تشرح هذه المقالة كيف يقرر إثبات العمل وإثبات الحصة من يضيف الكتلة التالية إلى سلسلة الكتل، وكيف يحافظ كل منهما على أمان السلسلة، وكيف يُنشئ كل منهما العملات الجديدة. وتُستخدم Blocknet، وهي عملة تعمل بإثبات العمل يمكنك تعدينها على حاسوب عادي، مثالًا تطبيقيًا طوال المقالة.
ما الفرق بين إثبات العمل وإثبات الحصة؟
إثبات العمل وإثبات الحصة طريقتان تقرر بهما سلسلة الكتل من يضيف الكتلة التالية. في إثبات العمل، ينفق المعدِّنون قدرة حسابية للعثور على تجزئة صالحة. وفي إثبات الحصة، يقفل المدقِّقون عملات كوديعة ويُختارون لاقتراح الكتل والتصويت عليها. وكلاهما يجعل الغش مكلفًا.
على كل سلسلة كتل أن تحل المشكلة نفسها. فآلاف الحواسيب التي لا يثق بعضها ببعض تحتاج إلى الاتفاق على تاريخ واحد للمدفوعات، حتى لا يستطيع أحد إنفاق العملة نفسها مرتين. يجب أن يقترح أحدٌ كل كتلة جديدة، ويحتاج الجميع إلى سبب لقبولها. تُسمى هذه القاعدة آلية الإجماع، وإثبات العمل وإثبات الحصة هما أشهر تصميمين لها.
| إثبات العمل | إثبات الحصة | |
|---|---|---|
| من يُنشئ الكتلة | المعدِّن الذي يعثر أولًا على تجزئة تساوي هدف الشبكة أو تقل عنه | مدقِّق يُختار من بين الذين أقفلوا عملات |
| ما الذي يلتزمون به | العتاد والكهرباء | عملات مودعة كحصة |
| أي سلسلة تفوز | السلسلة التي تراكم فيها أكبر قدر من العمل | السلسلة المدعومة بأكبر عدد من أصوات المدقِّقين، مع نقاط تحقق نهائية |
| أين تذهب العملات الجديدة | مكافأة كتلة للمعدِّن الذي عثر على الكتلة | مكافآت للمدقِّقين مقابل الاقتراح والتصويت |
| ما تحتاجه للمشاركة | حاسوب يستطيع حساب التجزئة | عملات للتخزين (32 ETH لمدقِّق Ethereum) |
| أمثلة | Bitcoin وMonero وBlocknet | Ethereum منذ 2022 |
كيف يختار إثبات العمل الكتلة التالية؟
في إثبات العمل، يتنافس المعدِّنون على حل لغز يصعب حله ويسهل التحقق منه. يأخذ المعدِّن الكتلة التي يريد نشرها، ويضيف رقمًا يُسمى nonce، ثم يحسب تجزئة الناتج. فإذا كانت التجزئة، مقروءة كرقم، تساوي هدف الشبكة أو تقل عنه، تكون الكتلة صالحة. وإن لم تكن، يغيّر المعدِّن قيمة nonce ويحاول مجددًا. الطريقة الوحيدة للفوز هي تجربة قيم nonce كثيرة، لذا تتناسب فرصة المعدِّن في العثور على الكتلة التالية مع حصته من قدرة التجزئة في الشبكة.
عبّرت ورقة Bitcoin التي نشرها Satoshi Nakamoto في 2008 عن ذلك بقولها: “إثبات العمل هو في جوهره صوت واحد لكل معالج”. تتبع العقد السلسلة التي استُثمر فيها أكبر جهد لإثبات العمل، ويحرّك إعداد الصعوبة الهدف صعودًا أو هبوطًا كي تواصل الكتل الوصول بإيقاع ثابت مهما انضم من قدرة تجزئة. ويشرح دليل كيف يعمل تعدين العملات المشفرة التجزئات والصعوبة والمجمعات خطوة بخطوة.
تعمل Blocknet بالطريقة نفسها، بأرقام محددة في شيفرة الإجماع الخاصة بها:
- التجزئة هي Argon2id مع 2 GiB من الذاكرة، لذا تحتاج كل تجزئة إلى ذاكرة حقيقية إضافة إلى وقت المعالج. ويوضح شرح Argon2id طريقة عملها.
- الهدف هو (2^256 − 1) مقسومًا على الصعوبة، مما يجعل الصعوبة تقريبًا عدد التجزئات التي تحتاجها الشبكة للعثور على كتلة واحدة.
- تصل كتلة كل خمس دقائق تقريبًا، أي 288 كتلة يوميًا. وتتبع الصعوبة أزمنة الكتل الأخيرة عبر متوسط متحرك مرجّح على 60 كتلة (LWMA).
- تتبع العقد السلسلة الأثقل. تجمع كل عقدة صعوبة كل كتلة في السلسلة، ولا تنتقل إلى سلسلة منافسة إلا إذا كان إجمالي عملها أعلى.
