إثبات العمل المؤجل (dPoW): الحل لمشكلات الأمن التأسيسية لبلوكتشين

مقدمة العملة

إثبات العمل المؤجل (dPoW) هو بروتوكول أمان تم تطويره بواسطة Komodo، وهو مزود تكنولوجيا مفتوح المصدر. تعتمد آلية الأمان هذه على Proof of of Work (PoW)، وهو بروتوكول الأمان الأكثر تقدمًا داخل النظام البيئي لـ blockchain، كما يتضح من تطبيقه في شبكات آمنة للغاية مثل Bitcoin و Litecoin.

لفهم الأهمية والمبادئ الأساسية لإثبات العمل المتأخر (dPoW)، يجب على المرء أولاً أن يفهم طريقة عمل إثبات العمل (PoW) والأسباب الكامنة وراء الاعتراف بها باعتبارها الطريقة الأولى لحماية سلاسل الكتل اللامركزية. بالإضافة إلى ذلك، يعد الفحص الشامل للعيوب والقيود المرتبطة بإثبات العمل كنهج أمني ضروريًا لتقدير الأساس المنطقي وراء تقديم إثبات العمل المتأخر (dPoW) والمزايا التي يقدمها.

فهم إثبات العمل المتأخر (dPoW)

المصدر: جيت بوك

يُعد دليل العمل المؤجل (dPoW) آلية إجماع أمنية ثانوية مصممة لتعزيز آلية إثبات العمل التقليدية التي تستخدمها العديد من سلاسل البلوكشين، بما في ذلك أمثلة بارزة مثل بيتكوين.

تم تصميم dPoW لحماية البلوكشين من هجمات 51٪ التي تشكل تهديدًا لسلامة الشبكة. يتم تحقيق ذلك من خلال دمج معدل التجزئة لشبكة إثبات العمل الخارجية (PoW) في آلية الإجماع الحالية لشبكة أخرى ذات معدل تجزئة أقل، مما يجعل من الصعب اقتصاديًا مهاجمة الشبكة.

Komodo هي أول منصة بلوكتشين تقدم استخدام إثبات العمل المؤجل كآلية إجماع. لمعرفة المزيد، راجع مقالتنا السابقة حول إثبات العمل المتأخر. تلقي المقالة الحالية نظرة فاحصة على الجانب الفني لـ dPoW.

مناقشة تأسيسية لأمن بلوكتشين

تكمن قوة بلوكتشين في إجراءاتها الأمنية الصارمة، وهو جانب أساسي يدعم هيكلها اللامركزي.

تستخدم Blockchain أساليب التشفير لحماية المعاملات ودعم دفتر الأستاذ غير القابل للتغيير. ومع ذلك، فإن العامل الحاسم في ضمان أمن بلوكتشين هو آلية الإجماع الخاصة بها. ولمناقشة أمن بلوكتشين بشكل شامل، من الضروري أن يكون هناك فهم واضح لآليات الإجماع.

ما هي آلية الإجماع؟

المصدر: سي # كورنر

تعمل Blockchain كنظام لامركزي من نظير إلى نظير يتطلب اتخاذ قرارات بدون قائد مركزي أو شخصية موثوقة. يكمن مفتاح تحقيق ذلك في «آلية التوافق».

على عكس الأنظمة المركزية، حيث يشرف المسؤول المركزي على إدارة قاعدة البيانات والتحديثات، تقوم الأنظمة اللامركزية بتوزيع هذه المسؤولية بين العقد المتعددة. يجب أن تصل هذه العقد بشكل جماعي إلى تنازل، بالاتفاق على صحة المعاملات - ومن هنا جاء مصطلح «الإجماع».

تنشأ الحاجة إلى الإجماع من استقلالية بلوكتشين على مصدر واحد للحقيقة. تضمن آلية الإجماع موافقة جميع العقد على شرعية المعاملة. بمجرد الموافقة على هذه المعاملة من قبل جميع العقد، سيتم تسجيلها بعد ذلك على البلوكشين.

