הנה מה שאתה צריך לדעת על הוכחת עבודה של Blockchain

שיגעון הבלוקצ’יין הופך אט אט להזדמנות לבצע שיפוץ במערכות מורשת ולהפוך אותן לפוריות יותר. עם זאת, יש הרבה יותר שאנשים צריכים לדעת על blockchain כדי להעריך את כושר ההמצאה העומד בבסיסו. אחד ההיבטים המרכזיים בטכנולוגיה הוא הוכחת אלגוריתם עבודה בבלוקצ’יין.

טכנולוגיית הבלוקצ’יין עדיין בחיתוליה, כביכול, אבל יש כבר פוטנציאל עצום מבחינת מה שהיא יכולה לעזור להשיג. יש לציין כי הטכנולוגיה עוברת מהמסגרת הבסיסית בה פועלים מטבעות קריפטוגרפיים למשהו מטכנולוגיה המהפכה בתעשיות.

מהו אלגוריתם קונצנזוס?

בעיקרון, הטכנולוגיה מאפשרת למשתמשים לתקשר על בסיס עמית לעמית וללא סמכות מרכזית. יש לציין כי עסקאות הושלמו כאשר קיימת הסכמה ברחבי הרשת. בפרט, אלגוריתם הקונצנזוס הוא זה שמייחד רשתות בלוקצ’יין שונות. למשל, רשת הביטקוין שונה מרשת את’ריום על בסיס האלגוריתם הקונצנזוס.

מבחינה טכנית, אלגוריתם של קונצנזוס הוא תהליך של קבלת החלטות בתוך קבוצה. יש לציין כי חברי הקבוצה מעלים מערכת המייעלת את התהליך שבאמצעותו הם יכולים למצוא בסיס משותף בנושא מסוים. כדי שקונצנזוס יקרה, לפחות רוב המשתתפים בקבוצה צריכים להסכים, וההחלטה הנדונה חייבת להיות יכולה להועיל לרוב הזה..

מעניין שאלגוריתמים של קונצנזוס בלוקצ’יין פועלים תוך שימוש בהיגיון דומה. בנוסף לכך, לאלגוריתמים של קונצנזוס הבלוקצ’יין יש יעדים ספציפיים המבקשים להגביר את השימוש ברשתות הבלוקצ’יין. ראשית, האלגוריתם מתחייב לאסוף כמה שיותר הסכמים בין הצמתים המשתתפים כך שיש הסכמה רחבה.

שנית, ההסכם הנרחב ברשת אמור להקל על שיתוף הפעולה בין המשתתפים. בפרט, האלגוריתם מבטיח שכל הסכם שהמשתתפים מסכימים עליו משרת את האינטרסים של כל החברים. שלישית, ההסכם מטפח שיתוף פעולה כך שכל אדם פועל למען האינטרס הקולקטיבי של הרשת.

יתר על כן, האלגוריתם שואף לוודא שלכל המשתתפים יש זכויות שוות כמו שיהיה צריך להיות עמית לעמית. בסופו של דבר, טיפוח סביבה בה לכל אחד יש זכויות שוות מקלה על השתתפות ופעילות פרטנית של המשתתפים.

סוגי אלגוריתמים של קונצנזוס

כמו שהוסבר קודם לכן, ישנם סוגים שונים של אלגוריתמים של קונצנזוס ועל בסיסם קיימות רשתות בלוקצ’יין שונות. יש לציין שלכל אלגוריתם יש מאפיינים ייחודיים משלו המייחדים אותו ושמשיגים קונצנזוס ברשת באמצעות מנגנונים שונים. נכון לעכשיו, ישנם מספר לא קטן של אלגוריתמים של קונצנזוס בלוקצ’יין. עם זאת, שני הגדולים הם הוכחת עבודה (PoW) ו- Proof-of-Stake (PoS).

מהו אלגוריתם הוכחת עבודה של Blockchain?

