الگوریتم اثبات ظرفیت (PoC) چیست؟ مزایا و معایب Proof of Capacity
اکثر علاقه‌مندان به حوزه کریپتو با الگوی اثبات کار و اثبات سهام آشنایی دارند. بسیاری از بلاک چین‌ها برای اجماع و تامین امنیت شبکه از این الگوریتم‌ها استفاده میکنند. در سال‌های گذشته روش‌های جدیدی با قابلیت‌ها و مزایای متعدد برای اجماع شبکه به وجود آمده است. الگوریتم اثبات ظرفیت یکی از این روش‌ها است که از فضای هارد دیسک برای ایجاد بلاک جدید استفاده می‌کند.
الگوریتم اجماع چیست؟
در بستر بلاک چین هر شبکه از تعداد زیادی بلاک تشکیل شده است که به صورت زنجیره‌ای به یکدیگر متصل هستند. تیم‌های توسعه فرایندهایی را برای یکپارچگی، هماهنگی، پردازش داده و تراکنش، تامین امنیت و ایجاد بلاک‌های جدید طراحی میکنند. این فرایندها را الگوریتم اجماع می‌نامند. الگوریتم اثبات ظرفیت یکی از این روش‌های اجماع شبکه است.
انواع روش‌های اجماع شبکه
اولین الگوی اجماع اثبات کار (Proof of Work) نام داشت. گواه اثبات کار مبتنی بر استفاده از توان پردازشی سخت‌افزاری است. افرادی که تمایل به شرکت در فرایندهای PoW و کسب درآمد دارند، می‌توانند با خرید سخت‌افزارهای پردازشی و حل توابع هش بلاک جدید ایجاد کرده و پاداش دریافت کنند.
بیت کوین، لایت کوین، بیت کوین کش و دوج کوین جزو مشهورترین بلاک چین‌هایی هستند که از الگوی اثبات کار استفاده میکنند. جزییاتی مثل توابع هش، سخت‌افزار مورد نیاز، زمان استخراج بلاک جدید و پاداش اختصاص داده شده بین شبکه‌هایی که از PoW استفاده میکنند، متفاوت است.
پس از اثبات کار، الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) طراحی شد. این الگوریتم تلاش کرد تا نواقص روش PoW را برطرف کند. نیاز به هزینه اولیه قابل توجه و مصرف بالای برق باعث شده بود تا کسب درآمد از طریق الگوی اثبات کار برای هر شخصی میسر نباشد.
برای مشارکت در فرایند PoS باید حجم مشخصی از رمزارز بومی شبکه خریداری شده و در استخرهای نقدینگی یا سایر پروتکل‌های شبکه سپرده‌گذاری (Stake) شود. بدین ترتیب هر شخصی می‌تواند با سرمایه اولیه کم در فرایند اجماع شبکه مشارکت کند. شاید تنها نقص این روش را می‌توان بازده کم مالی عنوان کرد. پاداش‌های الگوی اثبات سهام نسبت به اثبات کار کمتر است اما دیگر خبری از ریسک سرمایه‌گذاری و دردسرهای مربوط به تامین انرژی و نگهداری از سخت‌افزار نیست.
در سال‌های گذشته الگوی‌های جدید طراحی شده‌اند که برخی از آن‌ها مزایای قابل توجهی دارند. توسعه‌دهندگان تلاش کردند تا با ایجاد فرایندهای جدید، نواقص الگوریتم‌های قبلی را از بین ببرند. اثبات سهام نمایندگی (DPoS)، اثبات سهام نمایندگی اختیاری (LPoS)، اثبات تاریخچه (PoH) و اثبات اهمیت (PoI) از دیگر الگوهای توسعه داده شده است. در این بین گواه اثبات ظرفیت (PoC) محبوبیت بیشتری پیدا کرد و توانست در مقاطعی طرفداران بسیاری پیدا کند.
اثبات ظرفیت (PoC) چیست؟
الگوریتم اثبات ظرفیت (Proof of Capacity) یک الگوریتم اجماع بلاک چین بوده که بر مبنای فضای هارد دیسک و حجم ذخیره‌سازی توسعه داده شده است. در الگوی PoW، توان پردازشی سخت‌افزار شامل کارت گرافیک یا سی‌پی‌یو عامل اصلی در فرایند استخراج محسوب می‌شد اما در الگو اثبات ظرفیت، هارد دیسک‌ها عامل اصلی برای پردازش داده و ایجاد بلاک جدید است.
فضای خالی هر هارد دیسک جهت حل تابع هش استفاده می‌شود. کارایی الگوریتم PoC در مقایسه با PoW و PoS بیشتر است. بلاک چین‌هایی متعددی مثل چیا (Chia)، استورج (Storj)، اسپیس مینت (SpaceMint)، فایل کوین (FileCoin)، و برست (Burst) از این الگوریتم برای اجماع شبکه استفاده میکنند.
