อธิบาย proof of work

Proof of work คือกลไกฉันทามติที่คอมพิวเตอร์ซึ่งเรียกว่านักขุด (miner) แข่งกันไขปริศนาทางการคำนวณ และผู้ชนะจะได้สิทธิ์เพิ่มบล็อกธุรกรรมถัดไปลงในบล็อกเชน การไขปริศนาต้องอาศัยการเดาจำนวนมหาศาลและใช้พลังงานจริง แต่ใครๆ ก็ตรวจสอบคำตอบได้ทันที ทำให้บัญชีแยกประเภทโจมตีได้ยากเพราะต้นทุนสูง แต่ตรวจสอบได้ในราคาถูก

นี่คือระบบที่รักษาความปลอดภัยให้ Bitcoin มาตั้งแต่ปี 2009 การเข้าใจระบบนี้จะช่วยอธิบายว่าทำไมการขุดจึงมีอยู่ ทำไม Bitcoin จึงใช้ไฟฟ้ามาก และทำไมบางเครือข่ายจึงเปลี่ยนไปใช้ทางเลือกอื่นอย่าง proof of stake

ปัญหาที่ proof of work เข้ามาแก้

บัญชีแยกประเภทแบบกระจายศูนย์ไม่มีธนาคารกลางหรือบริษัทใดคอยตัดสินว่าธุรกรรมใดถูกต้อง คอมพิวเตอร์อิสระหลายพันเครื่องต้องตกลงกันบนประวัติเพียงชุดเดียว แม้ผู้เข้าร่วมบางรายอาจไม่ซื่อสัตย์ก็ตาม หากคุณเพิ่งรู้จัก Litecoin ให้เริ่มจาก Litecoin (LTC) คืออะไรและทำงานอย่างไร

ส่วนที่ยากที่สุดคือการป้องกันการใช้จ่ายซ้ำ (double spending) หรือการใช้เหรียญเดียวกันสองครั้งด้วยการกระจายธุรกรรมที่ขัดแย้งกัน Proof of work แก้ปัญหานี้ด้วยการทำให้การสร้างบล็อกมีต้นทุนสูง เชนที่ถูกต้องคือเชนที่มีงานสะสมมากที่สุด ผู้โจมตีจึงต้องมีพลังประมวลผลแซงหน้าพลังรวมของส่วนที่เหลือทั้งหมดในเครือข่ายจึงจะเขียนเชนใหม่ได้ บทความ สถานการณ์ราคา Ethereum Classic (ETC) ปี 2026–2027 ของเรานำแนวทางการวิเคราะห์ตัวเร่งและความเสี่ยงแบบเดียวกันไปใช้กับโปรเจกต์ที่เกี่ยวข้อง หากต้องการศึกษาต่อ อ่าน อธิบายกลไกฉันทามติ

แนวคิดนี้มีมาก่อน Bitcoin โดย Hashcash ของ Adam Back ที่เสนอในปี 1997 ใช้ปริศนาลักษณะคล้ายกันเพื่อทำให้การส่งอีเมลสแปมมีต้นทุนสูง Satoshi Nakamoto นำแนวคิดนี้มาปรับใช้ใน whitepaper ของ Bitcoin

การขุดทำงานอย่างไรทีละขั้นตอน

1. 1รวบรวมธุรกรรม นักขุดดึงธุรกรรมที่รอดำเนินการจาก mempool แล้วประกอบเป็นบล็อกตัวเลือก
2. 2สร้างส่วนหัวของบล็อก ส่วนหัวประกอบด้วยการอ้างอิงถึงบล็อกก่อนหน้า สรุปของธุรกรรม เวลาประทับ และช่องข้อมูลที่เรียกว่า nonce
3. 3แฮชซ้ำไปเรื่อยๆ นักขุดนำส่วนหัวผ่านฟังก์ชันแฮช (ในกรณีของ Bitcoin คือ SHA-256 สองรอบ) โดยเปลี่ยน nonce และช่องข้อมูลอื่นทุกครั้งที่ลอง
4. 4ตรวจสอบเป้าหมาย หากแฮชที่ได้ต่ำกว่าเป้าหมายความยากของเครือข่าย ก็ถือว่าไขปริศนาได้ หากไม่ใช่ก็ลองใหม่
5. 5กระจายบล็อก นักขุดที่ชนะจะเผยแพร่บล็อก โหนดอื่นๆ ตรวจสอบได้ในเสี้ยววินาที
6. 6รับรางวัล นักขุดได้รับเงินอุดหนุนบล็อก (เหรียญที่ออกใหม่) บวกค่าธรรมเนียมธุรกรรม

เนื่องจากผลลัพธ์ของแฮชคาดเดาไม่ได้ วิธีเดียวที่จะหาแฮชที่ถูกต้องคือการเดาแบบ brute force คู่มือ การขุด Bitcoin ของเราครอบคลุมเรื่องฮาร์ดแวร์และเศรษฐศาสตร์

การปรับความยาก

หากมีนักขุดเข้าร่วมมากขึ้น บล็อกจะถูกพบเร็วขึ้น หากนักขุดออกไป ก็จะช้าลง เพื่อรักษาอัตราที่คงที่ เครือข่าย proof of work จึงปรับความยากโดยอัตโนมัติ

