1. ভূমিকা

প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) হল বিটকয়ন এবং ইথেরিয়ামের মতো প্রধান ক্রিপ্টোকারেন্সিগুলোর জন্য মৌলিক ঐক্যমত্য প্রক্রিয়া, যা লেনদেন যাচাই এবং নতুন ব্লক তৈরির জন্য গণনামূলক প্রচেষ্টার প্রয়োজনীয়তার মাধ্যমে ব্লকচেইনকে সুরক্ষিত করে। তবে, মাইনিং থেকে বিশাল আর্থিক পুরস্কার বিশেষায়িত হার্ডওয়্যারের দৌড়ের সৃষ্টি করেছে, প্রাথমিকভাবে অ্যাপ্লিকেশন-নির্দিষ্ট ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (ASIC)। এর ফলে মাইনিং কেন্দ্রীকরণ হয়েছে, যেখানে কয়েকটি সত্তা যাদের ব্যয়বহুল, কাস্টম ASIC-এর প্রবেশাধিকার রয়েছে তারা নেটওয়ার্কের হ্যাশিং শক্তির একটি অসম অংশ নিয়ন্ত্রণ করে, যা ব্লকচেইন প্রযুক্তির বিকেন্দ্রীকৃত আদর্শকে ক্ষুণ্ণ করছে। হ্যাশকোর একটি প্যারাডাইম শিফট প্রস্তাব করে: PoW-কে ASIC-প্রতিরোধী করার পরিবর্তে, এটি সাধারণ-উদ্দেশ্য প্রসেসর (GPP)-কে ডি ফ্যাক্টো ASIC-এ পরিণত করে।

2. ASIC কেন্দ্রীকরণ সমস্যা

মূল সমস্যাটি অর্থনৈতিক এবং প্রবেশাধিকার-ভিত্তিক। ASIC উন্নয়ন মূলধন-নিবিড়, সময়সাপেক্ষ এবং প্রায়শই কয়েকটি নির্মাতার দ্বারা গোপনীয়তায় আবৃত থাকে। এটি প্রবেশের উচ্চ বাধা সৃষ্টি করে, মাইনিং শক্তি কেন্দ্রীভূত করে এবং ৫১% আক্রমণের ঝুঁকি বাড়ায়। বেশিরভাগ ব্যবহারকারীর জন্য, প্রতিযোগিতামূলক ASIC ক্রয় ও পরিচালনা করা অবাস্তব, যার ফলে বৃহৎ ক্রিপ্টোকারেন্সি ব্যবহারকারী ভিত্তি এবং প্রকৃত মাইনারের ছোট পুলের মধ্যে ব্যবধান তৈরি হয়। এই কেন্দ্রীকরণ নেটওয়ার্ক নিরাপত্তা এবং বিকেন্দ্রীকরণের জন্য একটি পদ্ধতিগত ঝুঁকি তৈরি করে।

মূল সমস্যা মেট্রিক্স

প্রবেশে বাধা: প্রতিযোগিতামূলক ASIC-এর জন্য উচ্চ মূলধন ব্যয়।

মাইনার-থেকে-ব্যবহারকারী অনুপাত: অসমভাবে কম সংখ্যক মাইনার।

নিরাপত্তা ঝুঁকি: সমন্বিত আক্রমণের প্রতি বৃদ্ধিপ্রাপ্ত সংবেদনশীলতা।

3. হ্যাশকোর ডিজাইন দর্শন

হ্যাশকোর ঐতিহ্যগত সমস্যাটিকে উল্টে দেয়। একটি PoW ফাংশন ডিজাইন করার পর অন্যরা এর জন্য ASIC তৈরি করার পরিবর্তে, হ্যাশকোর এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যে সবার কাছে ইতিমধ্যে বিদ্যমান হার্ডওয়্যার—সাধারণ-উদ্দেশ্য প্রসেসর (যেমন, x86, ARM CPU)—এই কাজের জন্য সর্বোত্তম দক্ষ হার্ডওয়্যার।

