الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) در بلاک چین و ارز دیجیتال چیست؟

2


تاریخ انتشار : ۱۴۰۱/۱۰/۲۴

آخرین بروزرسانی : ۱۴۰۱/۱۰/۲۴

الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) در بلاک چین و ارز دیجیتال چیست؟

حدود 5 دقیقه

حلیه آقامیری

اثبات سهام یا Proof Of Stake یک الگوریتم اجماع بهینه و کم‌مصرف است که در نسل سوم بلاک چین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مکانیزم اجماع اثبات سهام که به طور خلاصه PoS نیز گفته می‌شود، برای از بین بردن مشکلات اولین الگوریتم اجماع ظهور کرد. تا انتهای این مقاله درباره اثبات سهام و تفاوت آن با اثبات کار صحبت خواهیم کرد.

مقدمه‌ای بر مکانیزم اثبات سهام (PoS)

خالق اولین رمز ارز، به دلایل مختلف نحوه استخراج آن را به گونه‌ای طراحی کرد تا به مرور زمان سخت‌تر و دشوارتر شود. از چند سال قبل، دیگر ماین کردن BTC با کامپیوترهای خانگی عادی امکان‌پذیر نیست و به این منظور به دستگاه‌های ماینر مخصوص با توان پردازشی بسیار بالا، و البته مصرف برق فوق‌العاده زیاد، نیاز داریم. این نحوه کار انتقادات زیادی داشت، به طوری که سبب شد در بلاک چین‌های جدید نظیر کاردانو شاهد استفاده از الگوریتم اثبات سهام یا همان PoS به عنوان ورژن بهبود یافته اولین مکانیزم اجماع رمز ارزها باشیم.

امنیت بیت کوین، اتریوم و دیگر بلاک چین‌های بزرگ متکی بر PoW مثال‌زدنی و بی‌نظیر است، اما این امنیت مصرف بالای انرژی و آسیب‌ به محیط‌‌زیست را در پی داشته است. همین موضوع، یعنی مصرف بالای برق ماینرها و آلودگی محیطی، از جمله دلایل مخالفت تعداد زیادی از دولت‌ها، نهادها و افراد با ارزهای دیجیتال محسوب می‌شود. این مشکل با راه‌اندازی یک سیستم مبتنی بر الگوریتم اجماع اثبات سهام از بین خواهد رفت.

از طرفی دیگر، نیاز به خرید اسیک ماینرهای گران قیمت (برای استخراج بیت کوین) یا کارت‌های گرافیک دارای قیمت نجومی (برای استخراج اتریوم) سبب شده افراد کمتری قادر به فعالیت به عنوان یک نود در این شبکه‌ها باشند. در اثبات سهام این مشکل نیز برطرف شده است. در اینجا به سادگی خرید ارز دیجیتال و قفل کردن آن در یک کیف پول تبدیل به یک گره شده و پاداش دریافت می‌کنید. این عملیات استیکینگ نام دارد. جلوتر بیشتر به بررسی آن خواهیم پرداخت.

به طور خلاصه، روندی که برای رسیدن به اجماع در شبکه غیر متمرکز بیت کوین توسط ساتوشی ناکاموتو ابداع شد، با وجود خلاقانه، نوآورانه و امن بودن، دارای چند ایراد اساسی است. متخصصان بلاک چین تلاش کردند با توسعه یک الگوریتم اجماع دیگر به نام اثبات سهام (PoS) آن‌ها را برطرف کنند. با وجود تمام مشکلات سیستمی و ساختاری قیمت اتریوم طی سال‌های اخیر با افزایش قابل توجهی مواجه شد. انتظار داریم این روند رشد با استفاده از مکانیزم اجماع اثبات سهام توسط آن، که از نیمه سال 2022 شروع شد، سرعت بیشتری بگیرد.

تعریف الگوریتم اجماع اثبات سهام

روش اثبات سهام (PoS) نوعی مکانیزم اجماع است که توسط شبکه‌های بلاک چین جهت دستیابی به اجماع توزیع‌شده استفاده می‌شود. این الگوریتم کاربران را ملزم به استیک کردن (سهام‌گذاری) رمز ارزهای ETH می‌کند تا به یک ولیدیتور (Validator) یا همان اعتبارسنج در شبکه تبدیل شوند. ولیدیتورها مسئول همان عملیات مشابه ماینرها در الگوی اثبات کار هستند: انتخاب تراکنش‌ها و ساخت بلاک‌های جدید، تا تمام نودها قادر به توافق روی وضعیت شبکه باشند.