זהו מנגנון הקונצנזוס הוותיק ביותר והוא אחד הפופולרי ביותר כיום. יש לציין כי האזכור הראשון של האלגוריתמים מתארך מראש את המצאת רשת הביטקוין. מעניין שמחקר האלגוריתם חוזר לראשית שנות ה -90 שבהן מוני נאור וסינתיה דבורק פרסמו מאמר בשנת 1993. במאמר החוקרים בחנו את הפוטנציאל של האלגוריתם למנוע הונאה..

בשנת 1999, חוקר אחר בקריפטוגרפיה, מרקוס יעקובסון טבע את המונח “הוכחת עבודה” והוא דבק עד כשסאטושי נקאמוטו הפתיע את העולם עם המצאת הביטקוין. בפרט, רשת הבלוקצ’יין של ביטקוין היא פשוט יישום של המחקר שצעדיו הראשונים מתוארכים לשנת 1993.


אלגוריתם ה- PoW נותר הפופולרי ביותר מכיוון שהוא בין מעטים שלא ניתן להתפשר עליו. במונחים טכניים, הוא אחד מאותם אלגוריתמים שיכולים להשיג את סובלנות התקלות הביזנטית. יש לציין כי סובלנות התקלות הביזנטית (BFT) היא פשוט יכולתה של מערכת לעמוד בפני כשלים הקשורים לבעיית הגנרלים הביזנטיים..

זאת אומרת שהרשת יכולה להימנע בהצלחה ממצבים שבהם צמתים מסוימים יכולים לנסות לפעול נגד הקונצנזוס. בהקשר של טכנולוגיית הבלוקצ’יין, ברור שלרשתות הבלוקצ’יין אין סמכות מרכזית למתן עסקאות. במקום זאת, ספר החשבונות הציבורי מופץ בין כל המשתתפים ומכאן טכנולוגיית הבלוקצ’יין המכונה גם טכנולוגיית ספר חשבונות מבוזרת (DLT)..

בהתחשב במידע רב הערך המאוחסן בפנקסי הציבור, יש סבירות גבוהה שכמה שחקנים גרועים עשויים לרצות לגרום לתקלות ברווחים אנוכיים. ככאלה, השחקנים הרעים הללו מציגים את בעיית הגנרלים הביזנטיים. בדרך זו, יש צורך ברשת הבלוקצ’יין את סובלנות התקלות הביזנטית כדי למנוע בעיות כאלה.

איך פועל ה- PoW?

ברור שאלגוריתם ה- PoW מאובטח מאוד מכיוון שהוא יכול לעמוד ב- BFT. מעניין לציין כי אופן פעולתו הוא ההופך אותו לבטוח עוד יותר, ולכן פופולרי למדי. ללא מאפיין ה- BFT, חבר ברשת יכול לזייף עסקאות ומכאן לפגוע באמינות החסימה שנוצרת על ידי העסקה.

אלגוריתם של PoW עובד בצורה כזו שצמתים בתוך רשת צריכים לפתור בעיה מתמטית כדי שיוכלו ליצור את החסימה הבאה. מי שהראשון יקבל את הפיתרון לבעיה המתמטית מקבל את ההסכמה לבחור את הגוש שיש להוסיף לצד הפלטפורמה.

כתוצאה מכך, הצומת המצליח הזה מקבל מטבע כפרס. ברשת ביטקוין, הפרס אסימון ביטקוין. לכן, יש תמריץ להמשיך ולפתור את הבעיות המתמטיות כך שאפשר לקבל את האישור לבחור את הבלוק הבא. כמו כן, ברור כעת מדוע צמתים מסוימים רוצים לזייף עסקאות ומכאן הצורך בסובלנות תקלה ביזנטית.

עם זאת, לא קל לקבל את התשובה לבעיה המתמטית. במקרה כזה, צמתים צריכים למצוא את הפתרון לבעיה באמצעות כוח אכזרי. זאת אומרת שאותם צמתים בעלי הכוח החישובי הגבוה ביותר הם הסיכוי הטוב ביותר למצוא את הפיתרון לבעיה המתמטית. יש לציין כי צמתים אלה המשתתפים בחישוב נקראים כורים ותהליך פתרון הבעיה נקרא כרייה.