3.1. বিপরীত বেঞ্চমার্কিং

এটি হল মৌলিক ধারণা। ইন্টেল এবং AMD-এর মতো চিপ ডিজাইনাররা তাদের CPU-কে স্ট্যান্ডার্ড বেঞ্চমার্ক স্যুট (যেমন, SPEC CPU 2017)-এ ভালো পারফর্ম করার জন্য বিলিয়ন বিলিয়ন ডলার ব্যয় করে, যা বাস্তব-বিশ্বের বিভিন্ন গণনামূলক ওয়ার্কলোডের প্রতিনিধিত্ব করে। হ্যাশকোর এই সুবিধাটি কাজে লাগায় এই বেঞ্চমার্ক ওয়ার্কলোডগুলোর অনুকরণ করে ছদ্ম-এলোমেলোভাবে তৈরি "উইজেট" থেকে তার PoW ফাংশন তৈরি করার মাধ্যমে। সুতরাং, SPEC-এর জন্য অপ্টিমাইজ করা একটি CPU, ডিজাইন অনুসারে, হ্যাশকোরের জন্যও অপ্টিমাইজ করা।

3.2. উইজেট-ভিত্তিক আর্কিটেকচার

হ্যাশকোর ফাংশন SHA-256-এর মতো একটি স্থির হ্যাশ নয়। এটি রানটাইমে গণনামূলক "উইজেট"-এর একটি গতিশীলভাবে একত্রিত ক্রম। প্রতিটি উইজেট সাধারণ-উদ্দেশ্য প্রসেসর নির্দেশাবলীর একটি ক্রম কার্যকর করে যা মূল গণনামূলক সম্পদ (ALU, FPU, ক্যাশে, মেমরি ব্যান্ডউইথ)-কে চাপ দিতে ডিজাইন করা হয়েছে। উইজেটগুলোর নির্দিষ্ট সংমিশ্রণ এবং ক্রম ব্লক হেডার ইনপুটের ভিত্তিতে ছদ্ম-এলোমেলোভাবে নির্ধারিত হয়, যা নিশ্চিত করে যে ওয়ার্কলোডটি হার্ডওয়্যারে পূর্ব-গণনা বা তুচ্ছভাবে অপ্টিমাইজ করা যাবে না।

মূল অন্তর্দৃষ্টি

  • গণতন্ত্রীকরণ: বিদ্যমান ভোক্তা হার্ডওয়্যারকে প্রতিযোগিতামূলক মাইনিং সরঞ্জামে পরিণত করে।
  • সুবিধাভোগী অপ্টিমাইজেশন: CPU গবেষণা ও উন্নয়নে বিলিয়ন বিলিয়ন ডলারের সুবিধা গ্রহণ করে।
  • গতিশীল প্রতিরক্ষা: রানটাইম উইজেট জেনারেশন স্থির হার্ডওয়্যার অপ্টিমাইজেশনকে ব্যাহত করে।

4. প্রযুক্তিগত বাস্তবায়ন ও নিরাপত্তা

4.1. সংঘর্ষ প্রতিরোধের প্রমাণ

কাগজটি একটি আনুষ্ঠানিক প্রমাণ দেয় যে, উইজেট বাস্তবায়ন নির্বিশেষে হ্যাশকোর সংঘর্ষ-প্রতিরোধী, শর্ত থাকে যে উইজেট আউটপুটগুলোর সমন্বয়কারী অন্তর্নিহিত আদিম ফাংশনটি নিজেই সংঘর্ষ-প্রতিরোধী। নিরাপত্তা এই ক্রিপ্টোগ্রাফিক আদিম ফাংশন (যেমন, একটি মার্কেল-ড্যামগার্ড নির্মাণ)-এর নিরাপত্তায় হ্রাস পায়। ছদ্ম-এলোমেলো উইজেট জেনারেশন সামগ্রিক ফাংশনের আউটপুটকে অপ্রত্যাশিত এবং নিরাপদ রাখে।

