شرح إثبات العمل

إثبات العمل (proof of work) آلية إجماع تتنافس فيها حواسيب تُسمّى المعدّنين على حل لغز حسابي، ويحصل الفائز على حق إضافة الكتلة التالية من المعاملات إلى سلسلة الكتل. يتطلب حل اللغز عددًا هائلًا من المحاولات وطاقة حقيقية، لكن أي شخص يستطيع التحقق من الإجابة فورًا، ما يجعل مهاجمة السجل مكلفة والتحقق منه رخيصًا.

هذا هو النظام الذي يحمي Bitcoin منذ عام 2009. وفهمه يوضح سبب وجود التعدين، ولماذا يستهلك Bitcoin كل هذه الكهرباء، ولماذا انتقلت بعض الشبكات إلى بدائل مثل إثبات الحصة.

المشكلة التي يحلها إثبات العمل

لا يوجد في السجل اللامركزي بنك مركزي أو شركة تقرر أي المعاملات صالحة. ويجب على آلاف الحواسيب المستقلة أن تتفق على سجل واحد، حتى لو كان بعض المشاركين غير نزيهين. إن كان Litecoin جديدًا عليك، فابدأ بمقال ما هو Litecoin (LTC) وكيف يعمل.

أصعب جزء هو منع الإنفاق المزدوج: أي إنفاق العملة نفسها مرتين عبر بث معاملات متعارضة. يحل إثبات العمل هذه المشكلة بجعل إنشاء الكتل مكلفًا. فالسلسلة الصالحة هي التي تضم أكبر قدر من العمل المتراكم، لذا سيتعين على المهاجم أن يتفوق على القدرة الحوسبية المجتمعة لبقية الشبكة كي يعيد كتابتها. وتطبّق سيناريوهات سعر Ethereum Classic (ETC) لعامي 2026–2027 النهج نفسه القائم على المحفزات والمخاطر على مشروع ذي صلة. وإن أردت التعمق أكثر، فاقرأ شرح آليات الإجماع.

الفكرة أقدم من Bitcoin. فقد استخدم Hashcash، الذي اقترحه Adam Back عام 1997، لغزًا مشابهًا لجعل إرسال الرسائل المزعجة مكلفًا. وقد طوّع Satoshi Nakamoto هذا المفهوم في الورقة البيضاء لـ Bitcoin.

كيف يعمل التعدين خطوة بخطوة

1. 1جمع المعاملات. يجمع المعدّن المعاملات المعلّقة من مجمّع الذاكرة (mempool) ويكوّن كتلة مرشحة.
2. 2بناء رأس الكتلة. يتضمن الرأس إشارة إلى الكتلة السابقة، وملخصًا للمعاملات، وطابعًا زمنيًا، وحقلًا يُسمّى nonce.
3. 3التجزئة المتكررة. يمرر المعدّن الرأس عبر دالة تجزئة (SHA-256 مرتين في حالة Bitcoin)، مع تغيير الـ nonce وحقول أخرى في كل محاولة.
4. 4التحقق من الهدف. إذا كانت التجزئة الناتجة أقل من هدف الصعوبة في الشبكة، فقد حُلّ اللغز. وإلا فتُعاد المحاولة.
5. 5بث الكتلة. يشارك المعدّن الفائز الكتلة، وتتحقق منها العُقد الأخرى في جزء من الثانية.
6. 6تحصيل المكافأة. يحصل المعدّن على إعانة الكتلة (عملات مُصدرة حديثًا) إضافة إلى رسوم المعاملات.

ولأن مخرجات التجزئة لا يمكن التنبؤ بها، فإن الطريقة الوحيدة لإيجاد تجزئة صالحة هي التخمين بالقوة الغاشمة. ويغطي دليلنا عن تعدين Bitcoin الأجهزة والجوانب الاقتصادية.

تعديل الصعوبة

لو انضم مزيد من المعدّنين لعُثر على الكتل أسرع، ولو غادروا لأصبح ذلك أبطأ. وللحفاظ على وتيرة ثابتة، تعدّل شبكات إثبات العمل الصعوبة تلقائيًا.