اثبات سهام چند مزیت و بهبود نسبت به سیستم اثبات کار دارد:

  • کارایی بهتر انرژی: نیازمند استفاده از مقدار بالای انرژی جهت ماین کردن بلاک‌ها نیستید.
  • موانع کمتر جهت ورود و کاهش الزامات سخت‌افزاری: برای داشتن شانس ساخت بلوک‌های جدید، نیازمند تهیه سخت‌افزارهای پیشرفته نیستید.
  • مصونیت قوی‌تر در برابر تمرکزگرایی: PoS باید به نودهای بیشتر در شبکه منجر شود.
  • پشتیبانی قوی‌تر برای زنجیره‌های شارد (Shard Chains): شاردینگ آپگریدی کلیدی در مقیاس پذیری شبکه اتریوم.

استیکینگ و ولیدیتورهای اثبات سهام

گواه Proof of Stake مکانیزمی است که در ازای استیک کردن مقدار کافی از یک ارز خاص، کاربران را به اعتبارسنج تبدیل می‌کند. مثلا در شبکه اتریوم 2.0، کاربران برای تبدیل شدن به ولیدیتور، به استیک کردن حداقل 32 واحد ارز دیجیتال اتر نیاز دارند. سپس اعتبارسنج‌ها به صورت تصادفی جهت ساخت بلاک‌ها انتخاب شده و مسئول بررسی و تایید بلاک‌های حاوی تراکنش‌ها خواهند شد. استیکینگ به زبان ساده، نگه داشتن مقداری از یک ارز دیجیتال در یک کیف پول است. به همین سادگی، بدون دردسر خرید، راه‌اندازی و نگهداری دستگاه‌های ماینر، شما تبدیل به یک گره شبکه بلاک چین خواهید شد.

در اثبات سهام استخراج‌کنندگان (ماینرها) با اعتبارسنج‌ها (ولیدیتورها) جایگزین شده‌اند. این فقط یک تغییر اسم است و در عمل، هر دو مورد گره‌های بررسی‌کننده تراکنش‌ها و سازنده‌ی بلاک‌ها محسوب می‌شوند.

از رمز ارزهای استیک‌شده یک کاربر همچنین به‌عنوان روشی جهت ایجاد انگیزه برای رفتار خوب ولیدیتورها استفاده می‌شود. مثلا ممکن است کاربران در مواردی همچون آفلاین شدن (عدم توانایی اعتبارسنجی)، بخش یا کل مقدار سهام‌گذاری‌شده خود را به خاطر تبانی عمدی از دست بدهند.

یک سوال متداول، تفاوت استیک کردن و هولد کردن است. به ظاهر، در هر دو مقداری رمز ارز را در یک کیف پول نگه می‌داریم، اما چرا این دو متفاوت هستند؟ بعد از استیکینگ، برخلاف زمان هولدینگ، دارایی‌تان قفل شده و دیگر نمی‌توانید آزادانه از آن استفاده کنید. در عوض، با هولد کردن چیزی به دارایی‌تان اضافه نمی‌شود، اما با استیک کردن در الگوریتم اثبات سهام جایزه، چیزی شبیه سود سپرده‌گذاری در یک بانک، دریافت می‌کنید. از طرفی دیگر، اگر به جز کسب درآمد شیفته‌ی تکنولوژی به خصوص دنیای بلاک چین باشید، به وسیله Staking در تامین امنیت، افزایش کارایی، بهره‌وری و غیر متمرکزتر شدن شبکه بلاک چین رمز ارز مورد نظر نیز مشارکت خواهید داشت.