מדוע הוכחת עבודה של Blockchain מצליחה

תהליך הכרייה הוא עתיר אנרגיה מכיוון שהוא דורש יכולת חישובית גדולה יותר כדי לפתור כל בעיה עוקבת. ככזה, התהליך צורך הרבה חשמל. נתבונן בהיבט זה בהמשך ומדוע זו אחת הסיבות שאנשים מתרחקים מהאלגוריתם לחלופות אחרות. עם זאת, PoW די מצליח כרגע משתי סיבות.

ראשית, להשיג את הפתרון לבעיה המתמטית הוא די קשה. לכן, צמתים צריכים להשקיע זמן בחישובים שהם מסורבלים. מעניין שההיצע לכוח חישובי הוא צפוף למדי וזה אומר שלמעטים השחקנים יש גישה אליו. מעניין שמאפיין זה הוא גם הסיבה מאחורי חוסר האפשרות של צמתים בוגדים במהלך עסקאות.

למשל, נניח ששחקן גרוע רוצה לתקוף את נתוני הרשת ונתוני התקלות הרשומים בבלוק מסוים. אם לרשת כולה יש עשרה חסימות וחסימת היעד לשחקן הרע היא מספר שבע, השחקן הרע יצטרך לשנות את הנתונים עבור גוש עשר, תשע שמונה ואז שבעה, שהם המטרה. בהתחשב בכוח החישובי הנדרש לכריית בלוק יחיד, קרוב לבלתי אפשרי עבור אחד לשנות נתונים בארבעה בלוקים. בעיקרון, אין מחשב עם יכולת לפתור בעיה כזו.

שנית, PoW מצליח מכיוון שברגע שצומת יוצר חסימה, צמתים אחרים יכולים לאמת בקלות את התהליך שהוביל לפתרון. יש לציין כי זה נובע בחלקו מאופי הבעיה הזקוקה לפיתרון. כדי לפתור את הבעיה, הכורה צריך להגיע לתשובה שהיא פחות מערך מוגדר מראש.

למשל, הרשת יכולה להעלות ערך כמו 10. על מנת שהפתרון יהיה נכון, יהיה צורך לוודא שהפתרון הוא פחות מ -10 כלומר תשעה. אם כורה יגיע בהצלחה לתשע, הצמתים האחרים יבצעו בקלות את הנוהל שבאמצעותו היה הכורה להגיע לפיתרון. עם זאת, זה מסתבך אם העסקה מזויפת.

מה צופן העתיד להוכחת עבודה

כמו שהוזכר קודם לכן, הוכחת עבודה גוזלת טונות של אנרגיה להשלמת החישובים. מעניין שזו אחת הנקודות הכושלות העיקריות שקוראים גורעי האלגוריתם. עד נובמבר אשתקד, דיווחים הצביע על כך שהיה יקר כפול לכרות ביטקוין בשווי דולר אחד מזהב, נחושת או פלטינה מבחינת האנרגיה המושקעת.

לפי לחוקרים, כריית ביטקוין בשווי דולר אחד דורשת למעלה מ -17 מגה-ג’ואלים של אנרגיה. מעניין שזה לוקח רק כחמישה מג’אול כדי לכרות זהב, ארבעה לכריית נחושת ושבעה לכריית פלטינה. לכן, המיזם מתגלה כיקר יותר בהתחשב בכך שמחיר המטבע הקריפטוגרפי הוא תנודתי למדי.

כמו כן, ככל שיותר בלוקים מוסיפים לבלוקצ’יין הקיים, תהליך פתרון הבעיות עבור הבלוקים הבאים נעשה קשה יותר. יש לציין שתהליך החישוב הוא הרבה יותר קשה וככזה, יש צורך בחומרה מורכבת יותר שתוכל להתמודד עם החישובים. כתוצאה מכך, מחיר חומרת הכרייה עולה באופן אקספוננציאלי.

