การขุดใน BLOCKCHAIN: แนวคิดและโมเดลทั่วไป

การขุดบล็อกเชนเป็นกระบวนการพื้นฐานในเครือข่ายดิจิทัลแบบกระจายศูนย์ที่รับประกันความปลอดภัย ความเห็นพ้องต้องกัน และการตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมโดยไม่จำเป็นต้องมีหน่วยงานกลาง กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับผู้สนับสนุน ซึ่งมักเรียกว่านักขุด (miner) ที่ใช้พลังการประมวลผลเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของบล็อกข้อมูลและเพิ่มข้อมูลเหล่านั้นลงในบัญชีแยกประเภทบล็อกเชน แม้ว่าการขุดจะเกี่ยวข้องกับ Bitcoin อย่างกว้างขวาง แต่การขุดนั้นครอบคลุมมากกว่าสกุลเงินดิจิทัลเพียงสกุลเดียวนี้ และเป็นรากฐานของแพลตฟอร์มแบบกระจายศูนย์ที่หลากหลาย

แนวคิดการขุดเกิดขึ้นพร้อมกับการเปิดตัว Bitcoin ในปี 2009 โดยพื้นฐานแล้ว การขุดบล็อกเชนคือกระบวนการที่ผู้เข้าร่วมเครือข่ายบรรลุฉันทามติเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันของบัญชีแยกประเภทแบบกระจายศูนย์ นักขุดทำหน้าที่สำคัญสองประการ ได้แก่ การตรวจสอบและยืนยันธุรกรรมใหม่ และการรักษาความปลอดภัยของเครือข่ายจากการถูกควบคุม

นักขุดแข่งขันกันเพื่อไขปริศนาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้ทรัพยากรการประมวลผลจำนวนมาก ผู้ที่ไขปริศนาได้เป็นคนแรกจะได้รับสิทธิ์ในการผนวกบล็อกธุรกรรมถัดไปเข้ากับบล็อกเชน และรับรางวัลเป็นสกุลเงินดิจิทัลดั้งเดิมของเครือข่าย

แม้ว่า Bitcoin จะใช้อัลกอริทึมแบบฉันทามติที่เรียกว่า Proof of Work (PoW) แต่ระบบบล็อกเชนต่างๆ ก็ใช้รูปแบบการขุดที่แตกต่างกัน PoW อาศัยความพยายามในการคำนวณแบบ Brute Computation และการใช้พลังงานเพื่อรักษาความปลอดภัยเครือข่าย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับความไม่มีประสิทธิภาพและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม อัลกอริทึมฉันทามติใหม่ๆ เช่น Proof of Stake (PoS), Delegated Proof of Stake (DPoS) และ Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) จึงกลายเป็นทางเลือกที่เหมาะสม

การขุดมีวัตถุประสงค์หลายประการบนบล็อกเชน:

• การตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรม: ตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรม เพื่อให้แน่ใจว่าถูกต้องตามกฎหมายและเป็นไปตามกฎของเครือข่าย
• การสร้างบล็อก: รวบรวมธุรกรรมที่ตรวจสอบแล้วลงในบล็อกเพื่อเพิ่มลงในบัญชีแยกประเภท
• ความปลอดภัยของเครือข่าย: ป้องกันกิจกรรมที่เป็นอันตรายโดยทำให้การโจมตีมีค่าใช้จ่ายทางการเงินและการคำนวณสูง
• การสร้างแรงจูงใจ: ให้รางวัลแก่ผู้เข้าร่วม รับรองการมีส่วนร่วมอย่างต่อเนื่องและการสร้างแรงจูงใจที่สอดคล้องกัน

ลักษณะการกระจายอำนาจของการขุดเป็นหนึ่งใน จุดเด่นของเทคโนโลยีบล็อกเชน โหนดอิสระหลายพันโหนดมีส่วนร่วม ทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีหน่วยงานใดมีอำนาจควบคุมการทำงานของเครือข่ายเพียงหน่วยงานเดียว