دلیل ساخته شدن الگوریتم اثبات سهام (PoS)

پروتکل اثبات سهام (Proof of Stake) توسط توسعه‌دهنده مشهور به نام سانی کینگ (Sunny King) در سال 2011 ساخته شد. در سال 2012، آقای کینگ به صورت رسمی وایت پیپر اثبات سهام را منتشر کرد. هدف این مکانیزم، حل برخی از مشکلات شناخته‌شده اثبات کار بود. برخی از این مشکلات به شرح زیر هستند:

  • سرعت پایین و مقیاس پذیری ضعیف: این ویژگی در فرایند ماینینگ، تاخیر بالایی را برای تایید تراکنش‌ها و تولید بلاک‌های جدید ایجاد می‌کند. اما PoS متضاد این امر است. در بلاک چین‌هایی که از اثبات سهام استفاده می‌کنند، تایید تراکنش‌ها توسط نودهای دارای مقادیر رمز ارز بالا صورت می‌گیرد. در این حالت، تاییدها با سرعت انجام شده و تاثیر مثبتی روی مقیاس پذیری و سرعت شبکه خواهد داشت.
  • مصرف بالای انرژی فرآیند ماینینگ: فرایند استخراج در اثبات کار نیازمند مصرف بالای انرژی است. انرژی برق مصرفی دستگاه‌های ماینر غالبا بالاست. اما PoS این روند را با تغییر فرایند ماینینگ به سوی یک فرایند مشارکتی، متحول کرده است. این سهم، در دارایی رمز ارزی یا زمان حضور در شبکه منعکس می‌شود.
  • تمرکزگرایی (متمرکز شدن) شبکه: این امر، مشکل بزرگ شبکه‌های مبتنی بر PoW امروزی است. این حقیقت خصوصا در هنگام حضور گروه‌های بزرگ ماینینگ، قابل لمس‌تر می‌شود. این مشکل در واقع شبکه را در دستان یک گروه اقلیتی متمرکز می‌سازد. اما PoS با تنوع‌بخشی و دموکراتیک کردن دسترسی مشترکان به وظایف مختلف شبکه، به دنبال رفع این مسئله است.
  • سود مالی در حمله 51 درصد: اتک 51 درصد از جمله نگرانی‌های حال حاضر شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار هستند. کافی است یک گروه ماینر، 51 درصد از قدرت محاسباتی شبکه را برای ایجاد فاجعه در اختیار داشته باشد. این گروه ماینینگ با چنین ظرفیتی، قادر به دستکاری بلاک چین خواهد بود. اما در سیستم اثبات سهام، این کار تنها در صورت در اختیار داشتن 51 درصد از تمام رمز ارزهای استیک‌شده امکان‌پذیر است. این امر، به‌عنوان یک عامل بازدارنده در برابر این حملات عمل کرده و امنیت شبکه را حفظ می‌کند.

نگاهی به نخستین الگوریتم اجماع: اثبات کار (PoW)

برای جلوگیری از حملاتی که دو بار خرج کردن وجوه را امکان‌پذیر می‌کنند، شبکه بیت کوین از الگوریتم اجماع اثبات کار (Proof of Work) بهره می‌برد. این سیستم کاربران را به استفاده از سخت‌افزار و انرژی برق با هدف کمک به پردازش تراکنش‌های شبکه ملزم می‌کند. در PoW، ماینرها (یا به عبارت دقیق‌تر کامپیوترهایشان)، درصدد حل پازل‌های دشوار برای تکمیل بلاکی از تراکنش‌ها هستند. کار این افراد به تایید صحت تراکنش‌ها کمک می‌کند. ماینرها برای جبران خدمت با رمز ارزی BTC پاداش‌دهی می‌شوند.

تایید اثبات کار

اثبات کار در طراحی شبکه بیت کوین به کار رفته است و دیگر بلاک چین‌ها مانند اتریوم نیز از آن کپی‌برداری کرده‌اند، هر چند اتریوم با پی بردن به مشکلات این سیستم در حال مهاجرت به الگوریتم اجماع اثبات سهام است. لزوم خرید دستگاه‌ها و مصرف بالای برق برای حل مسائل مربوط به استخراج سبب شده ماینینگ روز به روز سخت‌تر و چالش‌برانگیزتر شود. از جمله نتایج بد آن مقیاس پذیری ضعیف و کارمزد بالای تراکنش‌ها در Ethereum بوده است. فراموش نکنید پازل‌هایی که ماینرها برای یافتن پاسخ آن‌ها با هم رقابت می‌کنند، هدفی به جز تامین امنیت شبکه ندارند.