كيف يختار إثبات الحصة الكتلة التالية؟
يستبدل إثبات الحصة التجزئة بوديعة. للمشاركة، يقفل المدقِّق عملات لدى البروتوكول، ويختار البروتوكول مدقِّقين لاقتراح الكتل والموافقة عليها. كانت Peercoin، التي أُطلقت في 2012، أول عملة مشفرة تستخدمه، وانتقلت Ethereum إليه في 15 سبتمبر 2022 في ترقية تُسمى الدمج (The Merge).
يوضح تصميم Ethereum الأجزاء المتحركة. وفقًا لـ ethereum.org:
- يودع المدقِّق 32 ETH في عقد الإيداع.
- يُقسَّم الوقت إلى فتحات مدة كل منها 12 ثانية، تُجمع في حِقب (epochs) من 32 فتحة.
- في كل فتحة، يُختار مدقِّق واحد عشوائيًا لاقتراح كتلة، ويصوّت آخرون عليها بالمصادقات (attestations).
- تصبح نقاط التحقق نهائية عندما يصوّت لها مدقِّقون يملكون ثلثي ETH المخزَّن كله على الأقل.
- المدقِّق الذي يقترح كتلتين للفتحة نفسها، أو يدلي بأصوات متناقضة، يتعرض للاقتطاع (slashing): يُتلف جزء من حصته، وقد يصل إلى كلها.
تؤدي الحصة الدور الذي تؤديه الكهرباء في إثبات العمل. فخرق القواعد يكلّف المدقِّق عملات يملكها أصلًا.
كيف يبقى إثبات العمل وإثبات الحصة آمنين؟
يجعل التصميمان كلاهما تكلفة الهجوم أعلى مما يمكن أن يكسبه، ويضعان هذه التكلفة في أماكن مختلفة.
في إثبات العمل، التكلفة حوسبة مستمرة. لإعادة كتابة كتلة سابقة، على المهاجم أن يعيد عمل تلك الكتلة وكل كتلة بعدها، ثم يتجاوز الشبكة النزيهة. وقد بيّن Nakamoto أن فرصة لحاق مهاجم أبطأ تتضاءل أُسيًا مع كل كتلة جديدة. أما السيطرة على السلسلة من الآن فصاعدًا فتعني تشغيل قدرة تجزئة تفوق ما لدى الجميع مجتمعين، طوال مدة الهجوم.
في إثبات الحصة، التكلفة رأس مال معرّض للخسارة. تقول وثائق Ethereum إن المهاجم “سيحتاج إلى 51% من ETH المخزَّن” للسيطرة على السلسلة، وإن ثلث الحصة يكفي لمنع الكتل من أن تصبح نهائية، وإن التراجع عن كتلة نهائية يعني خسارة ثلث ETH المخزَّن كله على الأقل بالاقتطاع.
وتضع Blocknet أيضًا عتبتين فوق إثبات العمل. فالشبكة تعدّ 10 تأكيدات، أي نحو 50 دقيقة، آمنة، وترفض العقد أي إعادة تنظيم أعمق من 100 كتلة، أي نحو ثماني ساعات، لذا تكون الكتلة التي على عمق 100 نهائية.
كيف يُصدر النموذجان العملات الجديدة؟
تدفع العملات التي تعمل بإثبات العمل العملات الجديدة للمعدِّن الذي يعثر على كل كتلة، لذا يستطيع كل من يساهم بقدرة حسابية كسب عملات دون أن يمتلك أيًا منها أولًا. أما العملات التي تعمل بإثبات الحصة فتدفع العملات الجديدة للمدقِّقين بنسبة حصصهم، فتذهب المكافآت إلى من يملكون عملات أصلًا. ويحدد كل بروتوكول جدوله الخاص.
في إثبات العمل، تُنشئ أول معاملة في كل كتلة عملات جديدة للمعدِّن الذي عثر عليها. وتصف ورقة Bitcoin ذلك بأنه “طريقة لتوزيع العملات في التداول أول مرة، إذ لا توجد سلطة مركزية تُصدرها”. تنخفض مكافأة Bitcoin إلى النصف كل 210,000 كتلة، أي كل أربع سنوات تقريبًا، ويبقى إجمالي المعروض دون 21 مليونًا بقليل.
في إثبات الحصة لدى Ethereum، تُضاف المكافآت إلى أرصدة المدقِّقين مرة في كل حقبة مقابل المصادقات واقتراح الكتل ومهام لجنة المزامنة. وتتقلص المكافأة الأساسية كلما زاد إجمالي الحصص، بينما يرتفع إجمالي الإصدار مع انضمام مزيد من المدقِّقين.