מה שכל הנושאים הללו מציגים הוא עתיד שהוא עגום במקצת לאלגוריתם הזה. מעניין שישנן ממשלות שכבר הטילו הקפאות על פעילות הכרייה כדי שיוכלו להגיע לחקיקה מתאימה בכדי לספק את צריכת האנרגיה הגבוהה של הכרייה. כבר עכשיו, כמה רשתות בלוקצ’יין כמו Ethereum שהסתמכו בתחילה על אלגוריתם PoW נודדות לחלופות אחרות כמו הוכחת יתד. ביסודו של דבר, יש סיכוי ממשי שהפרוטוקול יעבור שינויים מהותיים במאמץ לרציונליזציה של השימוש בו או שאנשים ינטשו אותו לחלוטין..

אתגרים ל- PoW

כמו שנדון קודם לכן, PoW מתמודד עם איומים קיומיים מהאתגרים הגדולים. מבחינת צריכת האנרגיה, כבר ברור שהאלגוריתם מאוד לא סלחני בכל הנוגע לשימוש בחשמל. הוסיפו לכך את העלות העולה של חומרת הכרייה וכל אחד מהם נשאר עם כאב ראש נושך כיצד להתמודד עם האלגוריתם.

לכן ברור שהאתגר העיקרי שעומד בפני אלגוריתם ה- PoW הוא העלות העולה לפתרון בעיות החישוב. יש לציין כי יש להוציא בארצות הברית 4,758 דולר בממוצע כדי לכרות ביטקוין אחד בלבד. בגרמניה העלות מזנקת ל -14,275 דולר ואילו דרום קוריאה יוצאת הכי יקרה במחיר של 26,170 דולר. מעניין ש- CoinMarketCap מציין זאת המחיר של ביטקוין אחד עומד כרגע על 4,089 דולר. לכן, ברור שכורה בארה”ב, גרמניה ודרום קוריאה יצבור הפסדים עצומים במידה ויבצע פעילות כרייה כלשהי.

אתגר נוסף שעומד בפני אלגוריתם PoW הוא שהוא אינו מבוזר באמת. משקיפים בעלי ידע מציינים כי בכל נקודת זמן אחת, רק צומת אחד אחראי על אחזקת ספר החשבונות. זהו אותו אדם שיש לו הרשאה לבחור מה תהיה החסימה הבאה והוא אותו אדם שיקבל את הפרס לאחר הוספת החסימה.

בתיקון, משתמשים בטכנולוגיית הבלוקצ’יין תוֹבְעָנִי לשינוי מהותי בטיפול בפנקסים ברשת בלוקצ’יין. בפרט, המשתמשים רוצים שהפנקסים יגורו אצל עמיתים רבים בו זמנית, כדי למנוע את הנטייה של ה”דיקטטור “של הצומת היחיד המארח את הספר בכל נקודה נתונה. בעיקרו של דבר, הדבר מרמז על פיצול החשבונות לחלקים רבים כך שלאף צומת יחיד אין תמונה ברורה של תוכן הספר..

הוכחה לחלופה של אלגוריתם עבודה

במאמץ לשפר את שטח הבלוקצ’יין, כמה מפתחים העלו חלופות לאלגוריתם הוכחת בלוקצ’יין שהם פשוט סוגים אחרים של אלגוריתמים של קונצנזוס. עד כה ישנן חלופות רבות שחלקן הוזכרו קודם לכן. כאן נבחן רק אחת מהחלופות המהוות הוכחת יתד.

הוכחת יתרת בלוקצ’יין

כאלגוריתם של קונצנזוס, הוכחת המימוש הגיעה לראשונה לזירת הבלוקצ’יין בשנת 2011, שנתיים לאחר הוכחת העבודה. ההבדל העיקרי בין הוכחת עבודה להוכחת המוקד הוא שמשתמשים באחרונים אינם צריכים לפתור בעיות מורכבות כדי להשיג קונצנזוס. נהפוך הוא, משתמשים צריכים להשתמש רק בקריפטוגרפיה כמוקד הכף שאיתו ניתן להגיע להסכמה.