4.2. গাণিতিক ভিত্তি

PoW-কে একটি ননস $n$ খুঁজে বের করার মতো ধারণা করা যেতে পারে যাতে: $$\text{HashCore}(\text{BlockHeader}, n) < \text{Target}$$ যেখানে $\text{HashCore}(H, n)$ হিসাবে গণনা করা হয়: $$F( W_1( H || n || s_1), W_2( H || n || s_2), ..., W_k( H || n || s_k) )$$ এখানে, $H$ হল ব্লক হেডার, $n$ হল ননস, $s_i$ হল $H$ এবং $n$ থেকে ছদ্ম-এলোমেলোভাবে প্রাপ্ত বীজ, $W_i$ হল উইজেট ফাংশন, এবং $F$ হল একটি সংঘর্ষ-প্রতিরোধী সমন্বয় ফাংশন (হ্যাশের মতো)। উইজেট ক্রম এবং প্যারামিটারগুলি একটি জেনারেটর ফাংশন $G(H, n)$ দ্বারা নির্ধারিত হয়।

5. বিশ্লেষণ ও প্রভাব

শিল্প বিশ্লেষকের দৃষ্টিকোণ

5.1. মূল অন্তর্দৃষ্টি

হ্যাশকোর শুধু আরেকটি "ASIC-প্রতিরোধী" অ্যালগরিদম নয়; এটি বিদ্যমান হার্ডওয়্যার ইকোসিস্টেমের একটি কৌশলগত সহ-অধিগ্রহণ। প্রকৃত প্রতিভা হল এই স্বীকৃতি যে ট্রিলিয়ন ডলারের সেমিকন্ডাক্টর শিল্প ইতিমধ্যে নির্দিষ্ট শ্রেণীর সমস্যার জন্য নিখুঁত "ASIC" তৈরি করেছে—CPU। ইথেরিয়ামের ইথ্যাশের মতো প্রকল্পগুলি ASIC প্রতিরোধের জন্য মেমরি-হার্ডনেসের লক্ষ্য রেখেছিল, কিন্তু শেষ পর্যন্ত ইথ্যাশ ASIC-এর বিকাশ দ্বারা প্রমাণিত হয়েছে, এটি একটি বিলম্ব কৌশল। হ্যাশকোরের পদ্ধতি আরও মৌলিক: এটি PoW-এর অর্থনৈতিক প্রণোদনাকে বৈশ্বিক হার্ডওয়্যার উৎপাদনের অর্থনৈতিক বাস্তবতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ করে। এটি বিকেন্দ্রীকরণকে একটি ডিফল্ট বৈশিষ্ট্যে পরিণত করে, রক্ষা করার জন্য একটি ভঙ্গুর লক্ষ্য নয়।

5.2. যৌক্তিক প্রবাহ

যুক্তিটি আকর্ষণীয়ভাবে সরল: ১) সমস্যা চিহ্নিত করুন (ASIC-চালিত কেন্দ্রীকরণ)। ২) মূল কারণ নির্ণয় করুন (PoW ফাংশনগুলি সাধারণ CPU ওয়ার্কলোডের মতো নয়)। ৩) সমাধান স্থানকে উল্টে দিন: আপনি যদি ASIC নির্মাতাদের হারাতে না পারেন, তবে তাদের আপনার জন্য কাজ করান। PoW-কে "CPU ইতিমধ্যে যা ভালো করে" হিসাবে সংজ্ঞায়িত করে, আপনি ইন্টেল, AMD এবং ARM-এর থেকে অবিচ্ছিন্ন, বিশাল গবেষণা ও উন্নয়ন বিনিয়োগের সুবিধা গ্রহণ করেন। এটি বিশেষীকরণের জন্য একটি চলমান লক্ষ্য তৈরি করে; কেউ আজকের উইজেট মিশ্রণের জন্য একটি স্থির সার্কিট ডিজাইন করার সময়, পরবর্তী ব্লকের ছদ্ম-এলোমেলো জেনারেশন একটি ভিন্ন CPU সাবসিস্টেমের উপর জোর দিতে পারে। এই গতিশীল জটিলতা অন্যান্য ক্ষেত্রের ধারণাগুলির প্রতিফলন ঘটায়, যেমন নির্দিষ্ট হার্ডওয়্যারের সাথে অতিমাত্রায় ফিটিং প্রতিরোধ করার জন্য কিছু নিউরাল নেটওয়ার্ক প্রুনিং কৌশলে এলোমেলো আর্কিটেকচার।