تستخدم شبكات Blockchain إجماعًا مختلفًا، وكلها تخدم الغرض المشترك المتمثل في ضمان دقة السجلات وصدقها. من بين الخيارات الأكثر انتشارًا آليات إجماع إثبات العمل وإثبات الحصة.

آلية إجماع إثبات العمل (PoW)

المصدر: SpringerLink - تحليل لكيفية عمل آلية إثبات العمل

تعمل Proof of Work كخوارزمية أو نظام يتطلب جهدًا حسابيًا كبيرًا لردع أو القضاء على المستخدمين المحتالين لقوة الحوسبة. داخل هذا النظام، يتم تخزين بيانات المعاملات في كتل. للتحقق من صحة المعاملة، يتعين على المرء حل مشكلة رياضية معقدة مرتبطة بكل كتلة. عادة ما يتم تنفيذ هذه العملية التي يشار إليها باسم «التعدين» بواسطة أجهزة كمبيوتر قوية. يحصل المُعدِّن الذي نجح في حل المشكلة لأول مرة على مكافأة العملة المشفرة.

يعد تنفيذ Proof of of Work بمثابة وسيلة لضمان قاعدة بيانات متسقة عبر شبكة blockchain. تعتمد العملات المشفرة مثل Bitcoin و Litecoin على آلية إثبات العمل. ومع ذلك، فإن أكبر قيودها هي القوة الحسابية العالية المطلوبة لتعدين الكتل.

عندما تم تقديمه في عام 2009، تم تصميم Proof of Work خصيصًا لمعالجة مشكلة الإنفاق المزدوج.

ما هو الإنفاق المزدوج؟

المصدر: Bitpanda - مشكلة الإنفاق المزدوج وكيف يعالجها بروتوكول Bitcoin

تشير مشكلة «Double Spend» إلى قدرة أجهزة الكمبيوتر على تكرار المعلومات إلى ما لا نهاية. هذه المشكلة مهمة بشكل خاص عند التعامل مع القيمة المالية، والتي تتضمن تسجيل المالك ووقت الملكية والمحفظة حيث يتم تخزين القيمة. من الأهمية بمكان أنه عند تحويل القيمة المالية من الشخص «أ» إلى الشخص «ب»، لا يمكن للشخص «أ» تكرار الأموال وإرسالها إلى الشخص «ج».

تم تصميم خوارزمية إجماع Proof of Work لمواجهة تحدي الإنفاق المزدوج. في شبكة بيتكوين، يقوم عمال المناجم بتنفيذ إثبات العمل في كل مرة تتم فيها إضافة كتلة جديدة إلى بلوكتشين. من أجل إضافة كتلة جديدة إلى سلسلة الكتل، سيحتاج عمال المناجم في جميع أنحاء العالم إلى الانخراط في لعبة تخمين عشوائية للعثور على كلمة مرور الحظر للتحقق منها.

كلمة المرور هذه لا يمكن التنبؤ بها ويمكن تخمينها فقط. لاختراق كلمة المرور الصعبة هذه، تجبر آلية الإجماع عمال المناجم على التنافس على الحق في استخراج كتلة صالحة جديدة. لذلك في شبكة PoW، لا يمكن للمُعدِّن إنشاء كتلة صالحة جديدة على الفور والمطالبة بمكافأة؛ يجب عليهم التنافس من خلال أداء العمل الضروري أولاً. هذه العملية التنافسية هي التي أدت إلى عنوان آلية الإجماع في بروتوكول بيتكوين، Proof of Work (PoW).

