الگوریتم اثبات ظرفیت (PoC) چیست و چگونه کار می‌کند؟

با ورود به دنیای ارز دیجیتال، الگوریتم اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) از اولین عباراتی هستند که با آن‌ها آشنا می‌شوید. از این دو الگوریتم به‌عنوان مکانیزم اجماع در بسیاری از شبکه‌های بلاک چین، ازجمله بیت کوین و اتریوم استفاده می‌شود. با گذشت زمان و آشکار شدن کاستی‌های این دو الگوریتم، توسعه‌دهندگان به این فکر افتادند که چگونه می‌توان این کمبودها را جبران کرد؛ درنتیجه پاسخ به این سؤال، الگوریتم اثبات ظرفیت (PoC) متولد شد. در این مقاله با چگونگی عملکرد این الگوریتم و ویژگی‌های کلیدی آن آشنا می‌شوید که آن را از الگوریتم‌های دیگر متمایز می‌کند.

الگوریتم اثبات ظرفیت چیست؟

اثبات ظرفیت (PoC)، الگوریتم اجماع نسبتاً جدیدی در دنیای بلاک چین است و به دستگاه‌های ماینینگ موجود در شبکه اجازه می‌دهد از فضای هارد دیسک خود برای تصمیم‌گیری درباره استخراج و اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده کنند. این عملکرد برخلاف استفاده از قدرت محاسباتی دستگاه ماینینگ، مانند الگوریتم اثبات کار یا سپرده‌گذاری ولیدیتور در الگوریتم اثبات سهام است.

اثبات ظرفیت به‌عنوان روش جایگزین، با هدف حل مشکل مصرف زیاد انرژی در سیستم‌های اثبات کار (PoW) و لزوم سپرده‌گذاری ارز دیجیتال در سیستم‌های اثبات سهام (PoS) معرفی شد. اثبات ظرفیت به دستگاه‌های ماینینگ موجود در شبکه اجازه می‌دهد از فضای خالی روی هارد دیسک خود برای استخراج ارز دیجیتال استفاده کنند.

در الگوریتم اثبات ظرفیت، به جای تغییر مکرر اعداد در هدر بلاک و هشینگ مکرر برای یافتن مقادیر صحیح (فرایندی که در الگوریتم اثبات کار اجرا می‌شود)، فهرستی از جواب‌های صحیح احتمالی روی هارد دیسک دستگاه ماینینگ ذخیره می‌شود؛ حتی پیش از اینکه فرایند استخراج آغاز شود.

هرچه ظرفیت هارد دیسک دستگاه بیشتر باشد، راه‌حل‌های بیشتری را در خود جای می‌دهد؛ بنابراین، شانس بیشتری برای یافتن پاسخ صحیح و درنتیجه، دریافت پاداش استخراج خواهید داشت.

برای درک بهتر موضوع، به این مثال توجه کنید. اگر برنده لاتاری کسی باشد که بلیتش بیشترین تطابق را با اعداد لاتاری دارد؛ بنابراین، کسی که بلیت‌های بیشتری داشته باشد، شانس بیشتری برای برنده شدن خواهد داشت. در الگوریتم اثبات ظرفیت نیز هرچه تعداد بلیت‌های شما (راه‌حل‌های احتمالی) بیشتر باشد، شانس بیشتری برای پیدا کردن پاسخ صحیح خواهید داشت؛ با این تفاوت که از راه‌حل‌های موجود روی هارد دیسک خود می‌توانید به صورت نامحدود استفاده کنید.

الگوریتم اثبات ظرفیت چگونه کار می‌کند؟

عملکرد اثبات ظرفیت به دو قسمت تقسیم می‌شود. ابتدا هارد دیسک شما پلات و سپس فرایند استخراج آغاز می‌شود.

۱.     پلاتینگ (Plotting)

ساخت فایل‌های پلات، بسته به اندازه هارد دیسک، ممکن است روزها یا حتی هفته‌ها طول بکشد. در این فرایند به هشینگ مکرر داده‌ها، فهرستی از مقادیر احتمالی نانس (Nonce) را می‌سازید. (نانس همان عدد صحیح مورد نیاز برای ثبت بلاک است.)