يجري إصدار Blocknet بالكامل عبر التعدين. فكتلة التكوين (genesis) فيها لا تحتوي على أي معاملات إطلاقًا، لذا لم تكن هناك أي عملات قبل بدء التعدين، ولا يتضمن الإجماع أي تعدين مسبق (premine) أو خزينة أو مُخرَج للمؤسسين. تدفع كل كتلة مكافأتها كاملة في مُخرَج واحد للمعدِّن الذي عثر عليها. بدأت المكافأة عند 723.25 BNT لكل كتلة، وتنخفض تدريجيًا كل شهر من 30 يومًا وفق منحنى أُسي لمدة 48 شهرًا، ثم تستقر عند 2 BNT لكل كتلة بشكل دائم.
لماذا تستخدم Blocknet إثبات العمل؟
اختارت Blocknet إثبات العمل كي يستطيع أي شخص يملك حاسوبًا كسب عملات جديدة منذ الكتلة الأولى، دون أن يشتري أيًا منها أولًا. ويصف برنامج العقدة (daemon) فيها Argon2id بأنه “إثبات عمل كثيف الذاكرة لمقاومة أجهزة ASIC وضمان تعدين عادل”، ويشغّل كل تجزئة على خيط واحد “من أجل العدالة”.
متطلب الذاكرة هو ما يُبقي التعدين مفتوحًا. كل تجزئة تملأ 2 GiB من الذاكرة، لذا يحتاج كل خيط تعدين إلى نحو 2 GB من ذاكرة RAM، والحواسيب التي يملكها الناس أصلًا، من مكتبية ومحمولة وخوادم، لديها هذه الذاكرة ووحدات التحكم التي تغذيها. وBlocknet جزء من عائلة من العملات التي تعمل بإثبات العمل والمبنية حول العتاد العام الغرض: فعلى سبيل المثال، تستخدم Monero منذ نوفمبر 2019 خوارزمية RandomX، “المحسّنة للمعالجات العامة الغرض”.
يبقى إثبات العمل في خطط Blocknet. فترقية Faraday، المقررة في حدود فبراير 2027 وفقًا لـ blocknetcrypto.com، ستأتي بـ “إثبات عمل أخف” لتلحق العقد الجديدة بالسلسلة أسرع.
كيف تبدأ تعدين عملة تعمل بإثبات العمل؟
لتعدين Blocknet، تحتاج إلى عنوان محفظة وإلى seine، برنامج التعدين المجاني والمفتوح المصدر:
- احصل على عنوان من المحفظة الرسمية. ويرشدك دليل المحفظة خطوة بخطوة.
- نزّل seine لنظام Windows أو macOS أو Linux وشغّله.
- الصق عنوانك أو
@name، واقبل مجمع التعدين الافتراضي، bntpool.com.
يختار seine عدد الخيوط حسب ذاكرة RAM لديك، ويقارن بين النوى الحسابية للمعالج أثناء التعدين ويحتفظ بأسرعها، ويضيف أي بطاقة رسومية من NVIDIA على Windows وLinux إلى جانب المعالج. ويغطي دليل التعدين العتاد والدفعات بالتفصيل.
الأسئلة الشائعة
هل تستخدم Blocknet إثبات العمل أم إثبات الحصة؟
تستخدم Blocknet إثبات العمل. يحسب المعدِّنون تجزئات Argon2id تحتاج كل منها إلى 2 GiB من الذاكرة، ويُعثر على كتلة جديدة كل خمس دقائق تقريبًا، وتذهب مكافأة الكتلة كاملة إلى المعدِّن الذي عثر عليها. لا يوجد تخزين (staking). ويمكنك تعدينها باستخدام seine على حاسوب عادي عبر مجمع bntpool.com.
متى انتقلت Ethereum من إثبات العمل إلى إثبات الحصة؟
انتقلت Ethereum إلى إثبات الحصة في ترقية تُسمى الدمج (The Merge)، نُفّذت في 15 سبتمبر 2022. ومنذ ذلك الحين، يقترح المدقِّقون الذين يودعون 32 ETH الكتل ويصوّتون عليها بدلًا من المعدِّنين. أما Bitcoin وMonero وBlocknet فلا تزال تستخدم إثبات العمل، حيث تأتي الكتل الجديدة من العمل الحسابي.
ما هو هجوم 51%؟
هجوم 51% هو محاولة للتحكم في الكتل التي تقبلها السلسلة عبر امتلاك أغلبية المورد الذي يقرر ذلك. في إثبات العمل يعني ذلك أغلبية قدرة التجزئة في الشبكة. وفي إثبات الحصة يعني أغلبية العملات المخزَّنة. وفي الحالتين على المهاجم أن يلتزم بأغلبية من الموارد الحقيقية.
هل يمكن تعدين عملة تعمل بإثبات الحصة؟
لا. العملة التي تعمل بإثبات الحصة الخالص لا تعدين فيها. تُدفع العملات الجديدة للمدقِّقين الذين يقفلون عملات موجودة كحصة، لذا يجب أن تمتلك عملات قبل أن تكسب أيًا منها. ولكسب عملات جديدة بالحاسوب الذي تملكه أصلًا، تحتاج إلى عملة تعمل بإثبات العمل مثل Blocknet.