مخالفان، دائم این سوال را مطرح می‌کنند: آیا از طریق روشی جایگزین امکان تامین امنیت وجود ندارد؟ یعنی راهی برای تامین امنیت بدون این همه اتلاف انرژی وجود ندارد؟ هر چند در بالا بودن امنیت شبکه بیت کوین شکی نیست و این از جمله دلایل مطرح شدن آن به عنوان یک سیستم انتقال پول بی‌نظیر بوده است، اما همچنان به عقیده بسیاری، روند پردازش تراکنش‌ها و ایمن نگه داشتن این بلاک چین بدون دلیل پرمصرف طراحی شده است. در نقطه مقابل دوست‌داران مکانیزم PoW قرار دارند. به عقیده آن‌ها تامین امنیت شبکه بلاک چین کار ارزشمندی است، پس انجام این حجم از محاسبات به منظور تامین آن توجیه می‌شود. البته اکنون می‌بینیم مشکل امنیت حتی در سیستم کم‌مصرفی مثل اثبات سهام نیز برطرف شده است. پس نظر مخالفان درست است و راه جایگزینی وجود دارد!

مکانیزم اثبات سهام (PoS) چگونه کار می‌کند؟

مکانیزم اجماع اثبات سهام از یک فرآیند انتخابات شبه-تصادفی استفاده می‌کند تا هر بار یک نود را برای تایید بلاک بعدی برگزیند. فرآیند انتخاب گره‌های تایید کننده یا ولیدیتورها (Validators) از این جهت “شبه” تصادفی است که علی رغم انتخاب رندوم آن‌ها، معیارهایی مانند مقدار رمز ارز استیک شده توسط آن‌ها و مدت زمان استیکینگ هم بسیار مهم است؛ بزرگ‌تر بودن این مقادیر احتمال انتخاب شدن نود را افزایش می‌دهد و به عبارتی، احتمال انتخاب شدن یک گره به عنوان تایید کننده وقتی 1000 توکن بومی‌ آن شبکه را به مدت یک ماه استیک کرده، بیشتر از گره دیگر با 100 توکن قفل شده در مدت یک هفته است.

قابل ذکر است که استفاده از واژه استخراج یا ماینینگ (mining) در شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم PoS مرسوم نیست و به جای آن معمولا از واژه تایید کردن یا ساختن بلاک استفاده می‌شود. فورج (Forge) در مکانیزم PoS به معنی تایید کردن بلاک و فورجر (Forger) به معنی همان اعتبار سنج (ولیدتور) تراکنش‌ها و در نهایت تایید کننده بلاک است. بعلاوه، ماهیت کار ماینرها و فورجر هم کمی‌ متفاوت است؛ استخراج کنندگان با به کار گیری قدرت پردازش دستگاه‌های ماینر خود، برای کسب پاداش بلاک و استخراج کوین‌های جدید با هم رقابت می‌کنند، در حالی که اعتبار سنجان رسما با هم مسابقه نمی‌دهند و فرآیند انتخاب شدنشان به عوامل دیگر متکی است.

به علاوه، در شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم PoW به ماینرها پاداشی در غالب مجموعی از کوین‌های جدید و کارمزد تراکنش‌ها پرداخت می‌شود، اما در شبکه‌های مبتنی بر اثبات سهام تنها کارمزد تراکنش‌ها به گره‌های تایید کننده پرداخت می‌شود. بنابراین بلاک چین‌هایی که از مکانیزم اجماع اثبات سهام استفاده می‌کنند معمولا در ابتدا با مقداری توکن از پیش استخراج شده (pre-mined) راه اندازی می‌شوند یا اول با PoW کار را شروع می‌کنند و بعدا به مدل PoS تغییر می‌کنند.

مشارکت کنندگانی که قصد تبدیل شدن به یک گره تایید‌ کننده یا فورجر را دارند، ملزم به استیک کردن (قفل کردن) مقدار حداقلی از ارز شبکه مورد نظر هستند. همانطور که گفته شد، هرچه که مقدار و زمان استیکینگ بیشتر باشد، شانس انتخاب شدن بیشتر است. از سویی برای اینکه فرآیند انتخابات تنها به نفع گره‌های ثروتمندتر تمام نشود، این شبکه‌ها به روش‌های مختلفی متصول می‌شوند؛ دو راه حل که اصطلاحا به آن‌ها “انتخاب رندوم بلاک” (Randomized Block Selection) و “انتخاب بر اساس سن کوین” (Coin Age Selection) می‌گویند، انتخابات در مکانیزم PoS را به نفع همه گره‌ها و عادلانه‌تر می‌کند.

