامج الاستجابة لطلب الشبكة.
مقدمة
إثبات العمل (PoW) هو نوع من آليات الإجماع في العملات المشفرة التي تؤمن شبكات البلوك تشين من خلال مطالبة المشاركين بإنفاق موارد حسابية للتحقق من صحة المعاملات وإنشاء كتل جديدة.
إذا تساءلت يوماً كيف يتم تأكيد معاملات البيتكوين دون سلطة مركزية، فإنّ آلية إثبات العمل (PoW) هي الحل. إنها النظام الذي يسمح لآلاف أجهزة الكمبيوتر حول العالم بالاتفاق على حالة سجل مشترك دون الحاجة إلى الثقة المتبادلة، ما يحلّ مشكلة تحمل الأخطاء البيزنطية بطريقة مبتكرة.
ما هو إثبات العمل (PoW)؟
إن مفهوم اشتراط بذل جهد حسابي للوصول إلى مورد ما يسبق ظهور العملات المشفرة. ففي عام 1993، اقترحت الباحثتان سينثيا دورك وموني ناور استخدام الألغاز الحسابية لمكافحة البريد الإلكتروني العشوائي من خلال فرض تكلفة معالجة على المرسلين.
في عام 1997، ابتكر آدم باك نظام Hashcash، وهو نظام عملي لإثبات العمل قائم على التجزئة، مصمم لردع الرسائل المزعجة، ويستخدم نفس الفكرة الأساسية: إيجاد قيمة تتوافق تجزئتها مع هدف محدد.
تم صياغة مصطلح "إثبات العمل" رسميًا بواسطة ماركوس جاكوبسون وآري جولز في عام 1999. وفي عام 2008، جمع ساتوشي ناكاموتو هذه الأفكار مع سلسلة زمنية من نظير إلى نظير لإنشاء بيتكوين، والتي لا تزال أكبر شبكة عملات مشفرة مؤمنة بإثبات العمل.
تتمثل الفكرة الأساسية وراء آلية إثبات العمل في أن إضافة مجموعة جديدة من المعاملات إلى سلسلة الكتل يجب أن تكون صعبة ومكلفة، ولكن يسهل على المشاركين الآخرين في الشبكة التحقق منها.
يخلق هذا التباين ضمانة أمنية: فمهاجمة الشبكة من خلال محاولة إعادة كتابة تاريخ المعاملات سيتطلب من كيان ما السيطرة على أكثر من نصف إجمالي القدرة الحاسوبية، وهو أمر غير عملي اقتصاديًا على نطاق البيتكوين الحالي.
كيف تعمل آلية إثبات العمل؟
في نظام إثبات العمل، يتنافس المعدنون للعثور على قيمة عددية محددة تسمى "نونس"، والتي عند دمجها مع بيانات معاملات الكتلة وتمريرها عبر دالة تجزئة تشفيرية، تنتج مخرجات تلبي هدف صعوبة الشبكة.
يتم تعديل هذا الهدف بانتظام لضمان إنتاج الكتل بمعدل ثابت بغض النظر عن إجمالي القدرة الحاسوبية النشطة على الشبكة. تُنتج دالة التجزئة المستخدمة في بيتكوين، SHA-256، مخرجات ثابتة الطول تبدو عشوائية، مما يعني أن على المعدنين تجربة تريليونات من قيم nonce المختلفة من خلال حسابات القوة الغاشمة للعثور على نتيجة صحيحة.
عندما يعثر المُعدِّن على تجزئة صالحة، يقوم ببث الكتلة الجديدة إلى بقية الشبكة. تتحقق العُقد الأخرى من الحل بشكل فوري تقريبًا عن طريق تشغيل عملية حساب التجزئة نفسها مرة واحدة. إذا كانت الكتلة صالحة، تُضاف إلى نسخة كل عقدة من سلسلة الكتل، ويحصل المُعدِّن الناجح على مكافأة الكتلة بالإضافة إلى أي رسوم معاملات مُضمنة في الكتلة.
ثم تتكرر العملية مع الكتلة التالية، حيث يتسابق جميع المعدنين للعثور على التجزئة الصحيحة التالية. في بيتكوين، يتم تعديل صعوبة الشبكة كل 2016 كتلة تقريبًا (أي كل أسبوعين تقريبًا) للحفاظ على متوسط وقت إنشاء الكتلة عند حوالي عشر دقائق.