دلایل متعددی برای استفاده از الگوریتم اثبات ظرفیت وجود دارد. مصرف انرژی در گواه اثبات کار بسیار زیاد است. استخراج بیت کوین در سال گذشته مشکلات زیادی را برای دولت‌ها پیرامون تامین انرژی به وجود آورد. بسیاری از کشورها استخراج بیت کوین را ممنوع اعلام کردند. در روش اثبات سهام نیز نگرانی‌هایی از بابت سلطه نهنگ‌ها و تمرکزگرایی وجود دارد.
الگوی اثبات ظرفیت به نوعی طراحی شده است تا معضلات الگوریتم‌های قبلی را نداشته باشد. البته این روش نیز دارای معایبی است که در ادامه به آن اشاره خواهیم اما از نظر مصرف برق و عدم سلطه سرمایه‌داران وضعیت بهتری نسبت به الگوریتم‌های PoW و PoS دارد.
الگوریتم اثبات ظرفیت چگونه کار می‌کند؟
هر چه فضای ذخیره‌سازی و حجم هارد بیشتر باشد، شانس حل تابع هش و کسب درآمد از الگوریتم اثبات ظرفیت بیشتر خواهد بود. فرایند اجرایی گواه اثبات ظرفیت را می‌توان به دو مرحله پلات کردن (Plotting) و استخراج (Mining) تقسیم کرد. در مرحله پلات کردن باید هارد دیسک‌ها در یک مدار مشخص قرار بگیرند.
ابتدا نانس (nonce) تشکیل می‌شود. نانس عددی است که در نهایت منجر به حل تابع هش و ایجاد بلاک جدید خواهد شد. هر نانس از ۸۱۹۲ هش تشکیل شده است. هر دو هش یک اسکوپ را تشکیل می‌دهند. در نتیجه می‌توان گفت هر نانس شامل ۴۰۹۶ اسکوپ است. هر چقدر فضا و هارد دیسک زیادتری در اختیار داشته باشید، نانس‌های بیشتری می‌توانید تشکیل دهید. در تصویر زیر ساختار یک نانس به تصویر کشیده شده است.
نتایج محاسبات برابر با یکی از اعداد اسکوپ‌ها خواهد بود. پس از دستیابی به پاسخ تابع، عدد به دست آمده در اسکوپ مورد نظر قرار می‌گیرد. در این حالت پارامتر مهلت زمانی (Deadline) باید محاسبه شود. ددلاین برابر با زمانی است که باید از ایجاد آخرین بلاک گذشته باشد تا امکان ایجاد بلاک جدید فراهم شود. در هر نانس ددلاین‌ها محاسبه شده و کمترین عدد مبنای ایجاد بلاک جدید خواهد بود. اگر در این بازه زمانی بلاک جدیدی تولید نشده باشد، شانس استخراج بلاک و کسب پاداش به شما خواهد رسید.
مزایا و معایت الگوی اثبات ظرفیت
الگوریتم اثبات ظرفیت معایب و مزایای متفاوتی دارد. گرچه این موارد بسته به شرایط کریپتو کارنسی، قیمت ارز دیجیتال، وضعیت و هزینه‌های انرژی و … ممکن است تغییر کنند اما به طور کل مزایای این الگو عبارتند از:
- امکان مشارکت در فرایند اجماع شبکه به کمک هارد دیسک‌های معمولی
- مصرف انرژی بسیار کمتر نسبت به ای‌سیک‌ماینرها (ASIC) و ریگ‌های جی‌پی‌یو (GPU)
- هزینه‌های اولیه و موانع کمتر نسبت به روش‌های استخراج یا سپرده‌گذاری
- امکان استفاده مجدد از هارد دیسک‌ها پس از اتمام فرایند ماینینگ
- عدم نیاز به هزینه‌های به‌روزرسانی و ارتقا سخت‌افزاری
همچنین موارد زیر را می‌توان به عنوان معایب الگوریتم PoC بیان کرد:
- بلاک چین‌های زیادی از این الگوی اجماع استفاده نمی‌کنند.
- امکان ارسال و نفوذ بدافزارها نسبت به سایر روش‌های اجماع بیشتر است.
- در صورت افزایش تعداد ماینرها، احتمال ایجاد رقابتی شدید در خرید هارد و پیشتازی ثروتمندان وجود دارد.
جمع‌بندی
الگوریتم اثبات ظرفیت یکی از جدیدترین روش‌ها برای اجماع بلاک چین است. در این روش از هارد دیسک برای ایجاد بلاک جدید و پردازش داده استفاده می‌شود. هر چه فضای بیشتری را به اشتراک بگذارید، شانس کسب درآمد شما بیشتر خواهد شد.
گرچه هنوز رمزارزهای زیادی از این روش برای اجماع شبکه استفاده نمی‌کنند اما با توجه به مزیت‌های متعدد امکان استقبال بیشتر توسعه‌دهندگان از این الگوریتم در آینده وجود دارد.