این مقاله به توضیح استخراج از طریق مکانیسم اجماع اثبات ظرفیت یا توانایی استفاده از فضای خالی در هارد دیسک شما برای استخراج توکن های رایگان، می پردازد. در حالی که اکثر توکن ها از اثبات کار یا اثبات سهام در تولید بلوک استفاده می کنند برخی ارزهای دیجیتال مانند Burstcoin از اثبات ظرفیت استفاده می کنند. استفاده از اثبات ظرفیت هنوز به طور جامع فراگیر نشده است و ممکن است با استفاده های بیشتر از آن، مزایا و معایب بیشتری برای آن یافت شود اما چیزی که مسلم است، این الگوریتم عوارض زیست محیطی کمتری نسبت به الگوریتم اثبات کار، چه از نظر مصرف مواد اولیه برای سخت افزارهای استخراج و چه از نظر مصرف انرژی، دارد. در ابتدا، برای درک نحوه عملکرد اثبات ظرفیت، نیاز است که توضیح مختصری از فرایند هش کردن یا هشینگ و الگوریتم اثبات کار بیاوریم.

هشینگ(hashing)

اثبات کار و اثبات ظرفیت هر دو نیاز به استفاده از توابع هش دارند. تابع هش یک تابع یک طرفه است، بدین معنا که قرار دادن اطلاعات و محاسبه هش آسان است، اما گرفتن هش و تعیین اطلاعات اصلی بسیار دشوار است. به طور کلی، ورودی می تواند هر اطلاعاتی باشد و خروجی یک رشته الفبایی یا لیستی از اعداد و حروف است. به عنوان مثال، اگر کلمه "dog" را در تابع هش SHA-256 که توسط بیت کوین استفاده می شود قرار دهید، خروجی به صورت زیر است:

cd6357efdd966de8c0cb2f876cc89ec74ce35f0968e11743987084bd42fb8944

اما اگر فقط یک حرف اضافه کنید و کلمه "doge" را وارد کنید، هش به شکل زیر تبدیل می شود:

c4e793c81ee40370d827d0cbe748d246cffca2cbe959383edf0976d041ece9e5

محاسبه این خروجی ها به عنوان مثال بود اما اکنون می توانید نتیجه بگیرید که دریافت این هش ها و تعیین ورودی اصلی از روی آن برای شما تقریبا غیرممکن است.

الگوریتم اثبات کار

اثبات کار شبیه به اثبات ظرفیت است اما به تجهیزات گران قیمت و تخصصی نیاز دارد. هنگامی که استخراج رمزارزها را با استفاده از اثبات کار به پایان رساندید، دیگر نمی توانید برنامه های کاربردی دیگر را برای سخت افزار استخراج خود بیابید. اثبات کار همچنین بسیار پر سروصدا و مستلزم مصرف زیاد انرژی است و باعث سایش و فرسودگی ماشین ها شده و باعث می شود آنها به طور منظم به تعمیر یا تعویض نیاز داشته باشند. 

در این بخش خلاصه ای از اثبات کار آورده شده است:

• ماینرها تراکنش ها را جمع آوری کرده و آنها را در یک بلوک قرار می دهند.

• همه داده های موجود در بلوک، که شامل هش بلوک قبلی است، از یک تابع هش برای ایجاد یک مقدار هش جدید عبور می کنند.

• ماینرها به سرعت سعی می کنند عددی را در سرصفحه بلاک تغییر دهند تا بتوانند مقدار هش درست را پیدا کنند.

• اولین ماینر که مقدار هش درست را پیدا کند، بلاک را به بقیه شبکه منتقل می کند و سایر ماینرها قبل از کار بر روی بلوک بعدی، تراکنش ها را تأیید می کنند.