5.3. শক্তি ও দুর্বলতা

শক্তি:

  • সত্যিকারের প্রবেশাধিকার: মাইনিং বাধাকে একটি স্ট্যান্ডার্ড ল্যাপটপ বা ডেস্কটপের মূল্যে নামিয়ে আনে, সম্ভাব্যভাবে বিলিয়ন বিলিয়ন ডিভাইসকে অর্থপূর্ণভাবে অংশগ্রহণ করতে সক্ষম করে।
  • টেকসই বিকেন্দ্রীকরণ: মাইনিং বণ্টনকে ডিভাইস মালিকানা বণ্টনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ করে।
  • ভবিষ্যৎ-প্রমাণীকরণ: ভবিষ্যতের দশকগুলোর CPU স্থাপত্যিক উন্নতি (আরও কোর, নতুন নির্দেশাবলী, উন্নত ক্যাশে) থেকে স্বয়ংক্রিয়ভাবে উপকৃত হয়।
  • শক্তি বৈচিত্র্য: একক ASIC খামারের চেয়ে আরও দক্ষতার সাথে ডেটা সেন্টার এবং ব্যক্তিগত ডিভাইসে বিদ্যমান নিষ্ক্রিয় কম্পিউট চক্র ব্যবহার করতে পারে।
গুরুত্বপূর্ণ দুর্বলতা:
  • পারফরম্যান্স ব্যবধান: একটি স্থির কাজের জন্য একটি GPP সর্বদা উদ্দেশ্য-নির্মিত ASIC-এর চেয়ে পরমভাবে কম দক্ষ হবে। প্রশ্ন হল ডলার প্রতি পারফরম্যান্স এবং প্রবেশাধিকার বিনিময়টি এর মূল্যবান কিনা। প্রাথমিক হ্যাশ রেট বর্তমান ASIC নেটওয়ার্কের চেয়ে বহুগুণ কম হবে, যার জন্য নিরাপত্তার জন্য একটি উল্লেখযোগ্য সম্প্রদায়ের সমর্থন এবং একটি নতুন অর্থনৈতিক মডেল প্রয়োজন হবে।
  • নতুন কেন্দ্রীকরণ ভেক্টর: ঝুঁকি ASIC মালিকানা থেকে ক্লাউড কম্পিউটিং সম্পদ (AWS, Google Cloud) নিয়ন্ত্রণে স্থানান্তরিত হয়। একটি দূষিত অভিনেতা স্বল্পমেয়াদী আক্রমণের জন্য সস্তায় বিশাল CPU খামার ভাড়া নিতে পারে, মূলধন-নিবিড় ASIC-এর সাথে এটি কম সম্ভাব্য সমস্যা।
  • বাস্তবায়ন জটিলতা ও যাচাইকরণ: একটি গতিশীলভাবে উৎপন্ন, জটিল ওয়ার্কলোড দুর্বলতা বা ঐক্যমত্য বাগ প্রবর্তন না করে বিভিন্ন নোড জুড়ে সঠিকভাবে বাস্তবায়ন এবং যাচাই করা কঠিন। SHA-256-এর মার্জিত সরলতার সাথে এটির তুলনা করুন।
  • অন্যান্য হার্ডওয়্যারকে অবহেলা করে: GPU, যা ব্যাপকভাবে প্রচলিত এবং শক্তিশালী, প্রাথমিক লক্ষ্য নয়। GPU ওয়ার্কলোডের জন্য অপ্টিমাইজ করা একটি হ্যাশকোর বৈকল্পিক উদ্ভূত হতে পারে, বিশেষীকরণ চক্র পুনরায় শুরু করে।

