4. Proof-of-Work

ในการสร้าง Timestamp Server แบบกระจายศูนย์บนพื้นฐานแบบ peer to peer เราจำเป็นต้องใช้ระบบ Proof-of-Work (PoW) ที่คล้ายกับ Hashcash ของ Adam Back [6] แทนที่จะใช้วิธีการแบบเดิม ๆ อย่างการประกาศในหนังสือพิมพ์หรือ Usenet โดย PoW ใช้ในการตรวจสอบค่าที่มาจากกระบวนการ hash เช่น SHA-256 แล้ว ผลลัพธ์ที่ได้ (Hash) จะขึ้นต้นด้วยเลขศูนย์จำนวนหนึ่ง โดยที่ work (ประมาณว่าพลังประมวลผล) ที่ต้องใช้จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามจำนวนเลขศูนย์ที่ต้องการ และสามารถตรวจสอบได้โดยการรัน Hash เพียงครั้งเดียว

ซึ่งสำหรับ timestamp network ของเรานั้น เราใช้ PoW โดยการเพิ่มค่า Nonce ในบล็อกไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะพบค่าที่ทำให้ Hash ของบล็อกนั้นมีเลขศูนย์ตามที่กำหนด และเมื่อใช้กำลังประมวลผลของ CPU ไปกับการทำ PoW จนสำเร็จแล้ว บล็อกจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ หากไม่มีการทำงานซ้ำใหม่ เนื่องจากบล็อกที่สร้างขึ้นภายหลังจะเชื่อมโยงกับบล็อกก่อนหน้า การเปลี่ยนแปลงบล็อกใด ๆ จะต้องทำ PoW ของบล็อกนั้นและบล็อกที่ตามมาใหม่ทั้งหมด

 https://image.nostr.build/c039ef4ca6833cb1ecee65ac5991df2406be9b7e490b86b3b19f94f267767182.png 

นอกจากนี้ PoW ยังช่วยแก้ปัญหาของเสียงส่วนมากที่มาตัดสินใจในระบบนี้ เพราะหากเสียงข้างมากอ้างอิงจากหลักการหนึ่ง IP หนึ่งเสียง ใครก็ตามที่สามารถสร้าง IP ได้จำนวนมากก็จะสามารถควบคุมระบบได้ จึงใช้หลักการหนึ่ง CPU หนึ่งเสียงแทน การตัดสินใจของเสียงข้างมากจะแสดงด้วย Chain ที่ยาวที่สุด ซึ่งบ่งบอกถึงความพยายามในการคำนวณ (Proof-of-Work) ที่มากที่สุด หาก Node ที่ซื่อสัตย์ (Honest nodes) มีกำลังประมวลผลของ CPU ส่วนใหญ่อยู่ในการควบคุม Honest Chain ก็จะเติบโตเร็วที่สุดและแซงหน้า Chain อื่น ๆ ได้ ผู้โจมตีที่ต้องการแก้ไขบล็อกในอดีตจะต้องทำ Proof-of-Work ของบล็อกนั้นและบล็อกที่ตามมาใหม่ทั้งหมด และต้องทำงานให้เร็วกว่า Honest Node ด้วย ซึ่งโอกาสที่ผู้โจมตีจะตามทันนั้นจะลดลงแบบทวีคูณเมื่อมีการเพิ่มบล็อกมากขึ้น 

เพื่อชดเชยความเร็วของฮาร์ดแวร์ที่เพิ่มขึ้นและความสนใจในการรัน Node ที่ผันผวน ระดับความยากของ Proof-of-Work จะถูกกำหนดโดยค่าเฉลี่ย โดยตั้งเป้าไว้ที่จำนวนบล็อกเฉลี่ยต่อชั่วโมง หากสร้างบล็อกได้เร็วเกินไป ระดับความยากก็จะเพิ่มขึ้น

[6] A. Back, "Hashcash - a denial of service counter-measure,"
http://www.hashcash.org/papers/hashcash.pdf , 2002.

#siamstr