با استفاده از انتخابات رندوم، شبکه به دنبال نودهایی می‌گردد که کمترین مقدار هش و بیشترین مقدار استیک شده را داشته باشند. البته چون مقدار رمز ارز استیک شده توسط مشارکت کنندگان برای همه نمایش داده می‌شود و آمار شفافی دارد، معمولا حدس زدن اینکه چه کسی ولیدیتور بعدی است کار آسانی است. پس فاکتور دیگری هم در فرآیند انتخابات دخیل می‌شود تا سن کوین‌های استیک شده (Age) را هم در نظر بگیرد؛ Age اینجا حاصل ضرب مدت زمان قفل کردن رمز ارز در شبکه و تعداد آن توکن‌هاست.

نکته جالب اینجاست که پس این که یک نود به عنوان فورجر انتخاب شد، سن استیکینگ او صفر می‌شود و به عبارتی موقتا شانس مجددا برگزیده شدن او کم‌تر می‌شود. این روش انتخابات را عادلانه‌تر می‌کند و ازینکه فرآیند تایید بلاک‌ها تحت سلطه تنها یک سری گره خاص قرار گیرد، جلوگیری می‌کند. البته هر پروژه رمز ارزی که از PoS به عنوان مکانیزم اجماع بلاک چین خود استفاده می‌کند، می‌تواند مجموع قوانین و ابداعات خاصی داشته باشد.

مثلا در مواردی، چنانچه کسی بخواهد شانسش را در شبکه مبتنی بر الگوریتم PoS برای برگزیده شدن به عنوان یک ولیدیتور و کسب پاداش افزایش دهد، یا دارایی‌اش مقدار حداقلی پروتکل را برای تبدیل شدن به یک اعتبار سنج ارضا نکند، می‌تواند با شرکت در یک استخر استخراج (Staking pool)، پاداش کسب کند. می‌توانید این طور تصور کنید که در این استخرها، به نسبت توکن‌های استیک شده توسط هر نفر، قسمتی از پاداش تایید بلاک توسط مجموعه استخر، به او هم تعلق می‌گیرد.

خلاصه اینکه، زمانی که یک گره به عنوان تایید کننده انتخاب می‌شود، وظیفه بررسی کردن اعتبار و صحت تراکنش‌های موجود در آن بلاک به عهده وی است. در صورت تایید، بلاک به اصطلاح امضا می‌شود و به زنجیره اضافه می‌شود. در نهایت به عنوان پاداش، کارمزد کل تراکنش‌های آن بلاک به ولیدیتور پرداخت می‌شود. چناچه یک گره دیگر نخواهد فورجر باشد و در انتخابات کاندید شود، مقدار رمز ارزی که در شبکه قفل کرده و همچنین کل پاداش‌هایی که تا بحال گرفته است بعد از مدت معینی آزاد شده و در اختیارش قرار می‌گیرد. مدت زمانی که به آن اشاره شد برای این است که شبکه فرصت داشته باشد صداقت نود را بسنجد و اگر خرابکاری انجام داده باشد، می‌تواند دارایی او را ضبط کند.

نحوه استفاده از PoS در شبکه اتریوم

در الگوریتم اثبات سهام (PoS) برخلاف اثبات کار، اعتبارسنج‌ها به خاطر انتخاب‌شدن به صورت تصادفی و عدم رقابت، نیازمند استفاده از مقدار بالای قدرت محاسباتی نیستند. ولیدیتورها به ماین کردن بلاک‌ها نیازی ندارند، بلکه صرفا در هنگام انتخاب‌شدن بلوک‌ها را ساخته و در صورت عدم انتخاب، بلاک‌های پیشنهادی را تایید می‌کنند.