Bitcoin คำนวณความยากใหม่ทุก 2,016 บล็อก หรือประมาณทุกสองสัปดาห์ โดยตั้งเป้าเฉลี่ยหนึ่งบล็อกทุก 10 นาที เครือข่ายอื่นปรับบ่อยกว่านั้น กลไกป้อนกลับนี้ทำให้เครือข่ายยังทำงานต่อได้แม้นักขุดจำนวนมากจะปิดเครื่องลงกะทันหัน ดูเพิ่มเติม: คริปโตเคอร์เรนซีคืออะไร? คู่มือฉบับเข้าใจง่ายสำหรับมือใหม่

ความปลอดภัย: การโจมตี 51%

ความปลอดภัยของ proof of work ขึ้นอยู่กับต้นทุนในการครอบครองแฮชเรตส่วนใหญ่ ผู้โจมตีที่มีมากกว่าครึ่งหนึ่งสามารถ:

• จัดลำดับใหม่หรือตัดธุรกรรมล่าสุดออก
• ใช้เหรียญของตัวเองซ้ำสองครั้งด้วยการแทนที่ธุรกรรมที่ได้รับการยืนยันแล้ว

แต่ผู้โจมตีไม่สามารถขโมยเหรียญจากที่อยู่ของผู้อื่น หรือสร้างเหรียญเกินกว่าที่กฎของโปรโตคอลกำหนด เพราะทุกโหนดยังคงตรวจสอบลายเซ็นและกฎอยู่เสมอ

บน Bitcoin ต้นทุนของการโจมตีลักษณะนี้สูงมหาศาล แต่เชน proof of work ที่เล็กกว่านั้นต่างออกไป ตัวอย่างเช่น Ethereum Classic เคยถูกโจมตี 51% หลายครั้งในปี 2019 และ 2020 บทความอธิบายของเราเรื่อง การโจมตี 51% คืออะไร ลงรายละเอียดมากกว่านี้

Proof of work เทียบกับ proof of stake

Ethereum เปลี่ยนจาก proof of work ไปเป็น proof of stake ในเดือนกันยายน 2022 สำหรับการเปรียบเทียบแบบครบถ้วน ดู PoW vs PoS บทความ Monero vs Bitcoin ของเราขยายความประเด็นนี้เพิ่มเติม

อัลกอริทึมการขุดแตกต่างกัน

เหรียญ proof of work ไม่ได้ใช้ปริศนาแบบเดียวกันทั้งหมด:

• SHA-256 — Bitcoin และ Bitcoin Cash ถูกครองตลาดโดยเครื่องเฉพาะทางที่เรียกว่า ASIC
• Scrypt — Litecoin และ Dogecoin ซึ่งขุดพร้อมกันได้ด้วย merge mining
• RandomX — Monero ออกแบบมาให้เอื้อต่อ CPU ทั่วไปและต้านทาน ASIC
• Etchash — Ethereum Classic

การเลือกอัลกอริทึมส่งผลต่อว่าใครขุดแล้วทำกำไรได้ และการขุดจะกระจุกตัวมากเพียงใด ดูเพิ่มเติม: Mempool คืออะไร?

ข้อวิจารณ์และความเสี่ยง

• การใช้พลังงาน การขุด Bitcoin ใช้ไฟฟ้าปริมาณมาก ผู้สนับสนุนให้เหตุผลว่ามีการใช้พลังงานที่ตกค้างหรือพลังงานส่วนเกินมากขึ้นเรื่อยๆ ส่วนผู้วิจารณ์มองว่าอย่างไรก็สิ้นเปลือง
• การกระจุกตัวของพูลขุด นักขุดรายย่อยส่วนใหญ่เข้าร่วมพูลเพื่อให้ได้รางวัลสม่ำเสมอขึ้น พูลขนาดใหญ่ไม่กี่แห่งอาจควบคุมแฮชเรตในสัดส่วนสูง แม้นักขุดรายย่อยจะย้ายพูลได้ก็ตาม
• การรวมศูนย์ด้านฮาร์ดแวร์ การผลิต ASIC กระจุกตัวอยู่กับบริษัทเพียงไม่กี่แห่ง
• งบประมาณด้านความปลอดภัยในระยะยาว เมื่อเงินอุดหนุนบล็อกของ Bitcoin ลดลงครึ่งหนึ่งประมาณทุกสี่ปี ค่าธรรมเนียมจะต้องเป็นสัดส่วนที่ใหญ่ขึ้นของรายได้นักขุด
• ความเปราะบางของเชนขนาดเล็ก เหรียญที่มีแฮชเรตน้อยอาจถูกโจมตีด้วยพลังประมวลผลที่เช่ามา

สรุป

Proof of work รักษาความปลอดภัยให้บล็อกเชนด้วยการทำให้การผลิตบล็อกมีต้นทุนสูง แต่การตรวจสอบมีต้นทุนต่ำ กลไกนี้มีผลงานที่ไม่มีใครเทียบได้บน Bitcoin แต่ใช้พลังงานมาก และความปลอดภัยขึ้นอยู่กับขนาดของเครือข่ายเป็นอย่างมาก เมื่อประเมินเหรียญ proof of work ให้ถามว่ามีแฮชเรตเท่าใดคอยปกป้อง การขุดกระจุกตัวมากเพียงใด และเครือข่ายจะจ่ายค่าความปลอดภัยในระยะยาวอย่างไร