ما هو إثبات العمل (PoW)؟

النقاط الرئيسيةإثبات العمل (PoW) هو آلية إجماع مصممة لمنع الإنفاق المزدوج في أنظمة الدفع الرقمية.
يعد إثبات العمل (PoW) جزءًا أساسيًا من عملية التعدين، والذي يتضمن إضافة كتل من المعاملات إلى blockchain وإنشاء وحدات جديدة من العملة المشفرة.
تستخدم Bitcoin والعديد من العملات المشفرة الأخرى آلية إثبات العمل (PoW) لحماية شبكات وبيانات blockchain الخاصة بها.
مقدمةباختصار، إن Proof of Work (PoW) هي آلية تم تطويرها لمنع الإنفاق المزدوج في أنظمة المدفوعات الرقمية. تستخدم Bitcoin وغيرها من العملات الرقمية PoW لحماية شبكاتها وقواعد بياناتها (سلاسل الكتل). تُسمى هذه المكونات آليات — أو خوارزميات — إجماع، لأنها تسمح لعدة أطراف بالتوصل إلى إجماع دون الحاجة إلى الثقة ببعضهم البعض.
كان Proof of Work أول خوارزمية إجماع ولا يزال أحد أهمها بجانب Proof of Stake (PoS). تم تقديم PoW من قبل ساتوشي ناكاموتو في الوثائق التقنية الخاصة بـ Bitcoin في عام 2008، لكن كانت الفكرة الأساسية لهذه التقنية مطروحة منذ وقت أبكر بكثير.
كمثال مبكر على استخدام خوارزمية Proof of Work، يمكن الإشارة إلى نظام HashCash الخاص بآدم باك (Adam Back)، والذي ظهر قبل العملات الرقمية نفسها. تطلب إجراء كمية صغيرة من الحسابات قبل إرسال بريد إلكتروني، ما ساعد على تقليل البريد العشوائي (السبام). كانت هذه الحسابات تكلف مُرسِل البريد العادي القليل جدًا، لكنها تعقد بشكل كبير عملية الإرسال الجماعي.
ما هو الإنفاق المزدوج؟يحدث الإنفاق المزدوج عندما تُنفق نفس الأموال أكثر من مرة. يُستخدم هذا المصطلح عمليًا دائمًا فيما يتعلق بالعملة الرقمية، لأن من الصعب في الحياة الواقعية تصور موقف تُنفق فيه الأموال نفسها مرتين. 
على سبيل المثال، عند شراء قهوة، فإنك تسلم المال إلى أمين الصندوق، الذي يضعه في صندوق النقد. لن تستطيع الذهاب إلى مقهى آخر ودفع ثمن قهوة ثانية باستخدام نفس الورقة النقدية. لكن في أنظمة الأموال الرقمية يمكن حدوث ذلك. 
ربما تكون قد نسخت ملفات على جهاز الكمبيوتر من قبل. يمكن إرسال ملف واحد بسهولة إلى عشرات الأشخاص. وبما أن الأموال الرقمية مجرد بيانات، يجب استبعاد احتمال الإنفاق المزدوج، أي نسخ وإرسال نفس الوحدات في أماكن مختلفة. إذا لم تتمكن أنظمة الدفع الرقمية من منع الإنفاق المزدوج، فسوف تنهار بسرعة.
للمزيد حول الإنفاق المزدوج، راجع المقال ما هو الإنفاق المزدوج؟
لماذا نحتاج Proof of Work؟إذا كنت قد قرأت دليلنا حول البلوكشين، فستعرف أن مستخدمي العملات الرقمية يقومون ببث المعاملات إلى الشبكة. لكن المعاملات لا تصبح صالحة فورًا، بل فقط بعد التحقق منها وإضافتها إلى البلوكشين.
على سبيل المثال، يعمل بلوكشين Bitcoin كقاعدة بيانات عامة (سجل) يمكن لأي مستخدم الاطلاع عليها. لنفترض أن لديك أنت وثلاثة من أصدقائك دفترًا تكتبون فيه المعاملات بالبيتكوين. إذا أراد أحدكم تحويل الأموال، سيقوم بإضافة إدخال في الدفتر:
يدفع أليس إلى بوب 5 BTC. ثم يدفع بوب إلى كارول 2 BTC وهكذا.