پروتکل کسپر اتریوم

این اعتبارسنجی با عنوان «گواهی دادن (Attesting)» شناخته می‌شود. می‌توانید گواهی دادن را مشابه جمله «این بلاک به نظر من خوب است» در نظر بگیرید. ولیدیتورها برای پیشنهاد دادن بلاک‌های جدید و گواهی دادن به بلوک‌های دیگر، پاداش می‌گیرند. اگر شما به بلاک‌های مخرب گواهی خوب بودن بدهید، ارزهای استیک‌شده خود را از دست خواهید داد.

بیکین چین (Beacon Chain)

با جایگزینی اثبات سهام اتریوم به جای اثبات کار، پیچیدگی شارد چین‌ها نیز به شبکه اضافه خواهد شد. زنجیره‌های شارد در واقع بلاک چین‌های مجزایی هستند که برای پردازش تراکنش‌ها و ساخت بلوک‌های جدید، به ولیدیتورها نیاز دارند. برنامه اتریوم 2، داشتن 64 شارد چین است که همگی آن‌ها درک مشترکی از وضعیت شبکه خواهند داشت. در نتیجه، به هماهنگی بیشتری نیاز است و این کار از طریق بیکن چین انجام می‌شود.

بیکن چین اطلاعات وضعیت را از شاردها می‌گیرد و با ارسال آن به دیگر شاردها، باعث هماهنگی سیستم می‌شود. بیکن چین همچنین مدیریت اعتبارسنج‌ها، از ثبت واریزی استیک‌های آن‌ها گرفته تا پرداخت پاداش و اعمال جریمه را در دست خواهد داشت. در این قسمت، نحوه کار را توضیح می‌دهیم.

نحوه کار اعتبارسنجی

در هنگام ثبت یک تراکنش روی یک شارد، ولیدیتوری مسئول اضافه کردن آن تراکنش به بلاک شارد خواهد بود. اعتبارسنج‌ها نیز به صورت الگوریتمی توسط بیکن چین جهت پیشنهاد بلوک‌های جدید انتخاب می‌شوند.

  • گواهی: اگر ولیدیتوری برای پیشنهاد دادن یک بلاک جدید در شارد انتخاب نشود، باید به پیشنهاد یک ولیدیتور دیگر گواهی داده و درست بودن همه چیز را تایید کند. در واقع، به جای خود تراکنش، همین گواهی است که روی بیکن چین ثبت می‌شود. به حداقل 128 اعتبارسنج برای گواهی دادن روی یک بلاک شارد نیاز است. جمع این ولیدیتورها، با عنوان «کمیته» شناخته می‌شوند. حالا این کمیته برای پیشنهاد دادن و تایید یک بلوک شارد در مکانیزم اثبات سهام، یک بازه زمانی مشخص دارد. به این بازه زمانی، «اسلات (Slot)» می‌گویند. در هر اسلات، تنها یک بلاک معتبر ساخته می‌شود و در هر «ایپاک (تلفظ بریتیش)» یا اِپک (تلفظ آمریکن)» (Epoch) 32 اسلات وجود دارد. اپک در واقع یک دوره زمانی خاص در هر شبکه است. مثلا در شبکه بیت کوین، هر اپک بر اساس تعداد بلاک‌ها (210,000) برابر با تقریبا 4 سال اتفاق می‌افتد. اما در اتریوم 2، پس از 32 اسلات که تقریبا 6.4 دقیقه طول می‌کشد، یک اپک وجود خواهد داشت. پس از هر اپک، کمیته مربوطه منحل شده و با اعضای جدید و تصادفی، کمیته جدیدی تشکیل می‌شود. این فرایند به محافظت شاردها در برابر کمیته‌های متشکل از بازیگران بد کمک می‌کند.
  • کراس‌لینک‌ها (Crosslinks): پس از دریافت تعداد کافی گواهی‌ها در یک بلوک شارد، یک «کراس‌لینک» تشکیل می‌شود که گنجانده‌شدن آن بلاک و تراکنش شما در بیکن چین را تایید می‌کند. پس از تشکیل کراس‌لینک، ولیدیتور پیشنهاددهنده آن بلاک، پاداش خود را دریافت می‌کند.
  • فاینالیتی (Finality) یا نهایی‌سازی: در شبکه‌های توزیع‌شده، تراکنش‌ها پس از تبدیل شدن به بخشی از بلاک که امکان تغییر در آن وجود ندارد، دارای چیزی به نام «فاینالیتی» خواهند بود. برای انجام این کار در مکانیزم اثبات سهام، کسپر (Casper) که یک پروتکل فاینالیتی در شبکه اتریوم است، ولیدیتورها را به توافق روی وضعیت یک بلاک در یک زمان خاص ملزم می‌کند. تا زمانی که دو سوم اعتبارسنج‌ها توافق داشته باشند، بلاک مربوطه نهایی‌سازی می‌شود. ولیدیتورها در صورت تلاش و معکوس کردن آن از طریق حمله 51 درصدی، تمام استیک خود را از دست خواهند داد. به گفته ولاد زمفیر (Vlad Zamfir)، این کار شبیه به شرکت یک ماینر در حمله 51 درصد و سوزاندن سریع سخت‌افزار ماینینگ خود است.