כך זה עובד. כל המשתתפים ברשת בלוקצ’יין המשתמשת בפרוטוקול PoS חייבים להחזיק את בסיס קריפטוגרפי להשתתף בקבלת קונצנזוס. לדוגמה, אם רשת הבלוקצ’יין של Ethereum עוברת בהצלחה ל- PoS, המשתמשים יצטרכו שיהיה להם Ether בחשבונות שלהם כדי להשתתף.

עבור המשתתפים המעוניינים לכרות את החסימה הבאה, יהיה צורך להפקיד את המטבע שיש להם. מעניין לציין כי הסיכוי שמישהו יבחר את החסימה הבאה תלוי בכמות ההצפנה המושקעת. לדוגמא, אם ההיקף הכולל של אדם אחד מסתכם ב -2% מכל הקריפטו המושקע ברשת, יהיה לצומת סיכוי של 2% לחקות את החסימה הבאה.

לכן, בעוד שכרייה עדיין קיימת בפרוטוקול זה, ברור שהיא אינה תלויה בחישובים כמו הוכחת עבודה. יתר על כן, הוכחת פרוטוקול ההימור בוחרת את הכורה באופן אקראי והוא מקבל את התגמול במונחי דמי העסקה. לכן, קיימת סבירות גבוהה שמישהו מבין המאמתים עם ההימור יוכל לתבוע את אחריות הכרייה. יתר על כן, יש הרבה יותר ביזור שכן כל פעולה אקראית.

היתרונות של יתד הוכחה

במקרה זה, ברור כי קצב צריכת החשמל כמעט ואינו מהותי בהשוואה לאלגוריתם הוכחת בלוקצ’יין. בהמשך, פרוטוקולים שהביקוש שלהם לאנרגיה נמוך יקבלו בולטות מאחר ועלויות החשמל הן בעלייה. יתר על כן, העובדה שהאלגוריתם צורך פחות אנרגיה מרמזת שהוא אינו דורש חומרה מתוחכמת כדי להקל על תהליך הכרייה. בסופו של דבר, זו עדות לכך שהפרוטוקול הוא חסכוני הן לטווח הקצר והן לטווח הארוך.

יתרון נוסף להוכחת המוקד הוא אקראיות של תהליך בחירת הצומת האחראי על תהליך הכרייה. זו הייתה נסיגה גדולה אם הבחירה תלויה רק ​​בכמות ההימור שיש. בדרך זו, רק לצמתים העשירים ביותר בפלטפורמה יהיה מרחב פעולה לבצע את העסקאות ושהם ימשיכו להתעשר.

נהפוך הוא, התהליך האקראי מבטיח שלכל מי שיש יתד סיכוי אמיתי להשתתף בתהליך הכרייה. כמו כן, זו עדות לכך שיש ביזור אמיתי שבו, בניגוד ל- PoW, אין צומת אחד האחראי על כל החשבונות בשום נקודת זמן..

יתר על כן, התהליך שנכנס להוכחה או עבודה הוא לא רק עתיר אנרגיה אלא גם זמן רב. יש לציין כי נדרשים בין 40 ל -60 דקות למאמתים לאשר עסקאות ברשת בלוקצ’יין תחת פרוטוקול הוכחת העבודה. נהפוך הוא, תהליך האימות בפלטפורמת PoS הוא מהיר מכיוון שהכרייה מהירה ויעילה. מסיבה זו, רשת את’ריום מצפה להגדיל משמעותית את מספר העסקאות בשנייה ברגע שיעברו ל- PoS.

חסרונות של PoS

באופן לא מפתיע לטכנולוגיה חדשה שעדיין נמצאת בפיתוח, ל- PoS יש מלכודות שונות שעשויות לגרום לצרות אם יתקלו בה. ראשית, העובדה שמאמתים צריכים רק להניח את המטבע הקריפטוגרפי שלהם כדי להיות מסוגלים לכרות זאת בעיה ענקית. בפרט, זה מרמז שכל שחקן רע שיכול לרכוש כמות גדולה מאוד של אסימונים יכול לפתע להתגבר על כל שאר המאמתים ולהשתלט על הרשת..