هر نانس از ۸۱۹۲ هش تشکیل شده است که از ۰ تا ۸۱۹۱ شماره‌گذاری شده‌اند. تمامی هش‌ها به صورت جفت هستند و این جفت‌ها اسکوپ (Scoop) نام دارند؛ بنابراین، در هر نانس ۴۰۹۶ اسکوپ داریم که از ۰ تا ۴۰۹۵ شماره‌گذاری می‌شوند. برای مثال، هش ۰ و ۱، اسکوپ ۰ را می‌سازند، هش ۲ و ۳، اسکوپ ۱ را می‌سازند و به همین صورت ادامه می‌یابد.

۲.     ماینینگ (Mining)

در مرحله دوم، وارد فرایند واقعی استخراج می‌شوید و باید طی آن یک مقدار اسکوپ را محاسبه کنید. برای مثال، اگر یک دستگاه ماینر شروع به استخراج و اسکوپ شماره ۴۰ را ایجاد کند، باید به نانس ۱ اسکوپ شماره ۴۰ برود و مقدار ددلاین (Deadline) آن را محاسبه کند. (ددلاین تعداد ثانیه‌هایی است که باید از ساخت آخرین بلاک گذشته باشد تا بتوانید بلاک جدید ثبت کنید.) این کار برای هر نانس ذخیره‌شده در هارد دیسک تکرار می‌شود.

ماینر پس از محاسبه تمام ددلاین‌ها، کوتاه‌ترین زمان را انتخاب می‌کند. اگر کسی نتوانسته باشد در کمتر از این زمان بلاک جدیدی ثبت کند، شما این شانس را دارید که بلاک جدیدی بسازید و پاداش آن را دریافت کنید. برای مثال، اگر ماینر A حداقل ددلاین را ۴۰ ثانیه تعیین کند و هیچ ماینر دیگری نتواند در کمتر از ۴۰ ثانیه، بلاک جدیدی ثبت کند، شانس ثبت بلاک جدید به A می‌رسد.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات ظرفیت

برای شناخت بیشتر الگوریتم اثبات ظرفیت، به برخی مزایا و معایب نسبی آن اشاره می‌کنیم.

مزایا

• توانایی استفاده از هر نوع هارد دیسک استاندارد
• سی برابر صرفه‌جویی بیشتر در مصرف انرژی در مقایسه با ماینرهای ایسیک (ASIC)
• افزایش تمرکززدایی در شبکه بلاکچین به دلیل دسترسی بیشتر افراد به هارد دیسک‌های استاندارد
• نیاز نداشتن به ارتقای تجهیزات به صورت مکرر
• قابلیت پاک‌سازی و استفاده مجدد از هارد دیسک پس از پایان استخراج

معایب

• تعداد کمی از توسعه‌دهندگان این الگوریتم را پذیرفته‌اند.
• اطلاعات ذخیره‌شده روی هارد دیسک، به‌جز استخراج ارز دیجیتال، کاربرد دیگری ندارند؛ بنابراین، حجم زیادی از فضای ذخیره‌سازی بدون استفاده می‌ماند.
• اگرچه الگوریتم اثبات ظرفیت موانع ورود به عرصه ماینینگ را کاهش داده است؛ اما هیچ‌چیزی نمی‌تواند جلوی کاربران را برای خرید هارد دیسک‌های بزرگ‌تر بگیرد و هرکس هارد دیسک بزرگ‌تری داشته باشد، ارز دیجیتال بیشتری استخراج می‌کند.
• با محبوب شدن این الگوریتم هکرها به سمت آن جذب می‌شوند و می‌توانند کامپیوتر شما را با بدافزارهای استخراج آلوده کنند؛ اتفاقی که در الگوریتم اثبات کار نیز در حال رخ دادن است؛ با این تفاوت که در اثبات ظرفیت تشخیص آلوده شدن سیستم سخت‌تر می‌شود.

الگوریتم PoC در کدام بلاک چین‌ها به کار رفته است؟

با وجود مزایای فراوان این الگوریتم، هنوز توسعه‌دهندگان آن را به صورت گسترده نپذیرفته‌اند. در این قسمت، به‌اختصار مهم‌ترین پروژه‌هایی را که از آن استفاده می‌کنند، معرفی می‌کنیم.

سیگنوم (Signum)

Signum که قبلاً با نام Burstcoin شناخته می‌شد، اولین بلاکچینی است که از الگوریتم PoC استفاده کرد. ارز دیجیتال این بلاک چین که پیش‌تر با نام BURST و اکنون با نماد SIGNA شناخته می‌شود، با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی، استخراج سبز و کاهش موانع ماینینگ به بازار کریپتو معرفی شد. برای معامله SIGNA می‌توانید به صرافی‌های غیرمتمرکز مانند پنکیک سواپ مراجعه کنید.

