اثبات ظرفیت چیست؟ یک راه حل استخراج سازگار با محیط زیست

با توجه به معایبی همچون مصرف بالای برق و هزینه بالای سخت‌افزارهای مورد نیاز در الگوریتم اجماع اثبات کار ، جامعه ارزهای رمزنگاری‌ شده در صدد ارائه یک الگوریتم اجماع بهینه‌تر است.

با توجه به معایبی همچون مصرف بالای برق و هزینه بالای سخت‌افزارهای مورد نیاز در الگوریتم اجماع اثبات کار، جامعه ارزهای دیجیتال در صدد ارائه یک الگوریتم اجماع بهینه‌تر است. یکی از گزینه‌هایی که به نظر می‌رسد پتانسیل این جایگزینی را داشته باشد “اثبات ظرفیت” یا proof of capacity  می‌باشد که در حال حاضر فقط در کوین براست‌کوین در حال بهره‌برداری می‌باشد. در این مطلب ضمن معرفی این الگوریتم به بیان تفاوت‌ها و مزیت‌های آن نسبت به الگوریتم اثبات کار پرداخته‌ شده است.

0 148

اثبات ظرفیت چیست؟

این مقاله درباره الگوریتم اثبات ظرفیت (Proof of Capacity) توضیح خواهد داد که قابلیت این را دارد تا با استفاده از فضای خالی حافظه هارد شما سکه‌های مجانی استخراج کند و این درحالی است که بیشتر سکه‌ها برای تولید یک بلوک از الگوریتم‌های اثبات کار یا اثبات سهام  استفاده می‌کنند.

هشینگ

اثبات کار (Proof of Work) و اثبات ظرفیت هردو نیازمند استفاده از توابع هش هستند. تابع هش تابعی یک طرفه است، به این معنی که اگر اطلاعاتی را در آن وارد کنید، هشی متناسب با آن اطلاعات تولید خواهد شد ولی نکته مهم این است که وارد کردن آن هش منحصر به فرد به صورت تصادفی و گرفتن اطلاعات اصلی کار بسیار سختی است، زیرا اطلاعات وارد شده هر چه باشد، هش تولید شده برای آن یک رشته الفبایی منحصر به فرد است که شامل لیستی از اعداد و حروف می‌باشد.

به عنوان مثال، اگر شما کلمه “dog” را در تابع هش SHA-256 استفاده شده در بیت‌ کوین وارد کنید، نتیجه آن به قرار زیر است:

cd6357efdd966de8c0cb2f876cc89ec74ce35f0968e11743987084bd42fb8944

ولی اگر شما یک حرف به این کلمه اضافه کنید و نهاده را “ doge ” وارد کنید نتیجه اینگونه خواهد بود:

c4e793c81ee40370d827d0cbe748d246cffca2cbe959383edf0976d041ece9e5  

این خروجی برای محاسبه کردن چیز کوچکی بود ولی همین مقدار نیز برای آنکه با دریافت هش‌ها بتوانیم اطلاعات وارد شده را تشخیص بدهیم، غیرممکن خواهد بود.

اثبات کار

اثبات کار بسیار شبیه به اثبات ظرفیت است اما تجهیزات مخصوص و گران‌قیمتی را طلب می‌کند، وقتی شما استخراج کردن سکه‌های مبتنی بر اثبات کار را به پایان می‌رسانید، پیدا کردن کاربر دیگر برای فروختن این تجهیزات به او کار سختی خواهد بود. اثبات کار، به طور گسترده‌ای پر سر وصدا و شدیدا انرژی‌بر است و همچنین فرسودگی ماشین‌ها در اثر استفاده از آن‌ها، باعث به وجود آمدن نیاز منظم به تعمیر و جایگزینی آنها می‌گردد.

اثبات ظرفیت چیست؟
اثبات ظرفیت چیست؟

در اینجا خلاصه‌ای از نحوه فعالیت به روش اثبات کار وجود دارد:

  1.  استخراج‌کنندگان تراکنش‌ها را جمع‌آوری کرده و آن‌ها را در یک بلوک قرار می‌دهند.
  2.  تمام داده‌های بلوک به علاوه هش بلوک قبلی به عنوان داده وارد تابع هش می‌شوند تا یک مقدار هش جدید برای آن بلوک تولید شود.
  3.  استخراج‌کنندگان به منظور امتحان کردن و پیدا کردن هر چه سریعتر مقدار صحیح هش، به سرعت یک عدد را در بخش هدینگ بلوک تغییر می‌دهند.
  4.  اولین استخراج‌کننده‌ای که مقدار هش صحیح را پیدا کرد، بلوک را به بقیه شبکه ارسال می‌کند و سایر استخراج‌کنندگان قبل از کار بر روی بلوک بعدی، درستی هش به دست آمده توسط آن استخراج کننده را تایید می‌کنند.

