อธิบายการรักษาความปลอดภัยหลักฐานการทำงาน

Proof of Work (PoW) คือกลไกฉันทามติที่ใช้ในเครือข่ายบล็อกเชน เพื่อให้แน่ใจว่าผู้เข้าร่วมทุกคนเห็นด้วยกับสถานะของบัญชีแยกประเภทแบบกระจายศูนย์ กลไกนี้ได้รับความนิยมครั้งแรกโดย Bitcoin ซึ่งใช้ PoW เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมและสร้างบล็อกใหม่ในลักษณะกระจายศูนย์

แนวคิดของ Proof of Work กำหนดให้ผู้เข้าร่วม ซึ่งมักเรียกว่านักขุด ต้องแก้ปริศนาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน ปริศนาเหล่านี้ยากต่อการแก้ แต่ตรวจสอบได้ง่าย นักขุดคนแรกที่ไขปริศนาได้จะได้รับสิทธิ์ในการเพิ่มบล็อกใหม่ลงในบล็อกเชน พร้อมกับรางวัลเป็นสกุลเงินดิจิทัล

กระบวนการนี้ประกอบด้วย:

• การแฮช: นักขุดใช้พลังการประมวลผลเพื่อแฮชข้อมูลอินพุตซ้ำๆ จนกว่าจะพบค่าแฮชที่มีคุณสมบัติเฉพาะ (เช่น จำนวนศูนย์นำหน้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า)
• การค้นพบ Nonce: Nonce คือตัวเลขสุ่มที่นักขุดจะปรับเพื่อให้ได้ผลลัพธ์แฮชที่ถูกต้อง
• การตรวจสอบความถูกต้องของบล็อก: เมื่อพบแฮชที่ถูกต้อง บล็อกจะถูกส่งไปยังเครือข่าย โหนดอื่นๆ จะตรวจสอบความถูกต้องโดยการคำนวณแฮชใหม่ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายต่ำมากเมื่อเทียบกับการขุดครั้งแรก

PoW มีบทบาทสำคัญในการป้องกันกิจกรรมที่เป็นอันตราย ระบบนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสร้างรายการปลอมแปลงจะมีต้นทุนสูง เนื่องจากต้องใช้การประมวลผลเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของบล็อก กลไกนี้สร้างแรงจูงใจให้มีส่วนร่วมอย่างซื่อสัตย์ เนื่องจากต้นทุนของพฤติกรรมที่ไม่เหมาะสมนั้นสูงกว่าผลตอบแทนที่อาจได้รับ

กระบวนการนี้ใช้พลังงานอย่างสิ้นเปลืองและมักถูกวิพากษ์วิจารณ์ถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานนี้เป็นสิ่งที่ทำให้ PoW ปลอดภัย กลไกนี้ก่อให้เกิดต้นทุนที่จับต้องได้ในการสร้างบล็อก ซึ่งเป็นรากฐานของความสมบูรณ์ของระบบบล็อกเชนที่ไม่ต้องขออนุญาต เช่น Bitcoin และ Litecoin

ในระดับแนวคิด ความปลอดภัยของ Proof of Work มีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องการยับยั้งทางเศรษฐกิจและความพยายามในการคำนวณ ระบบนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงส่วนใดส่วนหนึ่งของบล็อกเชนแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายและความพยายามมหาศาล

คุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่สำคัญประกอบด้วย:

• บัญชีแยกประเภทที่ไม่เปลี่ยนแปลง: แต่ละบล็อกประกอบด้วยแฮชของบล็อกก่อนหน้า ก่อตัวเป็นเชน การเปลี่ยนแปลงบล็อกจะต้องเปลี่ยนแปลงบล็อกถัดไปทั้งหมด ซึ่งจำเป็นต้องทำ Proof of Work สำหรับแต่ละบล็อกใหม่
• ข้อกำหนดการควบคุมเสียงข้างมาก: การโจมตีบล็อกเชน PoW ที่ประสบความสำเร็จจะต้องใช้พลังแฮชของเครือข่ายมากกว่า 50% (การโจมตี 51%) การจัดหาและใช้งานฮาร์ดแวร์ที่จำเป็นทำให้เรื่องนี้เป็นอุปสรรคทางการเงินและโลจิสติกส์สำหรับผู้โจมตีส่วนใหญ่
• การปรับความยากในการขุด: บิตคอยน์และเครือข่ายที่คล้ายคลึงกันจะปรับระดับความยากของปริศนาโดยอัตโนมัติเพื่อรักษาเวลาบล็อกให้คงที่ เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราแฮชที่เพิ่มขึ้นจะไม่ส่งผลกระทบต่อความปลอดภัย

