الگوریتم های PoW در تاریخچه
در سال ۱۹۹۲ نفوذ اینترنت به اندازه کافی مهم بود.
با ورود آن،
استفاده از ایمیل شروع به گسترش کرد.
اما این وضعیت مثبت مشکلات جدیدی را به همراه داشت.
سیستم های پست الکترونیکی مکرراً از حملات هرزنامه رنج می برند.
این حملات به طور کلی سرورها را غیرفعال کرده و بسیاری از افراد را بدون خدمات رها کرده است.
راه حلی برای این مشکل ضروری بود.
در سال ۱۹۹۳، آکادمیک سینتیا کار و مونیور را به این مشکل پی بردند و سعی کردند آن را حل کنند.
از آنجا آزمایش “قیمت گذاری با پردازش یا مبارزه با هرزنامه” آغاز شد.
که در آن راههایی برای جلوگیری از ارسال پیامهای انبوه توسط اسپمرها ارائه شد.
ایده ارائه شده شامل هزینه محاسباتی برای استفاده از خدمات ایمیل بود.
برای آن، Dwork و Naor مجموعهای از آزمایشها را طراحی کردند که به کار هزینه محاسباتی نیاز داشت.
بین آنها؛
محاسبه برخی از ریشه های مربع یا استفاده شدید از توابع هش.
پس از انجام این کار،
کاربر باید اطلاعات را به ایمیل اضافه می کرد تا تأیید شود.
اگر درست بود، نامه ارسال شد،
در غیر این صورت، نامه رد شد.
این سیستم ساده که اسپمرها را از ادامه حملات خود منصرف می کرد.
اما هنوز مدتی طول می کشد تا این سیستم به طور کامل پیاده سازی شود.
خلق HashCash
بعداً در سال ۱۹۹۷،
پروتکل HashCash که توسط کریپتونارشیست آدام بک ایجاد شده بود، آشکار شد.
همانطور که در مقاله قبلی،
اصطلاح Proof of Work آن هرگز در توضیح HashCash استفاده نشد.
اما بک از یک اصطلاح بسیار مهم در فناوری بلاک چین استفاده کرد،
اصطلاح «محافظت از double spending» که دیوید چاوم قبلاً در کارهای قبلی خود آن را ارتقا داده بود.
در نظر گرفته شده است تا از ارسال هرزنامه های گسترده جلوگیری کند.
ایده این بود که هزینه ای غیر پولی برای تحویل هر ایمیل اعمال شود.
هزینه ای که با محاسبه مشکلات با استفاده از رایانه همراه است.
اصل ساده است:
مشکل محاسبه شد، به اطلاعات ایمیل پیوست و ارسال شد. سرور ایمیل را دریافت کرد، اطلاعات را تأیید کرد و در صورت موفقیت در آزمون، آن را پذیرفت یا رد کرد.
اما هزینه محاسباتی هزینه واقعی نیز داشت.
هزینه برق ناشی از محاسبه فشرده یک سنت دلار برای هر نامه ارسال شده بود.
هر کسی که چند ایمیل در روز بفرستد متوجه چیزی نمی شود،
اما یک هرزنامه متوجه می شود.
ارسال میلیونها ایمیل به میزان زیادی قبض برق آن شخص را افزایش میدهد.
به این ترتیب اسپمرها از انجام فعالیت های مخرب خود منصرف می شوند.
ابداع اصطلاح Proof of Work
سرانجام در سال ۱۹۹۹ بود که مارکوس یاکوبسون و آری سندی را با عنوان «اثبات کار و پروتکلهای پودینگ نان» نوشتند.
و بنابراین اصطلاح “آزمون کار” ابداع شد.
Jakobsson و Juels ادعا می کنند که یک سیستم اثبات کار عبارت است از:
این پروتکلی است که در آن یک کوپن به تأیید کننده نشان می دهد که او سطح مشخصی از تلاش محاسباتی را در یک بازه زمانی خاص انجام داده است.
اگرچه به این صورت تعریف نشده یا به طور رسمی مورد بحث قرار نگرفته است،
اثبات کار به عنوان مکانیزمی برای اهداف امنیتی مختلف،
از جمله اندازهگیری دسترسی به سرور،
ساخت کپسولهای زمانی دیجیتال،
و محافظت در برابر ارسال نامه پیشنهاد شده است.