استورج (Storj)

Storj نوعی پلتفرم فضای ابری مبتنی بر بلاکچین است. این شبکه به هر کامپیوتری اجازه می‌دهد فضای ذخیره‌سازی بدون استفاده روی هارد خود را برای ذخیره کردن فایل‌ها به دیگران اجاره دهد.

می‌توانید استورج را مانند دیگر پلتفرم‌های فضای ابری در نظر بگیرید؛ با این تفاوت که آن پلتفرم‌ها نرم‌افزار مخصوص خود را ارائه و آن را مدیریت می‌کنند؛ اما استورج از نرم‌افزار کامپیوترهای موجود در شبکه برای مدیریت داده‌های ذخیره‌شده استفاده می‌کند. کلید استفاده از این شبکه ارز دیجیتال STORJ است که به‌عنوان هزینه ذخیره‌سازی اطلاعات بین کاربران جابه‌جا می‌شود.

الگوریتم اثبات ظرفیت یا الگوریتم اثبات کار

برای مقایسه این دو الگوریتم اجماع شناخته‌شده در شبکه‌های بلاکچین، بهتر است به صورت موردی برخی از ویژگی‌های کلیدی آن‌ها را بررسی کنیم.

• الگوریتم اثبات ظرفیت به‌عنوان نسخه پیشرفته و بهینه‌شده الگوریتم اثبات کار شناخته می‌شود.
• چرا این الگوریتم بهینه‌تر است؟ زیرا حتی قبل از شروع استخراج، قدرت پردازش و فضای هارد دیسک دستگاه ماینینگ درگیر می‌شوند و درنتیجه، الگوریتم Proof of Capacity سریع‌تر از PoW است.
• زمان لازم برای تولید یک بلاک در الگوریتم اثبات ظرفیت، چهار دقیقه است؛ درحالی‌که این عدد در الگوریتم اثبات کار به ده دقیقه می‌رسد.
• اثبات ظرفیت در صدد حل مشکل هشینگ سیستم‌های اثبات کار برمی‌آید؛ هرچه راه‌حل‌ها یا پلات‌های بیشتری در هارد دیسک وجود داشته باشد، شانس بیشتری برای استخراج وجود دارد.

الگوریتم اثبات ظرفیت یا الگوریتم اثبات سهام

الگوریتم اثبات سهام با هدف کاهش محاسبات ریاضی و آسان‌تر کردن فرایند استخراج معرفی شد و توانست جایگاه خود را در میان توسعه‌دهندگان پیدا کند. یکی از دلایل اصلی محبوبیت این الگوریتم نیاز نداشتن به انجام محاسبات سخت ریاضی بود که درنتیجه آن، نیاز به سیستم‌های پیشرفته مورد استفاده در الگوریتم اثبات کار کاهش یافت.

اما این نیاز از بین نرفت و با گذشت زمان، سیستم‌های کامپیوتری پیشرفته، به‌ویژه در شبکه‌هایی مثل سولانا، از ملزومات ولیدیتور شدن، به حساب می‌آیند.

در سیستم‌های اثبات سهام، شما به‌عنوان ولیدیتور ارز دیجیتال باید مقدار هنگفتی از سرمایه دیجیتالی خود را در شبکه سپرده‌گذاری کنید و با این کار فعالیت خود را به‌عنوان ولیدیتور آغاز کنید.

با ظهور الگوریتم اثبات ظرفیت، نیاز به دستگاه‌های پیشرفته که با اثبات سهام کاهش یافته بود، عملاً از بین رفته است. همچنین، دیگر به سرمایه‌گذاری هنگفت نیازی ندارید و فقط باید به فکر خرید هارد دیسک با ظرفیت بیشتری باشید.

کلام پایانی

در این مقاله با الگوریتم اثبات ظرفیت و ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن آشنا شدید که موجب رفع کاستی‌های اثبات کار و اثبات سهام شد. همچنین مزایا و معایب این الگوریتم را بررسی کردیم. اما آیا الگوریتم PoC در مقایسه با مکانیزم‌های اجماع اثبات کار و اثبات سهام می‌تواند به موفقیت دست یابد؟ برای پاسخ به این سؤال باید منتظر بمانیم تا نتیجه اتفاقاتی را که در آینده رخ می‌دهند، بررسی کنیم.