ตั้งแต่ Bitcoin ไปจนถึง Ethereum และเครือข่ายใหม่ ๆ อย่าง Polkadot, Tezos และ Solana การขุดบล็อกเชนยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง มีอิทธิพลต่อทั้งสถาปัตยกรรมทางเทคนิคและรูปแบบทางเศรษฐกิจ ในขณะที่บล็อกเชนกำลังเปลี่ยนผ่านจากแนวทางการใช้พลังงานอย่างเข้มข้นไปสู่รูปแบบที่ปรับขนาดได้และยั่งยืนมากขึ้น การขุดจะยังคงเป็นปัจจัยขับเคลื่อนหลักของนวัตกรรมและความไว้วางใจในระบบแบบกระจาย

เครือข่ายบล็อกเชนอาศัยกลไกฉันทามติที่หลากหลาย หรือที่เรียกว่าแบบจำลองการขุด เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมและรักษาสภาพแวดล้อมแบบกระจายศูนย์ที่ปลอดภัย แบบจำลองเหล่านี้กำหนดว่าโหนดต่างๆ ตกลงกันอย่างไรเกี่ยวกับสถานะปัจจุบันของบัญชีแยกประเภท รวมถึงวิธีการกระจายและมอบรางวัลให้กับงาน แบบจำลองต่างๆ เหมาะสมกับเป้าหมายของเครือข่ายที่แตกต่างกัน เช่น ความสามารถในการปรับขนาด การกระจายศูนย์ และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

1. หลักฐานการทำงาน (PoW)

PoW ซึ่งถูกนำเสนอโดย Bitcoin เป็นรูปแบบการขุดที่เก่าแก่และเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางที่สุด นักขุดจะแข่งขันกันไขปริศนาการเข้ารหัสโดยใช้พลังการประมวลผลของพวกเขา นักขุดคนแรกที่ไขปริศนาได้จะยืนยันบล็อกและรับรางวัล (โดยปกติจะเป็นเหรียญใหม่บวกค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรม)

ข้อดี:

• ความปลอดภัยระดับสูง
• ประวัติการทำงานที่พิสูจน์แล้ว
• ไม่ต้องขออนุญาตและกระจายอำนาจอย่างแท้จริง

ข้อเสีย:

• ใช้ไฟฟ้ามาก
• ต้องลงทุนด้านฮาร์ดแวร์จำนวนมาก
• ระยะเวลาในการทำธุรกรรมช้าภายใต้ภาระงานสูง

2. หลักฐานการถือครอง (Proof of Stake หรือ PoS)

PoS แทนที่นักขุดด้วยผู้ตรวจสอบที่ล็อกโทเค็นจำนวนหนึ่งไว้เป็นเงินเดิมพัน ผู้ตรวจสอบความถูกต้องจะถูกสุ่มเลือกเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมและเพิ่มบล็อกตามขนาดของ Stake และเกณฑ์อื่นๆ เช่น อายุหรือความสุ่ม

ข้อดี:

• ลดการใช้พลังงานลงอย่างมาก
• ส่งเสริมพฤติกรรมที่ซื่อสัตย์ทางการเงิน
• เพิ่มศักยภาพในการขยายขนาด

ข้อเสีย:

• เอื้อประโยชน์ต่อผู้เข้าร่วมที่มีฐานะร่ำรวย
• ผ่านการทดสอบการต่อสู้น้อยกว่า PoW

3. Delegated Proof of Stake (DPoS)

DPoS เป็น PoS รูปแบบหนึ่งที่ชุมชนต้องลงคะแนนเสียงเพื่อเลือกผู้ตรวจสอบความถูกต้อง (หรือที่เรียกว่าตัวแทนหรือพยาน) มีเพียงผู้แทนที่ได้รับเลือกเท่านั้นที่จะตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมและสร้างบล็อก ซึ่งมักจะนำไปสู่กลไกการบรรลุฉันทามติที่รวดเร็วขึ้น