مثالی از نحوه کار Proof of Stake

گروه های اثبات سهام

فرض کنید شما بخشی از یک شبکه 100 نفره از سرمایه‌گذاران هستید. از این شبکه، اولین گروه 50 نفره هر کدام دارای 1000 رمز ارز هستند. یک گروه 30 نفره دیگر، هر کدام 2,500 واحد کوین در اختیار دارند. گروه 20 نفره آخر نیز هر کدام 10،000 ارز دیجیتال دارند. در جدول زیر، داده‌های مربوط به هر کدام از این گروه‌ها و وزن مشارکت‌شان در شبکه را مشاهده می‌کنید.

بنابراین، مشخص است که گروه C با 200,000 کوین، بیشترین مشارکت برابر با 61.54 درصد را خواهد داشت. اکنون، نوبت به مرحله انتخاب تصادفی ولیدیتورها در شبکه می‌رسد. حالا این اعداد و ارقام، به معنای شانس بیشتر گروه C برای انتخاب شدن است. اما تنها این افراد انتخاب نمی‌شوند، بلکه گروه A و B هم در میان اعتبارسنج‌ها حضور خواهند داشت. این امر برای دموکراتیک و غیر متمرکز کردن شبکه انجام می‌شود.

بنابراین استیک بیشتر تضمینی برای انتخاب شدن به‌عنوان یک نود نیست، اما فرصت بیشتری را فراهم می‌کند. به همین خاطر، تمام افراد حاضر در شبکه سود خواهند برد. علاوه بر این، هر کدام از سرمایه‌گذاران گروه A و B قادر به سرمایه گذاری بیشتر رمز ارز و افزایش سطح مشارکت خود هستند. پس از انتخاب، سرمایه گذاران توانایی انجام وظایف محول‌شده خود را دارند. این افراد برای دریافت انگیزه و درآمد به نسبت مشارکت خود در سیستم، این وظایف را انجام می‌دهند. پس از اتمام دوره، فرایند انتخاب دوباره آغاز شده و سرمایه گذاران جدید شرکت داده خواهند شد.

علاوه بر این موارد، وجوه استفاده‌شده به عنوان استیک، تا مدت مشخصی قابل برداشت نبوده و باید در بلاک چین قفل شوند. این امر از بودن رمز ارزها به‌عنوان تضمینی جهت انجام اعتبارسنجی توسط نودها، اصمینان حاصل می‌کند. با این وجود، نودها در هر زمانی برای افزایش سطح مشارکت خود، قادر به اضافه کردن ارزهای دیجیتال جدید هستند.

انواع الگوریتم اثبات سهام (PoS)

سوای الگوریتم اصلی و ابتدایی Proof of Stake، امروزه بلاک چین‌ها برای بهبود سرعت تایید تراکنش‌ها و افزایش مقیاس پذیری، از دیگر مشتقات این گواه در بلاک چین خود استفاده می‌کنند. در این قسمت، به معرفی انواع مدل‌های مختلف اثبات سهام می‌پردازیم.

اثبات سهام خالص (Pure Proof of Stake)

در مکانیزم اثبات سهام خالص (PPoS) انتخاب کاربران برای تایید بلاک‌ها به‌صورت تصادفی، از طریق یک «سید انتخاب (Selection Seed)» صورت می‌گیرد. کاربران در این سیستم به‌صورت مخفیانه انتخاب می‌شوند و شانس هر کاربر برای قرار گرفتن در این فرآیند مستقیما به مقدار رمز ارز استیک‌شده آن‌ها بستگی دارد. این مکانیسم با تقسیم استیک کاربران در حساب‌های مختلف، از به‌خطر انداختن سیستم توسط کاربران جلوگیری می‌کند. تنها راه کاربران برای افزایش شانس انتخاب خود برای اعتبارسنجی نیز افزایش مقدار ارزهای دیجیتال استیک‌شده خود است.