إثبات العمل مقابل إثبات الحصة
يمثل كل من إثبات العمل وإثبات الحصة النهجين الرئيسيين لتوافق الآراء في تقنية البلوك تشين، ولكل منهما مزايا وعيوب. في إثبات الحصة، يقوم المدققون بتجميد جزء من رموزهم كضمان بدلاً من إنفاق الطاقة على الحوسبة.
يختار البروتوكول المدققين لاقتراح وتصديق الكتل الجديدة بناءً على حجم حصتهم، والمدققون الذين يتصرفون بشكل غير نزيه يخاطرون بفقدان رموزهم المقفلة من خلال عقوبة تسمى التخفيض.
شكّل انتقال إيثيريوم من آلية إثبات العمل إلى آلية إثبات الحصة في سبتمبر 2022، والمعروف باسم عملية الدمج، اختباراً حقيقياً هاماً لهاتين الآليتين. وبعد هذا الانتقال، انخفض استهلاك إيثيريوم للطاقة بأكثر من 99.9%، من عشرات التيراواط ساعة سنوياً إلى مستوى يُضاهي استهلاك بضعة آلاف من الخوادم القياسية.
عزز هذا الانخفاض الكبير الحجة البيئية المؤيدة لآلية إثبات الحصة، وزاد الضغط التنظيمي على شبكات إثبات العمل. مع ذلك، يؤكد مؤيدو البيتكوين أن تكلفة الطاقة المادية ميزة وليست عيبًا، إذ تربط أمان الشبكة بموارد حقيقية لا يمكن تصنيعها أو محاكاتها.
من وجهة نظر أمنية، يتطلب إثبات العمل من المهاجم الحصول على أجهزة كافية وتشغيلها للتحكم في غالبية معدل التجزئة للشبكة (هجوم بنسبة 51%)، وهو أمر يزداد تكلفة مع توسع الشبكة.
يتطلب نظام إثبات الحصة من المهاجم الاستحواذ على أغلبية المعروض من الرموز المميزة المُودعة، وهو أمر مكلف أيضاً ولكنه يعمل وفق نموذج اقتصادي مختلف. لم ينجح أي من النظامين في اختراقه على نطاق شبكة رئيسية، على الرغم من أن كليهما يواجه ضغوطاً مركزية: تجمعات التعدين وتصنيع الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) في نظام إثبات العمل، وتجمعات التخزين ومدققي منصات التداول الكبيرة في نظام إثبات الحصة.
مزايا وقيود إثبات العمل
تستفيد آلية إثبات العمل من سجل حافل ومدروس جيدًا. فقد عملت عملة البيتكوين بشكل متواصل منذ عام 2009 دون حدوث فشل مستمر في الإجماع أو هجوم إنفاق مزدوج ناجح على نطاق واسع، مما يدل على أن هذه الآلية قادرة على تأمين شبكة مالية عالمية في ظل ظروف اقتصادية حقيقية.
كما أن تكلفة الموارد المادية لإثبات العمل تعني أن تاريخ سلسلة الكتل يصبح من الصعب تغييره تدريجياً بمرور الوقت، حيث تضيف كل كتلة جديدة إلى العمل التراكمي المطلوب لإعادة كتابة السلسلة.
يُعد استهلاك الطاقة العائق الرئيسي أمام آلية إثبات العمل. وتشير التقديرات إلى أن تعدين البيتكوين العالمي يستهلك ما يقارب 130 إلى 200 تيراواط/ساعة سنوياً، وينتج ما بين 70 إلى 100 مليون طن متري من مكافئ ثاني أكسيد الكربون سنوياً، وذلك تبعاً لمزيج الطاقة الذي يستخدمه المعدنون.
تعتمد نسبة كبيرة من عمليات التعدين على مصادر الطاقة المتجددة، بما في ذلك الطاقة الكهرومائية في مناطق مثل كندا والدول الاسكندنافية، وطاقة الرياح والطاقة الشمسية في أجزاء من الولايات المتحدة. وتشير الدراسات الاستقصائية في هذا القطاع إلى أن ما يقرب من 40 إلى 60% من طاقة التعدين تأتي من مصادر متجددة، على الرغم من أن الأرقام الدقيقة تعتمد على المنهجية والعمليات التي يتم استطلاعها.