עם זאת, חוקי הכלכלה מגנים על הרשת מפני התקפה כזו. בפרט, כל עלייה פתאומית בשיעור קניית האסימונים תגרום לעלייה חדה במחיר האסימונים עד כדי כך שהיא תהפוך לבלתי נסבלת עבור התוקף..

שנית, קיימת האפשרות שצומת אימות יתפרע ויאמת עסקאות זדוניות. איום נוסף מאותו אופי יכול להתרחש כשיש מזלג של הרשת. על פי משקיפים בעלי ידע, צמתים יכולים להצמיד אסימונים משני צידי המזלגות כך שיוכלו לבצע עסקה כפולה..

לצמצום, מפתחים מסוימים יוצרים הכלאה של PoW ו- PoS, לפיה משתמשים אינם יכולים להוציא פעמיים. כאן האסימונים שלהם הופכים להיות חסרי ערך ברגע שיש מזלג ברשת. לדוגמא, Ethereum עובד על גרסה משופרת של PoS בשם “קספר” שתעזור לרסן מאמתים נוכלים כאלה..

סיכום / הערות סיום

טכנולוגיית הבלוקצ’יין עוברת טרנספורמציה מהותית כצורך בביטחון הדוק יותר ובעקיצות ביזור רבות יותר. יתר על כן, עלות הכרייה גבוהה משמעותית ויש לה חובבים רבים שצונחים לצד הכביש. לכן, יש צורך גם באלגוריתם הקונצנזוס לתמוך בשיטות זולות ומהירות יותר כדי להבטיח יישום ארוך טווח של הטכנולוגיה.

פרוטוקול הקונצנזוס העיקרי הפופולרי כיום הוא הוכחה לעבודה. יש לציין שהאלגוריתם מפעיל את הביטקוין ואת אתריום (לפני העברה מלאה להוכחת יתד). במיוחד האלגוריתם הוא עדיין המועדף בגלל מאפיין הסובלנות לתקלות ביזנטיות (BFT). עם זאת, הטבע עתיר האנרגיה מהווה איום קיומי.

פרוטוקול הקונצנזוס האלטרנטיבי הוא הוכחה למוקד כאשר מאמתים משתמשים במטבע הקריפטוגרפי שלהם כמוקד חלק עבורם להשתתף בכרייה. בפרט, האלגוריתם הוא חסכוני באנרגיה ועלות ותהליך האימות מהיר. להלן השוואה מפורטת של שני האלגוריתמים.

השוואה בין הוכחת העבודה לבין הוכחת אלגוריתמי המוקד
מאפיין הוכחת עבודה הוכחת יתד
כְּרִיָה הכורה נבחר באמצעות היכולת לפתור בעיה חישובית מורכבת לכל מי שיש לו יתד הסיכוי להיות הכורה ואינו כרוך בחישובים כלשהם
מַתַן תוֹקֵף זה לוקח יותר זמן כי מאמתים צריכים לאתר מחדש את החישובים שביצע הכורה לוקח קצר יותר מכיוון שאין חישובים מעורבים
מדרגיות מכיוון שכל הצמתים חייבים לקחת חלק באימות, קשה להגדיל את האלגוריתם לא כל הצמתים לוקחים חלק בתיקוף ומכאן שהוא מהיר וניתן להרחבה
צריכת אנרגיה די נמרץ באנרגיה בגלל האופי החישובי של האימות. זה מאוד חסכוני באנרגיה מכיוון שהוא לא דורש שום סוג של חישובים
קפצ’קינג שחקנים גרועים עשויים “להצפין” מחשבים אחרים כדי לספק יותר כוח חישובי לכרייה אף אחד לא נמצא בסיכון של Cryptojacking מכיוון שכרייה אינה זקוקה לכמויות עצומות של כוח חישוב
Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map