ความปลอดภัยผ่าน Proof of Work ไม่ได้เกี่ยวกับการทำให้การสร้างบล็อกเป็นไปไม่ได้ แต่เป็นการทำให้การกระทำที่ไม่สุจริตมีค่าใช้จ่ายสูงมาก ขณะที่นักขุดแข่งขันกันไขปริศนาการเข้ารหัส กระบวนการนี้จะเปลี่ยนพลังงานให้เป็นความปลอดภัย การใช้จ่ายนี้ ทั้งทรัพยากรฮาร์ดแวร์และไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งการปลอมแปลงที่แข็งแกร่ง

ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจาก PoW มีความเท่าเทียมกันในการมีส่วนร่วม (ใครก็ตามที่มีพลังการประมวลผลเพียงพอก็สามารถขุดได้) จึงทำให้การควบคุมกระจายอำนาจ ซึ่งจะขจัดจุดล้มเหลวส่วนกลาง ลดความเสี่ยงต่อการถูกเซ็นเซอร์หรือถูกควบคุม

ปัจจัยป้องกันอีกประการหนึ่งคือความโปร่งใสของบล็อกเชน ผู้เข้าร่วมทุกคนจะมองเห็นการเปลี่ยนแปลงใดๆ และจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงนั้นทันทีหากพบความคลาดเคลื่อน ลักษณะสาธารณะของบล็อกเชนทำให้ทุกคนสามารถตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมและบล็อกได้ ซึ่งช่วยเสริมสร้างความสมบูรณ์ของบล็อก

นักขุดได้รับแรงจูงใจทางเศรษฐกิจให้ดำเนินการอย่างซื่อสัตย์ พวกเขาลงทุนด้านอุปกรณ์ขุดและพลังงาน การโกงหรือพยายามฉ้อโกงอาจส่งผลให้เกิดความสูญเสีย ซึ่งเป็นการประสานผลประโยชน์ส่วนตนเข้ากับความปลอดภัยของเครือข่าย

แม้จะได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการรักษาความปลอดภัยให้กับระบบบล็อกเชน แต่ Proof of Work ก็ยังมีข้อวิพากษ์วิจารณ์อยู่บ้าง ข้อจำกัดของเทคโนโลยีนี้แบ่งออกเป็นหลายประเภท ตั้งแต่ปัญหาสิ่งแวดล้อมไปจนถึงความเสี่ยงด้านประสิทธิภาพและการรวมศูนย์

1. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: ข้อวิพากษ์วิจารณ์หลักของ PoW คือการใช้พลังงานมหาศาล การขุดคริปโทเคอร์เรนซีอย่าง Bitcoin ต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก ซึ่งนำไปสู่การปล่อยก๊าซคาร์บอนที่ก่อให้เกิดความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายของ Bitcoin สามารถใช้พลังงานได้มากพอๆ กับประเทศเล็กๆ บางประเทศ ส่งผลให้เกิดการเรียกร้องให้มีทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เช่น Proof of Stake (PoS)

2. การรวมศูนย์การขุด: แม้ว่า PoW จะถูกออกแบบมาเพื่อส่งเสริมการกระจายอำนาจ แต่ในทางปฏิบัติ การขุดกลับกระจุกตัวอยู่ในการดำเนินงานขนาดใหญ่หรือกลุ่มเหมือง หน่วยงานเหล่านี้สามารถจัดหาเครื่องขุด ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) ขั้นสูงและการเข้าถึงไฟฟ้าราคาถูกได้ ซึ่งเหนือกว่าผู้ขุดอิสระรายย่อย สิ่งนี้บั่นทอนความเป็นประชาธิปไตยและความปลอดภัยของเครือข่าย

3. อุปสรรคสูงในการเข้าสู่ตลาด: การเข้าร่วมการขุด PoW อย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยการลงทุนล่วงหน้าจำนวนมากในอุปกรณ์เฉพาะทางและการเข้าถึงพลังงานต้นทุนต่ำ ส่งผลให้ PoW มักเอื้อประโยชน์ต่อบุคคลหรือนิติบุคคลที่มีเงินทุนจำนวนมาก ซึ่งเป็นการจำกัดการมีส่วนร่วมในกระบวนการฉันทามติในวงกว้าง