عند إجراء كل تحويل، يجب الإشارة إلى المعاملة السابقة التي تم استلام الأموال منها. أي عندما يقوم بوب بتحويل 2 BTC إلى كارول، سيبدو الإدخال كما يلي: 
ينقل بوب إلى كارول 2 BTC التي استلمها من المعاملة السابقة مع أليس.
وبذلك يمكننا تتبع جميع تحويلات BTC. إذا حاول بوب إجراء معاملة أخرى باستخدام نفس الـ 2 BTC التي أرسلها للتو إلى كارول، فسيصبح كل شيء معروفًا للجميع فورًا. ولن يسمح له الفريق بإدخال هذه المعاملة في الدفتر لأنه كان قد أنفق بالفعل الـ 2 BTC.
قد تعمل هذه الفكرة بشكل جيد داخل مجموعة صغيرة من الأشخاص يعرف كل عضو فيها الآخر جيدًا، لأنهم سيكونون أسهل في الاتفاق على من سيتحمل مسؤولية إضافة المعاملات إلى القائمة المشتركة. لكن ماذا لو أردنا تجميع مجموعة من 10,000 مشارك؟ إن جوهر استخدام دفتر لا يتوسع جيدًا، لأن أحدًا لن يثق في غريب لإدارة سجل مالي بهذا الشكل.
وهذا هو السبب في الحاجة إلى خوارزمية Proof of Work. فهي تضمن ألا ينفق المستخدمون أموالًا لا يمكنهم إنفاقها. باستخدام نظرية الألعاب مع التشفير، تتيح الخوارزمية لأي مستخدم تحديث البلوكشين وفق قواعد النظام.
كيف يعمل PoW؟تخيّل أن الدفتر من المثال السابق هو بلوكشين. لكن لا تتم إضافة المعاملات إلى النظام واحدة تلو الأخرى، بل يتم تجميعها في كتل. يقوم المستخدمون الذين ينشئون كتلة بإدراج المعاملات داخل كتلة مرشحة. وتُعتبر المعاملات صالحة فقط بعد تأكيد الكتلة المرشحة وإضافتها إلى قاعدة بيانات البلوكشين.
تسمى عملية تأكيد المعاملات وإضافة كتل جديدة إلى سلسلة الكتل بـ «التعدين». إنها عملية معقدة للغاية وتتطلب تكاليف، لكنها قد تجلب أرباحًا على شكل مكافأة مقابل كل كتلة. وتتكون هذه المكافأة من رسوم المعاملات والبيتكوينات الجديدة التي ينشئها البروتوكول. 
يتطلب آلية Proof of Work أن يقدّم المُعدّن (المستخدم الذي ينشئ كتلة) موارد (كهرباء وطاقة حوسبية) لتجزئة بيانات كتلة مرشحة (Block-candidate) حتى يتم العثور على حل.
يعني تجزئة الكتلة تمريرها عبر دالة تجزئة لتوليد قيمة تجزئة (هاش). تؤدي تجزئة الكتلة دور «بصمة الإصبع»، وتعمل كمعرّف لبيانات الإدخال، الفريدة لكل كتلة.
بعبارة أخرى، يجب على المُعدّن التحقق من المعاملات غير المكتملة وتجميعها، ثم دمجها في كتلة مرشحة، وبعد ذلك تمرير بيانات الكتلة عبر دالة التجزئة للحصول على التجزئة الصحيحة. إذا تمكن المُعدّن من إيجاد التجزئة الصحيحة لكتلته المرشحة، فإنه يرسلها إلى الشبكة، ويُضيف الكتلة إلى سلسلة الكتل (بلوكشين)، ويتلقى مكافأة التعدين.
عندما يرسل المُعدّن الكتلة المرشحة والتجزئة إلى الشبكة، يعيد المشاركون الآخرون في الشبكة تنفيذ عملية التجزئة للتأكد من صحة النتيجة. 
يتطلب العثور على التجزئة الصحيحة عددًا هائلًا من المحاولات، لكن التحقق من صحة التجزئة الجاهزة سهل جدًا. ويتم ذلك ببساطة عبر تمرير بيانات الإدخال نفسها (بيانات الكتلة) عبر دالة التجزئة ثم التحقق مما إذا كانت النتيجة متطابقة.