توضیح خلاصه ای از اثبات ظرفیت

به جای تغییر دائمی اعداد در سربرگ بلاک و هشینگ برای یافتن راه حل، اثبات ظرفیت شامل ثبت کردن هارد دیسک شما است که عمل محاسبه و ذخیره راه حل های ممکن را در رایانه شما قبل از شروع استخراج انجام میدهد. برخی از راه حل ها سریعتر از بقیه هستند. اگر هارد دیسک شما سریعترین راه حل را برای جدیدترین معمای بلوک داشته باشد، شما برنده ی آن بلاک خواهید بود. 

الگوریتم استخراج برای محاسبه در زمان واقعی بسیار پیچیده است و زمان تشکیل بلوک ها بسیار کوتاه است (به طور متوسط هر 4 دقیقه 1 بلوک)، به طوری که راه حل ها باید زودتر بر روی هارد ذخیره شوند. در نهایت، هرچه راه حل های بیشتری که به آنها "پلات" نیز گفته می شود، روی هارد دیسک خود داشته باشید، شانس شما برای داشتن بهترین راه حل برای جدیدترین معما بیشتر است.

به عنوان مثال تصور کنید که هارد دیسک خود را با بلیط های لاتاری پر کرده اید و سپس هنگامی که یک عدد تصادفی تولید می شود، بررسی می کنید که چه کسی بیشترین اعداد متناسب را دارد. اگر شما بیشترین اعداد را داشته باشید، پاداش می گیرید. بهترین بخش این است که شما باید به طور مداوم و پس از تولید هر بلوک، از این بلیط های قرعه کشی استفاده کنید.

جزئیات بیشتری از اثبات ظرفیت

اثبات ظرفیت شامل دو بخش است: ثبت یا پلات کردن هارد دیسک و استخراج واقعی بلوک ها. بسته به اندازه هارد دیسک شما، چند روز یا حتی هفته ها شاید طول بکشد تا فایل های پلات منحصر به فرد خود را بسازید. در پلات کردن از یک تابع هش بسیار کند استفاده می شود که به آن "Shabal" می گویند. این متفاوت از تابع هش SHA-256 است که ماینرهای بیت کوین به سرعت از آن استفاده می کنند. از آنجا که محاسبه هش های Shabal دشوار است، آنها از قبل محاسبه شده و روی هارد دیسک ذخیره می شوند. این فرایند با نام ثبت یا پلات کردن هارد درایو شناخته می شود.

هنگام ثبت هارد درایو، که به عنوان ایجاد یک فایل پلات نیز شناخته می شود، چیزی به نام nonce ایجاد می کنید. Nonceها از طریق هش کردن مکرر داده ها، از جمله شناسه حساب شما ایجاد می شوند. هر چه فضای هارد دیسک بیشتری برای پلات کردن اختصاص دهید، موارد بیشتری را می توانید ذخیره کنید. یک nonce شامل 8192 هش می شود. این 8192 هش به صورت جفت هایی سازماندهی می شوند که به اسکوپ معروف هستند. به هر اسکوپ یک عدد از 0 تا 4095 اختصاص داده می شود. 

در طول استخراج، یک عدد اسکوپ بین 0 تا 4095 را محاسبه می کنید. فرض کنید محاسبه شما یک عدد اسکوپ برابر با 50 به شما می دهد. سپس باید به اسکوپ 50 از نانس 1 بروید و از این داده های اسکوپ برای محاسبه مقداری از زمان استفاده کنید که ددلاین نامیده می شود. شما این فرآیند را برای تمام نانس هایی که بر روی هارد دیسک خود دارید تکرار می کنید و پس از محاسبه تمام ددلاین ها، می نیمم(min) آنها را انتخاب می کنید. 

ددلاین در واقع نشان دهنده "تعداد ثانیه هایی است که باید از زمان ساخت آخرین بلوک گذشته باشد قبل از اینکه شما اجازه ساخت بلوک جدیدی را داشته باشید. اگر هیچکس در این مدت بلوکی نساخته باشد، می توانید یک بلوک ساخته و پاداش بلاک را مطالبه کنید. " به عنوان مثال، هنگام استخراج، با حداقل ددلاین 40 ثانیه روبرو می شوید. اگر هیچ کس دیگری نتواند در 40 ثانیه بعدی یک بلوک را بسازد، به شما این فرصت داده می شود که بلوک جدید را ساخته و پاداش بلاک را دریافت کنید. 

