Proof of Work (PoW) คือโปรโตคอลที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อป้องกันการโจมตีที่มุ่งทำให้ระบบทำงานไม่ได้ และป้องกันข้อความขยะที่ส่งมาทางอีเมลหรือที่เรียกกันว่าสแปม โปรโตคอล Proof of Work มีจุดกำเนิดจากบทความปี 1993 ของผู้เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ Cynthia Dwork และ Moni Naor และเข้าสู่แวดวงวิชาการอย่างเป็นทางการในปี 1999 ด้วยผลงานของนักวิจัยชื่อ Markus Jakobsson และ Ari Juels
ระหว่างที่ PoW ถูกพัฒนาขึ้นในยุค 90 พื้นที่การใช้งานที่พบบ่อยที่สุดคือการสกัดความพยายามทำให้ระบบคอมพิวเตอร์ใช้การไม่ได้ โดยเฉพาะการโจมตีแบบ DDoS (Denial of Service) เช่นเดียวกัน โปรโตคอล Proof of Work ยังถูกใช้ป้องกันสแปมด้วย ต่อมาในวันที่ 31 ตุลาคม 2008 ใน Bitcoin whitepaper ที่เผยแพร่โดยบุคคลหรือกลุ่มบุคคลนามว่า Satoshi Nakamoto มันได้ปรากฏขึ้นในรูปแบบที่ต่างไปจากการใช้งานเดิม เอกสารชื่อ "Bitcoin: Peer-to-Peer Electronic Cash System" ซึ่งเปิดตัวคริปโตเคอร์เรนซีตัวแรกอย่าง Bitcoin ได้เผยให้เห็นว่าระบบชำระเงินที่เชื่อถือได้และคริปโตเคอร์เรนซีจะดำรงอยู่ได้อย่างไรด้วยโปรโตคอล Proof of Work
Proof of Work ซึ่งอยู่ในหัวข้อที่สี่ของเอกสารดังกล่าว ตอบคำถามว่าทำไมกลไกนี้ถึงถูกใส่ไว้ในโครงสร้างพื้นฐานของ Bitcoin
Proof of Work ทำงานอย่างไร
Bitcoin และคริปโตเคอร์เรนซีอีกหลายตัวคือระบบบล็อกเชนที่ได้รับการปกป้องด้วยเครือข่ายของโหนดแบบกระจายศูนย์ ภารกิจหลักของระบบเหล่านี้คือการทำให้เครือข่ายยั่งยืนและเดินหน้าต่อไปได้ บนเครือข่ายมีผู้ดำเนินการที่เรียกว่านักขุด ซึ่งมีหน้าที่เพิ่มบล็อกใหม่เข้าไปในบล็อกเชน การเพิ่มบล็อกเหล่านี้ทำได้ด้วยการแก้โจทย์คณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน และเพราะโจทย์เหล่านี้แก้ยากมาก จึงต้องใช้หน่วยประมวลผลที่ทรงพลัง
นักขุดคนแรกที่แก้โจทย์ได้และยืนยันธุรกรรมในบล็อกสำเร็จจะกระจายธุรกรรมนั้นออกไปทั่วเครือข่าย พร้อมรับรางวัลเป็นคริปโตตามที่เครือข่ายกำหนด บวกกับค่าธรรมเนียมที่จ่ายมาสำหรับธุรกรรมในบล็อกนั้น ธุรกรรมที่ถูกเผยแพร่บนเครือข่ายและได้รับการยืนยันจากนักขุดจะถูกบันทึกไว้ในระบบบัญชีแยกประเภทแบบกระจายที่เรียกว่าบล็อกเชน ผู้ใช้ทุกคนที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายสามารถดาวน์โหลดสำเนาของบล็อกเชนมาเก็บไว้ และตรวจสอบบล็อกที่ผ่านการยืนยันทั้งหมดได้ด้วยตัวเอง
โปรโตคอล Proof of Work มีข้อดีและข้อเสียอะไรบ้าง?
Proof of Work ซึ่งเป็นโปรโตคอลพื้นฐานและแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมคริปโต ได้สร้างความเปลี่ยนแปลงถอนรากถอนโคนทั้งในเชิงเทคโนโลยีและเศรษฐกิจ ด้วยการทำให้ระบบชำระเงินและสกุลเงินทำงานได้โดยไม่ต้องมีองค์กรกลาง ยกตัวอย่างเช่น พลังประมวลผลถูกใช้เป็นหนึ่งในกลไกสำคัญที่รับประกันความปลอดภัยของข้อมูลบนเครือข่าย ด้วยโปรโตคอล Proof-of-Work การโจมตีเครือข่าย Bitcoin จะสำเร็จได้ก็ต่อเมื่อยึดพลังประมวลผลบนเครือข่ายไว้ได้อย่างน้อย 51 เปอร์เซ็นต์ และเมื่อพิจารณาขนาดของเครือข่าย Bitcoin กับพลังประมวลผล (hashrate) มหาศาลในทุกวันนี้ การโจมตีแบบนั้นแทบไม่มีทางสำเร็จ พลังประมวลผลคือจำนวนครั้งที่หน่วยประมวลผลบนเครือข่ายพยายามคำนวณได้ในหนึ่งวินาที และคิดง่าย ๆ ได้ว่ามันคือพลังในการยืนยันนั่นเอง
แม้เงื่อนไขที่ต้องยึดพลังประมวลผลส่วนใหญ่เพื่อครอบครองเครือข่ายจะถูกมองว่าเป็นข้อดีที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งของ PoW เพราะมันให้ความปลอดภัย แต่ผู้เชี่ยวชาญก็แสดงความกังวลว่ามันอาจนำไปสู่การผูกขาดได้ ข้อได้เปรียบมหาศาลนี้จึงกลายเป็นข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งของ PoW ไปในที่สุด เพราะหน่วยประมวลผลที่ครองสัดส่วนมากที่สุดย่อมมีอำนาจโหวตสูงสุดในเครือข่าย หลักการกระจายศูนย์ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญที่สุดของเครือข่าย Bitcoin จึงย้อนแย้งกับตัวเอง เพราะมีความเสี่ยงที่ผู้แข็งแกร่งจะคว้าอำนาจไปได้อย่างง่ายดาย
เหมืองขุด Bitcoin ที่เปิดดำเนินการอยู่นั้นแทบไม่มีโอกาสยึดพลังประมวลผลของเครือข่ายได้ถึง 51% อย่างไรก็ตาม ในปี 2017 เหมืองขุดที่บริหารโดย Bitmain ผู้ผลิตเครื่องขุด เคยไปถึงระดับ 45% ของพลังประมวลผลบนเครือข่ายมาแล้ว
และเพราะระบบที่วางอยู่บนโปรโตคอล PoW ต้องใช้พลังประมวลผลสูง มันจึงนำไปสู่การใช้พลังงานอย่างเข้มข้นมาก สถานการณ์นี้ก่อให้เกิดทั้งต้นทุนที่สูงและการใช้ทรัพยากรพลังงานอย่างไม่รับผิดชอบ