ميزات آلية توافق PoW

المصدر: Investopedia - ميزات شبكة PoW وكيفية التحقق من المعاملات على شبكة blockchain

• الميزة المركزية لآلية إثبات العمل (PoW) هي تركيزها على الأمن. تم دمج هذا النظام في مشاريع العملات المشفرة بهدف أساسي هو توفير إطار موثوق وآمن ودائم وعادل وشفاف يؤسس إجماعًا بناءً على مساهمات المشاركين داخل الشبكة. اعتبارًا من الآن، تبرز Proof of Work باعتبارها آلية الإجماع الأكثر أمانًا في نظام blockchain البيئي.
• في سياق إثبات العمل، قد يؤدي أي سوء سلوك من قبل عامل المناجم إلى منعه من محاولة إضافة كتل جديدة في المستقبل. علاوة على ذلك، من الصعب جدًا على عامل المناجم مهاجمة نظام PoW. على سبيل المثال، تتطلب محاولة إنشاء معاملات احتيالية أن يتحكم المُعدِّن في أكثر من 51٪ من طاقة الشبكة، أي ما يعادل مئات المليارات من الدولارات في الأجهزة اليوم. وهذا مستحيل عمليًا.
• ضمن آلية إثبات العمل، يقوم عمال المناجم بنشر تفاصيل المعاملات عند إضافة كتل جديدة إلى الشبكة. بعد ذلك، تقوم العقد الأخرى في الشبكة بالتحقق بشكل مستقل من المعاملة للتأكد من أن الأصول التي يتم نقلها لم يتم إنفاقها مرتين.

لا تمثل هذه الميزات سوى عدد قليل من المساهمات التي قدمتها آلية Proof of of Work لشبكة Bitcoin. ومع ذلك، على الرغم من الاعتراف بها باعتبارها الآلية الأكثر أمانًا في مجال بلوكتشين، إلا أنها لا تخلو من عيوبها، والتي سنتعمق فيها لاحقًا في هذه المقالة.

ما هو إثبات العمل المتأخر (dPoW)؟

إثبات العمل المؤجل (dPoW) هو آلية إجماع ابتكرتها شركة Komodo لمواجهة التحديات المتأصلة في شبكة إثبات العمل. إنها نسخة محسنة من آلية إجماع PoW التي تستفيد من قوة التجزئة لبلوكتشين بيتكوين لرفع مستوى أمان شبكتها. لا يؤدي هذا التقدم إلى تقوية شبكة Komodo الخاصة فحسب، بل يوسع أيضًا قدراتها الوقائية إلى أي سلسلة خارجية تشارك في نظام Komodo البيئي في المستقبل.

من المهم ملاحظة أن dPoW لا يقتصر على شبكة معينة؛ يمكن تنفيذه لأي مشروع يريد تطوير بلوكشين مستقل باستخدام نموذج UTXO.

كيف يعمل dPoW؟

لننظر إلى كومودو كدراسة حالة.

المصدر: FPX Russia on X App - تحليل مفصل لكيفية حماية خدمة أمن Komodo من هجمات 51٪

قامت شركة Komodo بتطوير وتنفيذ آلية أمان dPoW في كود Zcash (ZEC)، وهي عملة مشفرة تؤكد خصوصية المستخدم وإخفاء هويته. يعمل تكامل dPoW على تمكين Zcash من الاستفادة من كل من الخصوصية الخالية من المعرفة وأمن الشبكة المعزز، والاستفادة من معدل التجزئة القوي لبلوكتشين بيتكوين.

كل عشر دقائق، يأخذ نظام Komodo لقطة من البلوكشين الخاص به. سيتم بعد ذلك كتابة اللقطة في كتلة على شبكة بيتكوين من خلال عملية يشار إليها باسم التوثيق.

يحدث التوثيق عندما يتم تسجيل المعلومات وتأمينها عن طريق نقلها من بلوكشين إلى آخر باستخدام بنية تحتية أمنية مرنة. ومن ثم، عندما يتم التقاط لقطة من بلوكتشين كومودو، سيتم إنشاء نسخة احتياطية شاملة من نظام كومودو بأكمله والحفاظ عليها داخل بلوكتشين بيتكوين.