في Proof of Work، يجب أن تقدّم بيانات تتوافق تجزئتها مع قواعد محددة يضعها البروتوكول، بشرط ألا تعرف كيفية استخراجها مباشرة. الخيار الوحيد هو تمرير البيانات عبر دالة التجزئة والتحقق مما إذا كانت تلبي الشروط. إذا لم يحدث تطابق، فسيتعين عليك تغيير البيانات للحصول على تجزئة مختلفة. إن تغيير حرف واحد على الأقل في بياناتك سيؤدي إلى نتيجة مختلفة تمامًا، ولهذا السبب لا يمكن التنبؤ مسبقًا بما ستكون عليه المخرجات.
إذن، لإنشاء كتلة، عليك حساب قيمة التجزئة. للقيام بذلك، يقوم المستخدم بتجزئة المعلومات الخاصة بكل المعاملات التي سيتم إضافتها إلى الكتل، إلى جانب بعض البيانات الأخرى. ولكن بما أن مجموعة البيانات لا تتغير، يقوم المستخدم بإضافة جزء من المعلومات التي ستكون متغيرة. تُسمى هذه البيانات المتغيرة nonce. يتم تغييرها في كل محاولة للحصول على تجزئة جديدة.
وبالتالي، فإن التعدين هو عملية جمع بيانات سلسلة الكتل وتجزئتها مع كود لمرة واحدة (nonce) حتى تعثر على تجزئة مناسبة. إذا وجدت تجزئة تستوفي الشروط التي يحددها البروتوكول، تحصل على الحق في بث الكتلة الجديدة إلى الشبكة. في هذه المرحلة، يحتاج المشاركون الآخرون في الشبكة إلى تحديث سلاسلهم لضمّ الكتلة الجديدة.
إن الشروط التي تضعها العملات الرقمية الكبيرة صعبة للغاية. فكلما ارتفع معدل التجزئة (hashrate) في الشبكة، زادت صعوبة العثور على تجزئة صحيحة. تم وضع ذلك حتى لا تُنشأ الكتل بسرعة مفرطة.
تُكلف المحاولات المتكررة لتخمين عدد هائل من التجزئات الكثير، لأن ذلك يتطلب استهلاكًا هائلًا من الموارد الحاسوبية وطاقة كهربائية. ومع ذلك، إذا تمكن المُعدّنون من العثور على تجزئة صحيحة، يكافئهم البروتوكول على العمل الذي قاموا به.
لنعيد تذكّر ما درسناه:
يُعد التعدين عملية معقدة ومكلفة، لكنه يضمن أمن الشبكة.
يحصل المُعدّنون الذين أنشأوا كتلة صحيحة على مكافأة تتمثل في عملات رقمية جديدة ورسوم معاملات.
يستغرق إنشاء التجزئة الصحيحة بعض الوقت، لكن التحقق من صحتها سهل وسريع عبر إعادة تنفيذ عملية التجزئة.
ولكن ماذا لو حاولت خداع النظام؟ ما الذي يمنعك من وضع مجموعة من المعاملات الاحتيالية داخل كتلة وإنشاء تجزئة صحيحة؟
لهذا السبب تم تطوير التشفير باستخدام المفتاح العام. لمعرفة المزيد عن هذا الموضوع، اطلع على مقالنا ما هو التشفير بالمفتاح العام؟ وباختصار، يستخدم الخوارزمية أساليب تشفيرية محددة تسمح لأي مستخدم بالتحقق من حق مشارك واحد في نقل الأموال إلى عنوان آخر.
عندما تنشئ معاملة، فإنك تقوم بتوقيعها. وبعد ذلك سيتمكن أي مشارك في الشبكة من مقارنة توقيعك بالمفتاح العام الخاص بك لمعرفة ما إذا كانا متطابقين. وهذا يساعد على معرفة ما إذا كنت تستطيع إنفاق أموالك وما إذا كانت نفقاتك لا تتجاوز المبلغ المسموح.
سيتم رفض أي كتلة تحتوي على معاملة غير مقبولة تلقائيًا. إن محاولة خداع الشبكة ستكلفك غاليًا للغاية، لأنك في النهاية ستستهلك مواردك الحاسوبية دون أن تحصل على أي مكافأة مقابل ذلك.
وهذا هو جوهر Proof of Work: من مصلحة المستخدمين التصرف بنزاهة بدلًا من محاولة خداع النظام. يحاول المُعدّنون استرداد استثماراتهم، لذلك سيحرص معظمهم على اتباع القواعد لتحقيق دخل.