مزایا و معایب اثبات ظرفیت

مزایا

• می توانید از هارد دیسک های معمولی نیز برای استخراج استفاده کنید و بر خلاف آن چیزی که برای بیت کوین صادق است، سایر ماینرها با خرید تجهیزات تخصصی مانند ASIC ها بر دیگران برتری به دست نمی آورند. 
• استفاده از هارد دیسک 30 برابر مصرف انرژی کمتری نسبت به استخراج های مبتنی بر ASIC دارد.
• اثبات ظرفیت بیشتر غیرمتمرکز است زیرا همه افراد هارد دیسک دارند. شما حتی می توانید از هارد دیسک تلفن Android خود برای مایند کردن استفاده کنید.
• ماینرها مجبور نیستند تجهیزات خود را به طور مداوم ارتقا دهند. هارد دیسک های قدیمی می توانند داده ها را به اندازه هارد دیسک های جدید ذخیره کنند.
• هنگامی که استخراج را به پایان رساندید، می توانید هارد دیسک خود را فرمت کرده و از آن برای مقصود اصلی استفاده کنید.

معایب

• محبوبیت استخراج مبتنی بر اثبات ظرفیت می تواند منجر به رقابت دیگری برای تولید و خرید هارد دیسک هایی با ظرفیت بالاتر شود که در نهایت به افزایش قیمت هارد دیسک ها می انجامد. امروزه مردم از هارد دیسک های ترابایتی استفاده می کنند، اما این ظرفیت ها می توانند به مرور به پتابایت، اگزابایت و زتابایت برسند.
• اثبات ظرفیت یک فناوری نسبتا جدید است و به طور دقیق آزمایش نشده و در دنیای واقعی به چالش کشیده نشده است.
• در حال حاضر، اطلاعات پلات شده در هارد دیسک ها کاربردی جز هدف استخراج ندارند. با این حال، برنامه هایی وجود دارد که هارد دیسک ها به عنوان فضای ذخیره سازی اضافی برای اطلاعات مهم منبع باز عمل کنند. هارد دیسک ها می توانند نقشه ها، مقالات ویکی پدیا یا سایر اطلاعاتی را که ارزش حفظ کردن دارند، ذخیره کنند.
• در حال حاضر بدافزارهایی در حال استخراج بیت کوین در رایانه های افراد هستند. اگر اثبات ظرفیت رایج شود، ممکن است شما بدافزارهایی را ببینید که از هارد دیسک افراد برای پلات کردن استفاده می کنند. تفاوت اصلی این است که شما به احتمال زیاد متوجه اشغال برخی از فضای هارد دیسک خود نمی شوید.

چند نمونه از ارزهای دیجیتال الگوریتم اثبات ظرفیت

Burstcoin

Burstcoin اولین ارز دیجیتال است که از اثبات ظرفیت استفاده کرده است. آنها یک تیم توسعه فعال و برنامه های بزرگ برای آینده دارند. آنها حتی نظر جان مک آفی، علاقه مند به ارزهای دیجیتال را نیز به خود جلب کرده اند. برست یک پلتفرم غیرمتمرکز منبع باز است که افراد، شرکت ها و موسسات مالی را به هم متصل می کند و به شما این امکان را می دهد که ارزش را - طبق قوانین خودتان - در یک دفتر کل مقیاس پذیر و قابل تنظیم جابجا کنید.

Filecoin

Filecoin یک شبکه ذخیره سازی غیرمتمرکز است که فضای ذخیره سازی ابری را به بازار الگوریتمی تبدیل می کند. این بازار از طریق یک بلاک چین با توکن بومی پروتکل که "Filecoin" نامیده می شود و ماینرها آن را با ارائه فضای ذخیره سازی به مشتریان کسب می کنند، اجرا می شود. از سوی دیگر، مشتریان فایل کوین را برای به کار گیری ماینرها برای ذخیره یا توزیع داده ها استفاده می کنند.