اثبات ظرفیت به بیان ساده

گذشته از تغییر مداوم اعداد در هدِر بلوک و هش کردن آن برای یافتن حل آن، اثبات بر ظرفیت از هارد درایو شما نیز کمک می‌گیرد و  قبل از اینکه کامپیوتر شروع به کار کند، عمل پردازش و ذخیره راه حل‌ها را انجام می‌دهد. بعضی راه‌حل‌ها از بقیه سریعتر هستند و اگر حافظه هارد شما سریع‌ترین راه حل را برای معمای بلوک‌ها داشته باشد، شما آن بلوک را برنده خواهید شد. 

الگوریتم‌های استخراج در حالت عادی بسیار پیچیده هستند و زمان ایجاد بلوک‌ها بسیار کوتاه است (میانگین زمان ایجاد هر بلوک هر 4 دقیقه است)، به همین دلیل راه‌حل‌ها باید بر روی هارد درایو ذخیره شوند تا شما از از نظر زمانی جلو بیاندازند. در نهایت هرچه راه‌حل‌های بیشتر، که آن‌ها را پلات  (plot) نیز می‌نامند، داشته باشید، شما شانس بیشتری برای یافتن بهترین راه حل برای معمای پیش‌رو خواهید داشت.

اثبات ظرفیت- یک مقایسه

تصور کنید شما حافظه هارد خود را با بلیط‌های بخت آزمایی پر کرده باشید و سپس وقتی یک عدد تصادفی تولید می‌شود، شما چک می‌کنید تا متوجه شوید چه کسی شبیه‌ترین عدد را به آن دارد و درنتیجه اگر شما آن عدد را داشته باشید، برنده جایزه خواهید بود. بهترین قسمت قصه این است که شما همیشه از این بلیط‌های بخت آزمایی بلوک در بلوک‌های بعد نیز استفاده خواهید کرد.

اثبات ظرفیت- توضیح فنی

اثبات ظرفیت شامل دو قسمت طرح‌ریزی (plotting) حافظه هارد و استخراج واقعی بلوک‌ها است. بسته به بزرگی حافظه هارد شما، می‌تواند روزها و یا هفته ها طول بکشد تا شما فایل های پلات منحصر بفرد  خود را بسازید. فرآیند طرح‌ریزی از هش‌های کندی به نام شابال (Shabal) استفاده می‌کند. شابال با تابع SHA-256 که ماینرهای بیت‌ کوین از آن استفاده می‌کنند و پیش‌تر نیز در مقاله آمده بود فرق دارد. از آنجا که محاسبه هش‌های شابال سخت است، ما آنها را از قبل محاسبه و در حافظه هاردها ذخیره می‌کنیم که این فرآیند به نام طرح ریزی حافظه هارد شما شناخته می‌شود.

طرح ریزی

وقتی طرح‌ریزی می‌کنید و یا یک فایل پلات ایجاد می‌کنید، در واقع شما اقدام به ساختن چیزی می‌کنید که نانس(nonces) نامیده می شود. نانس از هش کردن مکرر داده‌هایی ساخته می‌شود که شامل آیدی حساب شما نیز هست. هرچه بیشتر حافظه به طرح‌ریزی اختصاص دهید مقدار نانس بیشتری می‌توانید ذخیره کنید؛ یک نانس حاوی 8192 هش است، این 8192 هش در جفت‌هایی سازماندهی می‌شوند که اسکوپ (Scoop) نامیده می‌شوند و به هر اسکوپ یک عدد از 0 تا 4095 اختصاص داده می‌شود.

اثبات ظرفیت چیست؟
اثبات ظرفیت چیست؟

در طول استخراج، شما یک اسکوپ بین 0 تا 4095 را محاسبه می‌کنید. بیایید در نظر بگیریم که شماره اسکوپ شما عدد 42 می‌باشد، پس به اسکوپ 42 از نانس 1 خواهید رفت و از داده آن اسکوپ برای محاسبه میزان زمانی استفاده می‌کنید که ضرب الاجل نامیده می‌شود. شما این فرآیند را برای همه نانس های روی حافظه خود امتحان می‌کنید و بعد از محاسبه همه ضرب الاجل‌ها، شما حداقل ضرب الاجل را انتخاب خواهید کرد. ضرب الاجل ” تعداد ثانیه‌هایی است که باید از زمان ساخته شدن آخرین بلوک سپری شود تا شما اجازه ساختن بلوک دیگر را داشته باشید. اگر هیچکس در این زمان بلوکی نسازد، شما می‌توانید یک بلوک بسازید و جایزه بلوک را درخواست کنید.