يعيد Bitcoin حساب الصعوبة كل 2,016 كتلة، أي كل أسبوعين تقريبًا، بهدف إنتاج كتلة واحدة كل 10 دقائق في المتوسط. وتعدّلها شبكات أخرى بوتيرة أعلى. وتعني حلقة التغذية الراجعة هذه أن الشبكة تواصل العمل حتى لو توقفت حصة كبيرة من المعدّنين فجأة. انظر أيضًا: ما هي العملات المشفرة؟ دليل واضح للمبتدئين.

الأمان: هجوم 51%

يقوم أمان إثبات العمل على تكلفة الاستحواذ على أغلبية قوة التجزئة. ويستطيع المهاجم الذي يملك أكثر من نصفها أن:

• يعيد ترتيب المعاملات الأخيرة أو يستبعدها.
• ينفق عملاته الخاصة مرتين عبر استبدال معاملة مؤكدة.

لكنه لا يستطيع سرقة العملات من عناوين الآخرين أو إنشاء عملات خارج قواعد البروتوكول، لأن كل عقدة تظل تتحقق من التوقيعات والقواعد.

في Bitcoin، تكلفة هجوم كهذا هائلة. أما السلاسل الأصغر التي تعمل بإثبات العمل فقصتها مختلفة: فقد تعرّض Ethereum Classic مثلًا لعدة هجمات 51% في عامي 2019 و2020. ويتعمق مقالنا الشارح حول ما هو هجوم 51% في هذا الموضوع.

إثبات العمل مقابل إثبات الحصة

انتقل Ethereum من إثبات العمل إلى إثبات الحصة في سبتمبر 2022. وللاطلاع على مقارنة كاملة، راجع PoW مقابل PoS. ويتوسع مقالنا Monero مقابل Bitcoin في هذه النقطة.

خوارزميات التعدين تختلف

لا تستخدم كل عملات إثبات العمل اللغز نفسه:

• SHA-256: Bitcoin وBitcoin Cash. تهيمن عليه أجهزة متخصصة تُسمّى ASIC.
• Scrypt: Litecoin وDogecoin، ويمكن تعدينهما معًا عبر التعدين المدمج (merge mining).
• RandomX: Monero، وقد صُمّمت لتفضيل المعالجات العادية ومقاومة أجهزة ASIC.
• Etchash: Ethereum Classic.

يؤثر اختيار الخوارزمية في من يستطيع التعدين بربحية ومدى تركّز التعدين. انظر أيضًا: ما هو مجمّع الذاكرة (mempool)؟

الانتقادات والمخاطر

• استهلاك الطاقة. يستخدم تعدين Bitcoin كمية كبيرة من الكهرباء. يرى المؤيدون أنه يعتمد بشكل متزايد على طاقة معزولة أو فائضة، بينما يرى المنتقدون أنه هدر في كل الأحوال.
• تركّز مجمّعات التعدين. ينضم معظم المعدّنين الأفراد إلى مجمّعات لجعل مكافآتهم أكثر انتظامًا. وقد تسيطر بضعة مجمّعات كبيرة على حصة كبيرة من قوة التجزئة، رغم أن المعدّنين الأفراد يستطيعون تغيير المجمّع.
• مركزية الأجهزة. يتركّز تصنيع أجهزة ASIC في عدد قليل من الشركات.
• ميزانية الأمان على المدى الطويل. مع تنصيف إعانة الكتلة في Bitcoin كل أربع سنوات تقريبًا، ستحتاج الرسوم إلى تشكيل حصة أكبر من إيرادات المعدّنين.
• هشاشة السلاسل الصغيرة. يمكن مهاجمة العملات ذات قوة التجزئة الضعيفة باستخدام قدرة حوسبية مستأجرة.

الخلاصة

يحمي إثبات العمل سلسلة الكتل بجعل إنتاج الكتل مكلفًا والتحقق منها رخيصًا. ويملك سجلًا لا مثيل له في Bitcoin، لكنه يستهلك طاقة كبيرة ويعتمد أمانه إلى حد بعيد على حجم الشبكة. وعند تقييم عملة تعمل بإثبات العمل، اسأل عن مقدار قوة التجزئة التي تحميها، ومدى تركّز التعدين، وكيف ستدفع الشبكة تكلفة أمانها على المدى الطويل.