ข้อดี:

• ปริมาณงานสูงพร้อมผลลัพธ์สุดท้ายที่รวดเร็ว
• ทำให้ฉันทามติเป็นประชาธิปไตยผ่านการลงคะแนนเสียง

ข้อเสีย:

• การกระจายอำนาจน้อยลงเนื่องจากผู้ตรวจสอบที่ได้รับการเลือกตั้ง
• ความเสี่ยงจากความไม่แยแสของผู้ลงคะแนนเสียงและการรวมกลุ่ม

4. ความทนทานต่อความผิดพลาดแบบไบแซนไทน์ (Byzantine Fault Tolerance: PBFT) ที่ใช้งานได้จริง

ระบบ PBFT ส่วนใหญ่ใช้ในบล็อกเชนแบบมีใบอนุญาต โดยจะบรรลุฉันทามติได้ก็ต่อเมื่อโหนดสองในสามเห็นพ้องต้องกันในธุรกรรมนั้นๆ ช่วยเพิ่มความเร็วและปริมาณธุรกรรมสำหรับเครือข่ายแบบปิดหรือเครือข่ายองค์กร

ข้อดี:

• ฉันทามติที่รวดเร็วมาก
• ทนทานต่อความผิดพลาดของเครือข่ายบางประเภท

ข้อเสีย:

• ไม่สามารถปรับขนาดให้เหมาะกับเครือข่ายสาธารณะขนาดใหญ่ได้
• เหมาะที่สุดสำหรับบล็อกเชนแบบส่วนตัวหรือแบบกลุ่ม

แต่ละโมเดลการขุดมีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันไป ทั้งในด้านประสิทธิภาพ ความปลอดภัย การกระจายศูนย์ และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ตัวเลือกที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และลำดับความสำคัญของการออกแบบเครือข่าย

เมื่อเทคโนโลยีบล็อกเชนมีการพัฒนาอย่างก้าวกระโดด กระบวนการขุดก็กำลังพัฒนาไปอย่างมาก แม้ว่าระบบในยุคแรกๆ จะเน้นหนักไปที่ Proof of Work แต่การมุ่งเน้นที่ความยั่งยืน ความสามารถในการปรับขนาด และการมีส่วนร่วมของผู้คนทั่วโลกที่เพิ่มมากขึ้น ได้กระตุ้นให้ทั้งเครือข่ายที่มีอยู่เดิมและเครือข่ายใหม่ต่างสำรวจรูปแบบทางเลือกต่างๆ ด้วยเหตุนี้ การขุดบล็อกเชนจึงอยู่ในจุดเปลี่ยนที่ต้องเผชิญกับทั้งความท้าทายและโอกาสต่างๆ

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืน

หนึ่งในคำวิจารณ์ที่เร่งด่วนที่สุดเกี่ยวกับการขุด PoW คือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เครือข่ายของ Bitcoin เพียงอย่างเดียวใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าบางประเทศในแต่ละปี นำไปสู่การตรวจสอบอย่างเข้มงวดจากหน่วยงานกำกับดูแล กลุ่มสิ่งแวดล้อม และนักลงทุนสถาบัน สิ่งนี้กระตุ้นให้เกิดการเคลื่อนไหวทั่วทั้งภาคส่วนไปสู่รูปแบบที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น เช่น PoS และแนวทางแบบผสมผสานที่ลดการพึ่งพาการประมวลผลแบบ Brute-Force

การรวมศูนย์ฮาร์ดแวร์

แม้จะมีเป้าหมายในการกระจายอำนาจ แต่การขุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ PoW กลับกลายเป็นการรวมศูนย์มากขึ้น เนื่องจากต้นทุนที่สูงของอุปกรณ์เฉพาะทาง (ASIC) ที่จำเป็นต่อการรักษาความสามารถในการแข่งขัน การรวมศูนย์นี้บั่นทอนหลักการการมีส่วนร่วมโดยไม่ต้องขออนุญาต และเปิดโอกาสให้เกิดการสมรู้ร่วมคิดหรือการโจมตีแบบ 51%