تعتمد عمليات أخرى على شبكات كهرباء تعتمد بشكل كبير على الفحم، لا سيما في أجزاء من آسيا الوسطى. وقد تبنى بعض عمال المناجم ممارسات مثل جمع الغاز الطبيعي المحروق من حقول النفط والمشاركة في برامج استجابة الطلب على الشبكة، حيث يقومون بخفض استهلاك الطاقة خلال فترات ذروة الطلب على الكهرباء مقابل تعويضات.
مشهد تنصيف مكافآت التعدين في عام 2024
أدى آخر انخفاض في مكافأة تعدين البيتكوين في أبريل 2024 إلى تقليص مكافأة الكتلة من 6.25 بيتكوين إلى 3.125 بيتكوين، مما قلل من إيرادات المعدنين وعجّل من عملية الاندماج الجارية نحو عمليات صناعية كبيرة ذات رؤوس أموال ضخمة.
حتى عام 2025، استمر معدل تجزئة الشبكة في النمو مع قيام شركات التعدين العامة بنشر أجهزة ASIC أكثر كفاءة وتوسعها في مناطق ذات طاقة رخيصة، غالباً ما تكون معزولة.
بلغ معدل التجزئة ذروته عند حوالي 1400 إكساهاش/ثانية في أواخر عام 2025، قبل أن ينخفض بشكل ملحوظ في أوائل عام 2026، متراجعًا بنسبة تتراوح بين 40 و50% تقريبًا عن مستويات الذروة، نتيجةً لضغوط هوامش الربح التي دفعت المشغلين ذوي التكلفة الأعلى إلى التوقف عن العمل. وكان هذا الانخفاض مماثلاً في حجمه لانخفاض معدل التجزئة في عام 2021 الناجم عن حظر التعدين في الصين.
من أبرز الاتجاهات في قطاع التعدين تحول بعض الشركات الكبرى نحو تنويع البنية التحتية للحوسبة. فقد توسعت شركات مثل Bitdeer وCore Scientific وHut 8 لتشمل خدمات الحوسبة السحابية للذكاء الاصطناعي، وتأجير وحدات معالجة الرسومات، وخدمات الحوسبة عالية الأداء، إلى جانب عمليات تعدين البيتكوين، حيث تعاملت مع مراكز البيانات كثيفة الاستهلاك للطاقة كأصول مرنة يمكن تحويلها بين التعدين وأحمال عمل الذكاء الاصطناعي وخدمات الشبكة الكهربائية تبعاً لظروف السوق.
يعكس هذا الاتجاه نضجًا أوسع لصناعة تعدين إثبات العمل، حيث يعمل اللاعبون الأكبر حجمًا بشكل متزايد كمزودين للبنية التحتية بدلاً من كونهم مجرد عمال تعدين بيتكوين.
التعليمات
ما هو إثبات العمل بعبارات بسيطة؟
نظام إثبات العمل هو نظام تتنافس فيه الحواسيب لحل لغز حسابي لكل مجموعة جديدة من المعاملات. تخيل الأمر كاليانصيب، حيث يزيد شراء المزيد من "التذاكر" (قوة الحوسبة) من فرص الفوز. يضيف الفائز المجموعة التالية ويحصل على مكافأة، بينما يضمن الجهد المبذول عدم قدرة أي شخص على تزوير أو إعادة كتابة المعاملات السابقة بسهولة.
لماذا تستهلك آلية إثبات العمل الكثير من الطاقة؟
إن استهلاك الطاقة مقصود: فهو التكلفة التي تجعل الشبكة آمنة. ولأن المعدنين ينفقون أموالاً حقيقية على الكهرباء والأجهزة، فإن مهاجمة البيتكوين تتطلب إنفاقاً يفوق إنفاق صناعة التعدين بأكملها.
يضمن تعديل مستوى الصعوبة أنه مع انضمام المزيد من قوة الحوسبة، تصبح الألغاز أكثر صعوبة، مما يحافظ على إنتاج الكتل ثابتًا عند كتلة واحدة تقريبًا كل عشر دقائق بغض النظر عن إجمالي قوة الشبكة.