Proof of Work (PoW) أو Proof of Stake (PoS)توجد العديد من خوارزميات الإجماع الأخرى إلى جانب PoW، لكن من أشهرها Proof of Stake (PoS). نشأت فكرته منذ عام 2011 وتم تطبيقه في Ethereum وبعض البروتوكولات الأخرى.
في شبكات الإجماع Proof of Stake، يقوم المدققون بدور المُعدّنين، لأن البروتوكول لا يرتبط بعملية التعدين ولا بتخمين التجزئات. بدلًا من ذلك، يتم اختيار المستخدمين بشكل عشوائي، ويجب على المشارك المُختار اقتراح كتلة جديدة. إذا تم اعتبار الكتلة صالحة، يحصل المدقق على مكافأة تتكون من رسوم معاملات الكتلة نفسها.
يختار البروتوكول مدققًا جديدًا بناءً على عدة عوامل. وللحصول على فرصة للاختيار، يجب تجميد جزء من الرموز عن طريق إضافتها إلى الـ staking. تعمل هذه القيمة كنوع من الضمان/الرهن: إذ يقوم المدققون بتجميد كمية محددة من العملات في النظام، وسيتم فقدها إذا حاول المدقق خداع النظام. سيتم سحب العملات المُضافة إلى الـ staking إذا حاول المدقق تأكيد كتلة غير صالحة.
يتمتع Proof of Stake ببعض المزايا مقارنةً بـ Proof of Work. إحدى هذه المزايا هي انخفاض البصمة الكربونية. ويرجع ذلك إلى أن Proof of Stake لا يتطلب تشغيل مزارع تعدين ضخمة، وبالتالي يستهلك طاقة كهربائية أقل بكثير من Proof of Work. 
لكن لدى PoS سجل حافل أقل من PoW. ورغم أن PoW قد يُنظر إليه على أنه تبذير، فإن التعدين يُعد حتى الآن آلية الإجماع الوحيدة التي تعمل بكفاءة منذ أكثر من عشر سنوات. وخلال هذه الفترة، قام PoW الخاص بـ Bitcoin بمعالجة المعاملات بأمان لقيمة وصلت إلى تريليونات الدولارات. لا يزال على بروتوكول PoS إثبات فعاليته وقدرته التنافسية على المدى الطويل.
الخلاصةيُعد Proof of Work حلًا موثوقًا وآمنًا لمشكلة الإنفاق المزدوج. لقد أثبتت Bitcoin أنه لا حاجة إلى جهات مركزية لتحقيق ذلك. ومع الاستخدام السليم للتشفير ودوال التجزئة ونظرية الألعاب، يمكن للمشاركين في بيئة لامركزية تتبع صحة عمل قاعدة البيانات المالية بأكملها بأنفسهم.
قراءات مقترحةما هو تعدين العملات الرقمية وكيف يعمل؟
ما هو التشفير بالمفتاح العام؟
ما هي خوارزمية إجماع سلسلة الكتل؟
إخلاء المسؤولية: تُقدَّم المواد التالية على أساس «كما هي» دون أي ضمانات، وذلك لأغراض مرجعية وتعليمية عامة حصريًا. لا ينبغي اعتبار هذه المعلومات استشارة مالية أو قانونية أو توصية بشراء أي منتج أو خدمة بعينها. يجب عليك طلب المشورة من مستشاريك المهنيين المختصين بنفسك. وبما أن المقال كتبته جهة مؤلفة من طرف ثالث، فانتبه إلى أن الآراء الواردة فيه تخص المؤلف من طرف ثالث وقد لا تعكس وجهة نظر Binance Academy. للحصول على مزيد من التفاصيل، انتقل إلى الرابط. قد تكون قيمة الأصول الرقمية متقلبة. قد تزيد قيمة الأموال المستثمرة أو تنقص. قد لا تتمكن من استرداد الأموال التي استثمرتها. تتحمل أنت مسؤولية قراراتك الاستثمارية بالكامل. لا تتحمل Binance Academy المسؤولية عن أي خسائر قد تتكبدها. لا تشكل هذه المعلومات توصية مالية أو قانونية أو مهنية. ولمعرفة المزيد، راجع شروط الاستخدام وإشعار المخاطر لدينا.