ภูมิทัศน์ด้านกฎระเบียบ

รัฐบาลและหน่วยงานกำกับดูแลทางการเงินทั่วโลกกำลังพยายามหาทางรับมือกับผลกระทบที่ซับซ้อนของการขุดแบบกระจายศูนย์ บางประเทศ เช่น จีน ได้สั่งห้ามการขุด PoW โดยสิ้นเชิง ขณะที่บางประเทศกำลังพัฒนากรอบการทำงานเพื่อรองรับโครงการบล็อกเชนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ความไม่แน่นอนในด้านนี้ยังคงเป็นความท้าทายอย่างต่อเนื่องสำหรับทั้งผู้ประกอบการและนักลงทุน

นวัตกรรมในรูปแบบการขุด

เพื่อรับมือกับปัญหาเหล่านี้ โครงการขุดใหม่ๆ กำลังทดลองใช้วิธีการใหม่ๆ แนวคิดต่างๆ เช่น Proof of Space and Time, Proof of Burn และโปรโตคอลฉันทามติแบบไฮบริด ผสมผสานคุณสมบัติที่พึงประสงค์ เช่น การกระจายอำนาจ การใช้พลังงานต่ำ และความต้านทานต่อการจัดการ การเปลี่ยนผ่านของ Ethereum จาก PoW ไปสู่ ​​PoS หรือที่รู้จักกันในชื่อ "The Merge" เป็นหนึ่งในตัวอย่างที่สำคัญที่สุดของการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์การขุดนี้

การเติบโตและการกระจายอำนาจแบบ Staking

การ Staking ภายในระบบนิเวศ PoS ช่วยให้ผู้ใช้งานทั่วไปมีส่วนร่วมอย่างครอบคลุมมากขึ้น เมื่อเทียบกับระบบ PoW ที่ต้องลงทุนล่วงหน้าจำนวนมากในอุปกรณ์ขุด การล็อกโทเค็นแทนการซื้อฮาร์ดแวร์ ช่วยให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นสามารถมีส่วนร่วมในข้อตกลงร่วมกัน (Consensus) พร้อมกับได้รับผลตอบแทน

การขุดแบบบริการ

บริการขุดบนคลาวด์และผู้ให้บริการ Staking-as-a-Service ได้เริ่มปรับเปลี่ยนรูปแบบเศรษฐกิจการขุด แพลตฟอร์มเหล่านี้เปิดโอกาสให้ทุกคนสามารถเข้าถึงทรัพยากรคอมพิวเตอร์หรือเงินทุนเพื่อข้อตกลงร่วมกันของเครือข่ายได้โดยไม่ต้องซื้อฮาร์ดแวร์จริงหรือรันซอฟต์แวร์โหนด ซึ่งยิ่งช่วยลดอุปสรรคในการเข้าถึง

มองไปข้างหน้า การขุดจะยังคงพัฒนาควบคู่ไปกับนวัตกรรมบล็อกเชน แนวปฏิบัติที่ยั่งยืน รูปแบบที่ครอบคลุม และความคิดสร้างสรรค์ทางเทคโนโลยีจะกำหนดรูปแบบการดำเนินงานขุดยุคใหม่ แม้ว่ายุคของแท่นขุดถ่านหินแบบดั้งเดิมอาจกำลังเสื่อมถอยลง แต่บทบาทของการขุด ซึ่งโดยทั่วไปแล้วหมายถึงการมีส่วนร่วมตามข้อตกลง ยังคงเป็นศูนย์กลางของความไว้วางใจและการกำกับดูแลแบบกระจายอำนาจ