هل يمكن أن تصبح آلية إثبات العمل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة؟
أصبحت أجهزة تعدين العملات الرقمية أكثر كفاءة بشكل ملحوظ على مر السنين، حيث تقوم الدوائر المتكاملة الحديثة (ASICs) بإجراء عمليات حسابية تجزئة أكثر بكثير لكل واط مقارنة بالأجيال السابقة.
ومع ذلك، فإن تحسين الكفاءة يميل إلى جذب المزيد من المعدنين، مما يزيد من صعوبة التعدين، لذا فإن إجمالي استهلاك الطاقة في الشبكة يعتمد بشكل أساسي على سعر البيتكوين ومكافأة الكتلة وليس على كفاءة الأجهزة وحدها.
يقوم بعض عمال المناجم بتقليل بصمتهم البيئية عن طريق استخدام الطاقة المتجددة، أو التقاط غاز الميثان الناتج عن النفايات، أو توفير طلب مرن لشبكات الطاقة.
ما الفرق بين إثبات العمل وإثبات الحصة؟
يضمن نظام إثبات العمل أمان الشبكة من خلال الجهد الحسابي واستهلاك الكهرباء، بينما يضمن نظام إثبات الحصة أمانها من خلال قيام المدققين بتجميد العملات المشفرة كضمان.
يكمن الاختلاف الفلسفي الرئيسي في أن آلية إثبات العمل تربط الأمان بمورد مادي (الطاقة) موجود خارج نظام العملات المشفرة، بينما تربط آلية إثبات الحصة الأمان بقيمة الرموز المميزة داخل النظام.
لكل نهج مزايا وعيوب مختلفة فيما يتعلق باللامركزية، واستخدام الطاقة، وتكلفة الهجوم.
ماذا يحدث للمعدنين بعد عملية تنصيف البيتكوين؟
يؤدي التنصيف إلى خفض مكافأة الكتلة إلى النصف، مما يقلل فوراً من إيرادات المعدنين لكل كتلة. ويواجه المعدنون الذين يعانون من ارتفاع تكاليف الكهرباء أو انخفاض كفاءة أجهزتهم ضغوطاً لإغلاق أعمالهم أو تحديثها، بينما تستطيع العمليات ذات رأس المال الجيد والتي تتمتع بإمكانية الوصول إلى طاقة رخيصة توسيع حصتها السوقية.
تاريخياً، سبقت عمليات التنصيف زيادات في الأسعار أدت في النهاية إلى استعادة ربحية شركات التعدين، على الرغم من أن هذه النتيجة ليست مضمونة أبداً.
للمزيد من القراءة
• ما هو إثبات الحصة (PoS)؟
• ما هو هجوم الـ 51%؟
• تاريخ تنصيف البيتكوين: ماذا سيحدث لعملات البيتكوين الخاصة بك بعد التنصيف؟
• ما هي تقنية البلوك تشين وكيف تعمل؟
• حلول توسيع نطاق الطبقة الأولى مقابل الطبقة الثانية في تقنية البلوك تشين
إخلاء المسؤولية: يُقدَّم هذا المحتوى لكم "كما هو" لأغراض المعلومات العامة أو التعليمية فقط، دون أي ضمانات أو تعهدات من أي نوع. لا ينبغي اعتباره نصيحة مالية أو قانونية أو أي نصيحة مهنية أخرى، كما أنه لا يُقصد به التوصية بشراء أي منتج أو خدمة محددة. عليكم طلب المشورة من مستشارين متخصصين مؤهلين. في حال مساهمة طرف ثالث في المحتوى، يُرجى العلم بأن الآراء الواردة فيه تخص ذلك الطرف الثالث، ولا تعكس بالضرورة آراء أكاديمية باينانس. قد تكون أسعار الأصول الرقمية متقلبة. قد تنخفض قيمة استثماركم أو ترتفع، وقد لا تستردون المبلغ المستثمر. أنتم وحدكم المسؤولون عن قراراتكم الاستثمارية، وأكاديمية باينانس غير مسؤولة عن أي خسائر قد تتكبدونها. لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطلاع على شروط الاستخدام، وتحذير المخاطر، وشروط أكاديمية باينانس.