5.4. কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি

ব্লকচেইন স্থপতি এবং ক্রিপ্টো-অর্থনীতিবিদদের জন্য, হ্যাশকোর একটি বাধ্যতামূলক চিন্তার পরীক্ষা। এটি "কাজের মাধ্যমে নিরাপত্তা" আসলে কী বোঝায় তার পুনর্মূল্যায়ন বাধ্য করে। এটি কি প্রতি সেকেন্ডে কাঁচা, পরম হ্যাশ সম্পর্কে, নাকি সেই হ্যাশিং শক্তির বণ্টন সম্পর্কে? সেন্সরশিপ প্রতিরোধের জন্য পরেরটি যুক্তিযুক্তভাবে আরও গুরুত্বপূর্ণ।

সুপারিশ:

  1. সংকর পদ্ধতি: নতুন ব্লকচেইনগুলিকে সর্বাধিক বিকেন্দ্রীকৃত মাইনার বেস বুটস্ট্র্যাপ করার জন্য চালু করার সময় হ্যাশকোর-এর মতো PoW গুরুত্ব সহকারে বিবেচনা করা উচিত, সম্ভাব্যভাবে পরে অন্যান্য প্রক্রিয়ার (যেমন, প্রুফ-অফ-স্টেক, PoS) সাথে রূপান্তর বা সমন্বয় করা।
  2. ক্লাউড ঝুঁকি প্রশমিত করুন: প্রোটোকল ডিজাইনগুলিতে স্বল্পমেয়াদী ভাড়া আক্রমণের জন্য নিরুৎসাহিত করার ব্যবস্থা অন্তর্ভুক্ত করতে হবে, যেমন দীর্ঘ ইপক সময় বা বন্ডিং প্রয়োজনীয়তা, প্রাথমিক PoS সিস্টেমে "নাথিং-অ্যাট-স্টেক" সমস্যা থেকে শিক্ষা নিয়ে।
  3. মানকীকরণ ও নিরীক্ষণ: ক্রিপ্টো সম্প্রদায়ের উচিত উইজেট লাইব্রেরি এবং জেনারেশন ফাংশনকে সমালোচনামূলক নিরাপত্তা উপাদান হিসাবে বিবেচনা করা, ক্রিপ্টোগ্রাফিক আদিম ফাংশনগুলির মতো একই কঠোর নিরীক্ষণের অধীন করা।
  4. অর্থনৈতিক মডেলিং: নতুন টোকেনোমিক মডেল প্রয়োজন যেখানে নিরাপত্তা নিম্ন-শক্তির মাইনারের একটি বিচ্ছুরিত বেস থেকে উদ্ভূত হয় কেন্দ্রীভূত মূলধন থেকে নয়। এর মধ্যে ব্লক পুরস্কার এবং লেনদেন ফি বণ্টন পুনর্বিবেচনা জড়িত থাকতে পারে।
সারমর্মে, হ্যাশকোর SHA-256-এর জন্য একটি সরাসরি প্রতিস্থাপনের চেয়ে কম এবং অনুমতিহীন, সত্যিকার অর্থে বিকেন্দ্রীকৃত নেটওয়ার্কের পরবর্তী প্রজন্মের জন্য একটি মৌলিক দর্শনের বেশি। এর সাফল্য শুধু প্রযুক্তিগত মার্জিততার উপর নির্ভর করে না, বরং আরও স্থিতিস্থাপক এবং ন্যায়সঙ্গত মাইনিং ইকোসিস্টেম গড়ে তুলতে এর সক্ষমতার উপর নির্ভর করে।