هرزنامه و سایر حملاتDOS
علاوه بر این،
این کار به توانایی Proofs of Work برای افزودن لایههای امنیتی میپردازد.
ساتوشی ناکاموتو سند فنی بیت کوین را در ۳۱ اکتبر ۲۰۰۸ منتشر کرد.
در آن،
ناکاموتو واضح بود که اثبات کار عنصر کلیدی پروتکل بیت کوین است.
در خلاصه وایت پیپر بیت کوین می توانیم موارد زیر را بخوانیم:
ما یک راه حل برای مشکل دوگانه خرج کردن با استفاده از شبکه همتا به همتا پیشنهاد می کنیم.
شبکه تراکنشها را با گروهبندی آنها در یک زنجیره کار مبتنی بر هش مهر زمانی میگذارد و رکوردی را تشکیل میدهد که بدون انجام مجدد اثبات کار قابل تغییر نیست.
ساتوشی ناکاموتو
سیستم نقدی الکترونیکی همتا به همتا
به این ترتیب، ناکاموتو از کارهای آدام بک استفاده کرد، زیرا بیت کوین از پروتکل HashCash استفاده می کند.
با این کار،
در نهایت انقلابی در جهان ایجاد کرد و یک فناوری کاملاً نوآورانه، بلاک چین را ارائه کرد.
این فناوری به او اجازه داد تا ارز دیجیتال معروف خود را ایجاد کند و تا به امروز تکامل یافته است.
با استفاده از پروتکل Proof of Work،
با هر بلوک جدید ایجاد شده،
یک معمای ریاضی باید حل شود که تنها با آزمون و خطا قابل حل است.
این پازل ها توسط ماینرها حل می شوند و میلیون ها تلاش انجام می دهند.
حل معما منجر به ایجاد بلاک،
تایید تراکنش های مربوط به آن بلاک و تولید بیت کوین های جدیدی می شود که استخراج کننده به عنوان پاداش به همراه کمیسیون ضمنی در هر یک از تراکنش ها دریافت می کند.
مشکل ریاضی یافتن پارامترهایی است که نتیجه خاصی را می دهد.
نکته خاص در مورد این نتیجه هش بودن آن است،
بنابراین نمی توان پارامترهای اولیه را از هش به دست آورد،
آنها فقط با آزمون و خطا تولید می شوند.
پروتکل PoW چگونه کار می کند؟
Proof of Work به روشی نسبتاً ساده کار می کند.
در واقع فرآیندی که انجام می شود را می توان به مراحل عمده زیر تقسیم کرد:
مرحله ۱:
مشتری یا گره یک اتصال به شبکه برقرار می کند.
در این مرحله،
شبکه یک کار محاسباتی گران قیمت را به شما محول می کند.
برای دریافت انگیزه اقتصادی باید این تکلیف حل شود.
مرحله ۲:
حل معما آغاز می شود.
این شامل استفاده از قدرت محاسباتی زیادی برای حل پازل ارائه شده است.
این فرآیند همان چیزی است که به آن ماینینگ می گویند..
مرحله ۳:
هنگامی که کار محاسباتی حل شد،
مشتری آن را برای تأیید با شبکه به اشتراک می گذارد.
در این مرحله،
به سرعت تأیید می شود که کار با الزامات مطابقت دارد.
انجام این کار دسترسی به منابع شبکه را فراهم می کند.
در غیر این صورت دسترسی و راه حل ارائه شده برای مشکل رد می شود.
در این مرحله است که تأیید حفاظت در برابر double spending انجام می شود.
محافظتی که از انجام بیش از یک بار وظیفه ای که قبلاً توسط شبکه اختصاص داده شده و تأیید شده است جلوگیری می کند.
مرحله ۴:
با تأیید انجام کار،
مشتری به منابع شبکه دسترسی پیدا می کند.
با تشکر از این، شما برای کار محاسباتی انجام شده سود دریافت می کنید.
این چهار مرحله است که عملکرد Proof of Work را امکان پذیر می کند و آن را مدل می کند.
سهولت این مدل باعث می شود که بتوان آن را به نرم افزارهای مختلف منتقل کرد تا از پتانسیل آن بهره برد.
اما در بلاک چین است که ما شاهد یک ابزار بیشتر هستیم که سطوح امنیتی استثنایی را با وجود پیچیدگی کم پروتکل ارائه می دهد.
و در عین حال،
اجازه می دهد میلیون ها نفر به طور همزمان در شبکه شرکت کنند.