برای مثال، وقتی شما در حال استخراج هستید، با یک حداقل ضرب الاجل به مدت 25 ثانیه می‌آیید. اگر هیچکس در این 25 ثانیه بلوکی نسازد، شما فرصت این را دارید که یک بلوک بسازید و جایزه را ببرید.

مزایا

  • شما فقط می‌توانید از هر نوع هارد درایو معمولی استفاده کنید، بنابراین دیگر استخراج‌کنندگان نمی‌توانند مزیتی از جهت خرید تجهیزات مخصوصی همچون ASIC بدست آورند.
  •   استفاده از هارد درایوها 30 برابر از لحاظ مصرف انرژی کارآمدتر از استخراج به وسیله ASIC  هستند.
  •  اثبات ظرفیت بیشتر از روش‌های دیگر غیرمتمرکز است، زیرا همه یک حافظه هارد دارند و شما حتی از حافظه هارد موبایل اندرویدی خود نیز می‌توانید استفاده کنید.
  •  استخراج‌کنندگان مجبور نیستند که بطور مداوم تجهیزات خود را بروز کنند و حافظه‌های هارد قدیمی به خوبی انواع جدید آن، می‌توانند داده‌ها را ذخیره کنند.
  • وقتی که استخراج را تمام کنید شما می‌توانید حافظه هارد خود را پاک کنید و برای استفاده دیگری از آن استفاده کنید.

معایب

  • محبوب شدن استخراج به روش اثبات ظرفیت می‌تواند منجر به مسابقه تسلیحاتی دیگری گردد. امروزه مردم از حافظه‌های ترابایتی استفاده می‌کنند، اما ما سرانجام می‌توانیم پتابایت، اگزابایت و زتابایت را نیز شاهد باشیم.
  • اثبات ظرفیت نسبتا تکنولوژی جدیدی محسوب می‌شود و با دقت تست نشده و در دنیای واقعی به چالش کشیده نشده است.
  • در حال حاضر، فضایی که در هاردها به طرح‌ریزی اختصاص داده می‌شود بی‌استفاده است. در آینده برنامه‌هایی برای استفاده از فضای اضافی این حافظه‌ها برای ارائه سرویس برای اطلاعات متن‌باز مهم وجود دارد. این حافظه‌ها می‌توانند نقشه‌ها، مقالات ویکی‌پدیا و یا اطلاعاتی دیگری را ذخیره کنند که ارزش حفظ و نگهداری دارند.
  • در حال حاضر بد افزارهایی وجود دارند که بیت‌ کوین را با استفاده از کامپیوترهای مردم استخراج می‌کنند. اگر اثبات بر ظرفیت همه‌گیر شود، احتمالا شاهد بد افزارهایی خواهیم بود که از هارد درایو مردم برای طرح ریزی استفاده کنند و تفاوت اصلی در این امر است که احتمالا کمتر متوجه استفاده از این فضا خواهید شد.

بارست‌ کوین 

بارست‌کوین (Burstcoin) اولین و تنها سکه‌ای است که براساس اثبات ظرفیت کار می‌کند. آن‌ها یک تیم توسعه فعال و برنامه‌های بزرگی برای آینده دارند. آن‌ها حتی چشمان علاقه‌مند جان مک آفی(John McAfee) را نیز  به سوی خود جلب کردهاند و شما می‌توانید راهنمای کامل در مورد Burstcoin را از اینجا مشاهده کنید.

اثبات ظرفیت چیست؟
اثبات ظرفیت چیست؟

حرف آخر

اثبات ظرفیت یک راه حل جالب برای مسائلی است که با الگوریتم‌های توافق اثبات کار کلاسیک همراه است. این تکنولوژی قرار است غیرمتمرکزسازی قدرت استخراج را افزایش و مصرف انرژی را کاهش دهد. هنوز تاثیرگذاری این الگوریتم اثبات نشده است و فقط زمان می‌گوید که چقدر اثبات ظرفیت اثرگذار خواهد بود و آیا به استاندارد جدیدی برای الگوریتم‌های توافقی تبدیل میشود یا خیر.

شاید از این مطالب هم خوشتان بیاید.

ارسال پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.