6. ভবিষ্যতের প্রয়োগ ও দিকনির্দেশনা

হ্যাশকোরের পিছনের নীতিগুলি ক্রিপ্টোকারেন্সি মাইনিংয়ের বাইরেও প্রসারিত।

  • বিকেন্দ্রীকৃত শারীরিক অবকাঠামো নেটওয়ার্ক (DePIN): হ্যাশকোর এমন নেটওয়ার্ক সুরক্ষিত করতে পারে যা সাধারণ-উদ্দেশ্য কম্পিউট সম্পদ ভাগ করার জন্য প্রণোদনা দেয় (যেমন, রেন্ডারিং, বৈজ্ঞানিক কম্পিউটিং), যেখানে কাজটি নিজেই উপযোগী এবং PoW নেটওয়ার্ককে সুরক্ষিত করে।
  • অভিযোজিত প্রুফ-অফ-ইউজফুল-ওয়ার্ক: উইজেটগুলিকে যাচাইযোগ্য উপযোগী গণনা (যেমন, প্রোটিন ফোল্ডিং, গাণিতিক সমস্যা সমাধান) সম্পাদন করার জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে চেইন সুরক্ষিত করার একটি উপজাত হিসাবে, "প্রুফ-অফ-ইউজফুল-ওয়ার্ক"-এর দৃষ্টিভঙ্গির দিকে এগিয়ে যাওয়া।
  • বহু-স্থাপত্য সমর্থন: ভবিষ্যতের সংস্করণগুলিতে বিভিন্ন প্রচলিত স্থাপত্যের জন্য অপ্টিমাইজ করা উইজেট স্যুট অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে (মোবাইলের জন্য ARM, উদীয়মান IoT-এর জন্য RISC-V), একটি বৈচিত্র্যময় কিন্তু ন্যায্য মাইনিং ল্যান্ডস্কেপ তৈরি করে।
  • জিরো-নলেজ প্রুফের সাথে একীকরণ: কিছু উইজেট ক্রমের জটিল, অ-সমান্তরালযোগ্য প্রকৃতি zk-SNARK-এর সাথে একত্রে কাজে লাগানো যেতে পারে সম্পন্ন কাজের কমপ্যাক্ট প্রুফ তৈরি করতে, হালকা ক্লায়েন্টদের জন্য হালকা যাচাইকরণ সক্ষম করতে।
প্রধান চ্যালেঞ্জ হল জটিলতা, নিরাপত্তা এবং যাচাইযোগ্যতার মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখা। ভবিষ্যত "বেঞ্চমার্ক-অনুপ্রাণিত" উইজেটগুলির মানসম্মত, ভালোভাবে নিরীক্ষিত লাইব্রেরি তৈরি করার মধ্যে রয়েছে যা নতুন ব্লকচেইন প্রকল্পগুলি দ্বারা নিরাপদে গৃহীত হতে পারে।

7. তথ্যসূত্র

  1. Georghiades, Y., Flolid, S., & Vishwanath, S. (Year). HashCore: Proof-of-Work Functions for General Purpose Processors. [Conference or Journal Name].
  2. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
  3. Back, A. (2002). Hashcash - A Denial of Service Counter-Measure.
  4. SPEC CPU 2017. Standard Performance Evaluation Corporation. https://www.spec.org/cpu2017/
  5. Buterin, V. (2013). Ethereum White Paper: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform.
  6. Dwork, C., & Naor, M. (1992). Pricing via Processing or Combatting Junk Mail. CRYPTO '92.
  7. Zhu, J., et al. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks. ICCV 2017. (CycleGAN as an example of a framework designed for a general problem domain, akin to HashCore's design for general hardware).