ومن الناحية الفنية، تشارك مراكز التوثيق المنتخبة من قبل المجتمع في كومودو في نشاط تقوم فيه بتسجيل تجزئة الكتلة من كل بلوكتشين محمي بواسطة dPoW على دفتر الأستاذ في كومودو. يتم تحقيق هذه العملية من خلال تنفيذ معاملة على Komodo blockchain. تستخدم عُقَد كاتب العدل الأمر OP_RETURN، وهو رمز تشغيل خاص للبرمجة النصية موجود في بيتكوين ومشتقاته، لتخزين تجزئة كتلة واحدة على بلوكشين كومودو. تُعد تجزئة الكتلة المخزنة بمثابة مرجع أو دليل على حالة سلاسل البلوكشين المحمية في نقطة زمنية محددة.

تقوم نقاط التوثيق بتحديد تجزئة الكتلة التي يبلغ عمرها عشر دقائق لضمان وجود اتفاق إجماعي داخل الشبكة بأكملها على أن الكتلة لا تزال صالحة. في نظام dPoW في كومودو، على الرغم من أن كل شبكة بلوكتشين تصل بشكل مستقل إلى توافق في الآراء لكل كتلة، فإن العقد الموثقة لا تشارك بشكل مباشر في عملية الإجماع. بدلاً من ذلك، يقومون ببساطة بتسجيل تجزئة الكتلة من كتلة تم تعدينها بالفعل.

المصدر: Steemit - وصف مفصل لكيفية عمل dPoW

وبعد تسجيل تجزئات الكتل من سلاسل كومودو المختلفة، ستشرع عُقد التوثيق في كتابة تجزئة الكتلة من بلوكتشين كومودو إلى دفتر حسابات بيتكوين. من أجل تنفيذ هذا النشاط، يتم تنفيذ معاملة بيتكوين، ويتم استخدام الأمر OP_RETURN لدمج البيانات ذات الصلة في كتلة على سلسلة Bitcoin.

بعد اكتمال عملية التوثيق إلى بيتكوين، تقوم نقاط التوثيق في كومودو بنقل بيانات الكتلة من سلسلة بيتكوين مرة أخرى إلى بلوكتشين لكل سلسلة محمية أخرى داخل نظام كومودو. بعد هذه الخطوة، تصبح الشبكة مقاومة لأي محاولات لتعديل أو إعادة تنظيم الكتل التي خضعت للتوثيق.

تمنح هذه العملية نظام Komodo المرونة ضد الهجمات، مما يمكّنه من إعادة بناء نفسه حتى لو واجهت شبكة PoW المختارة المحن.

الفرق بين PoW و dPoW

تُعرف خوارزمية Proof of Work على نطاق واسع بأنها الشبكة الأكثر أمانًا داخل نظام blockchain البيئي. تلعب بنيتها دورًا مهمًا في ردع الهجمات المحتملة، بما في ذلك هجمات رفض الخدمة الموزعة (DDoS). على الرغم من أن إنتاج Proof of Work ينطوي على تكاليف كبيرة، إلا أن عملية التحقق الخاصة به بسيطة، كما هو موضح في عملية التعدين الموضحة سابقًا.

ينبع الأمان القوي المتأصل في إطار Proof of Work من الاستثمار المالي الكبير والقوة الحسابية المرتبطة بعملية التعدين. تعتمد PoW حصريًا على إجماع الشبكة للتحقق من المعاملات.

ومع ذلك، فإن هذه السمات ذاتها تشكل أيضًا عيبًا لخوارزمية إجماع PoW. يرتبط أمان PoW ارتباطًا مباشرًا بكمية القوة الحسابية المخصصة له. وهذا يعني أن شبكات بلوكتشين الأصغر أقل أمانًا بطبيعتها من نظيراتها الأكبر.