همانند بیت کوین، استخراج کنندگان فایل کوین برای استخراج بلوک رقابت می کنند اما قدرت استخراج فایل کوین متناسب با ذخیره سازی فعال است که مستقیما خدمات مفیدی را به مشتریان ارائه می دهد (برخلاف استخراج بیت کوین، که مفید بودن آنها محدود به حفظ اجماع بلاک چین است). این یک انگیزه قوی برای ماینرها ایجاد می کند که تا آنجا که می توانند فضای ذخیره سازی مهیا کنند و آن را به مشتریان اجاره دهند. 

این شبکه با تکثیر و پراکندگی محتوا به استحکام می رسد در حالی که به طور خودکار خرابی های تکثیر را تشخیص داده و تعمیر می کند. مشتریان می توانند پارامترهای تکثیر را برای محافظت در برابر مدل های مختلف تهدید انتخاب کنند. شبکه ذخیره سازی ابری پروتکل نیز، امنیت را تأمین می کند زیرا محتوا در سیستم های کلاینت (مشتری) به صورت end-to-end رمزگذاری می شود در حالی که ارائه دهندگان ذخیره سازی به کلیدهای رمزگشایی دسترسی ندارند. Filecoin به عنوان یک لایه تشویقی در این سیستم ذخیره سازی عمل می کند که می تواند زیرساخت های ذخیره سازی برای هر داده را فراهم کند. این برنامه به ویژه برای تمرکززدایی داده ها، ایجاد و اجرای برنامه های توزیع شده و اجرای قراردادهای هوشمند مفید است.

Btchd(BHD)

BHD یک ارز دیجیتال جدید است که بر اساس مکانیسم CPoC (اثبات ظرفیت شرطی) ساخته شده است. با استفاده از هارد دیسک به عنوان یک شرکت کننده در اجماع، می تواند مصرف انرژی و موانع ورود به شبکه را به میزان قابل توجهی کاهش داده و استخراج ارز دیجیتال را ایمن تر، غیرمتمرکزتر و آنرا قابل استفاده برای همگان کند. BHD ارزش منحصر به فرد خود را از طریق ریاضیات و کد تولید می کند. 

Storj

در واقع، Storj یک رمزارز معمولی استفاده کننده از اثبات ظرفیت نیست، بلکه هزینه استفاده از ظرفیت اضافی هارد دیسک و پهنای باند شما را پرداخت می کند. آنها ظرفیت هارد دیسک و پهنای باند استفاده نشده را از سراسر جهان اجاره می کنند و شبکه فعلی آنها دارای گره های ذخیره سازی فعال در همه قاره ها است. 

Chia

عملکرد هدفمند Chia هر کاری را که بتوانید با حساب بانکی انجام دهید، انجام می دهد اما بهتر و بدون نیاز به بانک. تراکنش ها در این پلتفرم آسان، امن و هوشمند هستند. استخراج Chia از نظر مصرف انرژی، پر بازده و توزیع آن گسترده است. بر خلاف استخراج ارزهای دیجیتال سنتی که کند، پر مصرف و متمرکز هستند.

جمع بندی

در این مقاله با مفهوم استخراج از طریق اجماع اثبات ظرفیت آشنا شدیم. اثبات ظرفیت یک راه حل جالب برای مشکلاتی است که در الگوریتم های اجماع اثبات کار وجود دارد. این امر منجر به افزایش عدم تمرکز قدرت استخراج و مصرف انرژی کمتر می شود. هنوز به طور قطع نمی توان گفت که این الگوریتم یک الگوریتم اثبات شده است زیرا به طور گسترده توسط پلتفرم های مختلف آزمایش و اجرا نشده است و به قولی هنوز به طور صد در صد امتحان خود را پس نداده است. فقط زمان نشان می دهد که اثبات ظرفیت چقدر موثر است و آیا به الگوی جدیدی برای الگوریتم های اجماع تبدیل می شود یا خیر.