على عكس PoW، يخدم dPoW غرضًا مختلفًا - لا يتم استخدامه للتوصل إلى توافق في الآراء بشأن الكتل الجديدة، وبالتالي، لا يتم تصنيفه كخوارزمية إجماع. بدلاً من ذلك، تعمل كخوارزمية أمان. بمجرد أن تخضع شبكة dPoW للتوثيق، فإنها تصبح مقاومة لأي محاولات لتعديل الكتل أو إعادة تنظيمها. تعمل هذه الخاصية على تعزيز أمنها بشكل كبير، مما يجعلها أكثر مرونة ضد هجمات 51٪ وهجمات Genesis.

ضمن آلية إجماع إثبات العمل المتأخرة، هناك ميزة بارزة تتعلق بالتحقق من صحة المعاملات. وعلى عكس شبكات PoW العادية، حيث تعد قاعدة أطول سلسلة معيارًا لتأكيد المعاملات، لا تطبق dPoW هذه القاعدة على المعاملات الأقدم من أحدث «نسخة احتياطية» لشبكة بلوكتشين. لذلك، في حالة التعارضات، لا تعتمد آلية إجماع dPoW على قاعدة السلسلة الأطول؛ بدلاً من ذلك، فإنها تشير إلى النسخ الاحتياطية المخزنة في سلسلة PoW المختارة للتأكد بدقة من سجل المعاملات. يقدم هذا النهج طبقة إضافية من الأمان والموثوقية للتحقق من المعاملات داخل شبكة blockchain.

ومن أجل اختراق بلوكتشين صغير داخل نظام كومودو، سيحتاج المهاجم إلى تدمير:

• جميع نسخ بلوكشين كومودو
• جميع نسخ بلوكشين dPoW
• شبكة الأمان الخاصة بـ PoW blockchain المختار حيث يتم تخزين النسخ الاحتياطية

يوفر هذا التكوين أمانًا يتجاوز حتى أمن بيتكوين، كل ذلك دون تكبد تكاليف مالية وبيئية مفرطة. لا يؤدي استخدام Delayed Proof of Work إلى تعزيز الأمان فحسب، بل يقدم أيضًا نهجًا أمنيًا أكثر مرونة مقارنة بآلية PoW. تتم إدارة الأمان في هذه الشبكة من خلال عقد التوثيق، التي يتم اختيارها من خلال التصويت المرجح. تتمتع هذه العقد بالقدرة على التبديل إلى PoW آخر إذا لزم الأمر، مما يوفر القدرة على التكيف في سيناريوهات مثل التغييرات في قوة التعدين العالمية أو إذا أصبحت تكاليف التوثيق على الشبكة الحالية مرتفعة للغاية. تضمن هذه المرونة أن dPoW تحافظ على الأمان بينما تكون أكثر قابلية للتكيف من آلية PoW التقليدية.

فيما يلي تسليط الضوء على الاختلافات بين PoW و dPoW:

الخاتمة

يُعد إثبات العمل المؤجل (dPoW)، وهو أحد متغيرات آلية إثبات العمل، خطوة أخرى نحو تعزيز أمان بلوكتشين. إنها طريقة أمان تستخدم بلوكشين ثانوي للتحقق من صحة سلسلة أخرى من خلال عملية التوثيق. الشبكة تجعلها تقاوم أي محاولة لتعديل الكتل أو إعادة تنظيمها بعد توثيقها.

بالإضافة إلى ذلك، تعمل آلية أمان dPoW على تمكين البلوكشين من الاستفادة من أمان بلوكتشين الثانوي، مما يوفر حلاً عمليًا لمشكلات الأمان الأساسية، خاصة بالنسبة إلى سلاسل الكتل المنشأة حديثًا مع زيادة الضعف بسبب معدل الهاش المنخفض. وبالتالي، كان إدخال dPoW بمثابة خطوة نحو تطوير وتعزيز أمن شبكات بلوكتشين في مجال بلوكتشين.

...

ملاحظة: هذه المقالة أصلية وتم التحقق من دقتها. إذا تم قبول المقالة، فإن المقالة محمية بحقوق الطبع والنشر بواسطة Gate Learn.

بول نوبا

30/12/2023