الگورند (Algorand) یکی از بلاک چین‌های محبوب است که از الگوی اثبات سهام خالص برای اعتبارسنجی تراکنش‌های خود استفاده می‌کند. تمام کاربران آلگوراند دارای رمز ارز ALGO شانس انتخاب شدن به‌عنوان اعتبارسنجی در شبکه را دارند.

اثبات سهام واگذار شده یا نمایندگی شده (Delegated PoS)

اثبات سهام نمایندگی شده یا واگذار شده (DPoS) شامل انتخاب یا به نوعی واگذاری نمایندگی ارزها به دیگر اعتبارسنج‌ها بر اساس رای هولدرهای رمز ارز شبکه (Stakeholder) است. در هر بلاک چین مبتنی بر DPoS، استیک‌هولدرها می‌توانند ارزهای دیجیتال خود را به یک ولیدیتور شخص ثالث انتقال دهند که وی نیز از این ارزها برای افزایش شانس اعتبارسنجی یا ساخت بلاک‌ها جدید استفاده می‌کند.

این یعنی صرف‌نظر از مقدار کوین‌های استیک‌شده یا کیفیت تجهیزات سخت افزاری، شما تنها از طریق رای دیگران شانس تبدیل شدن به یک اعتبارسنج را دارید. شما همچنین باید پروپوزال یا طرح معرفی خود را در خصوص اینکه چرا یک ولیدیتور قابل اعتماد خواهید بود، ارائه دهید. این نوع پروپوزال‌ها شانس حضور اعتبارسنج‌هایی با اهداف مفید و بی‌خطر برای بلاک چین و امنیت آن را افزایش می‌دهند.

استیک‌هولدرها به ولیدیتوری که از نظرشان بیشترین شانس پردازش بلاک و کسب پاداش را دارد رای داده و در صورت موفقیت، این پاداش بین افراد رای‌دهنده به وی تقسیم می‌شود. حال هرچه رمز ارز شما بیشتر باشد، قدرت رای‌دهی بیشتری نیز خواهید داشت.

از جمله بلاک چین‌های مبتنی بر الگوی اثبات سهام واگذار شده می‌توان ایاس و استیم (Steem) را نام برد.

اثبات واگذار شده پروتکل مشارکت (Delegated Proof of Contribution Protocol)

اگر با شبکه ارز ICON آشنا باشید، می‌دانید که این پروژه مبتنی بر PoS پروتکلی را معرفی کرده است که مستقیما با رمز ارز بومی خود به نودها و نمایندگان پاداش می‌دهد. این پروتکل که Delegated Proof-of-Contribution یا به‌طور خلاصه DPoC نام دارد، از جهات مختلفی بسیار شبیه به DPoS است، اما مشوق آن به‌گونه‌ای طراحی شده تا اعضای جامعه علاقه قوی واقعی برای مشارکت در توسعه پروتکل داشته باشند.

در DPoC، دلگیشن (Delegation) یا اعطای نمایندگی یا همان واگذاری که رای‌دهی نام دارد، دلخواه و غیرامانی است. علاوه بر این، شما می‌توانید بدون رای‌دهی به یک اپراتور نود نیز رمز ارزهای خود را استیک کنید.

DPoC یک پروتکل گاورننس غیر متمرکز و دموکراتیک است که در آن هولدرهای توکن‌ها حقوق حاکمیتی خود را از طریق واگذاری مسئولیت استیکینگ به افرادی به‌نام “Public Representatives” یا به‌طور خلاصه “P-Rep” که در فارسی به آن‌ها «نمایندگان عمومی» گفته می‌شود و مستقیما در شبکه فعالیت دارند، اجرا می‌کنند. در این سیستم، 22 «Main P-Rep (نماینده اصلی)» انتخاب می‌شود و هیچ محدودیتی برای انتخاب “Sub P-Rep” یا همان «زیرمجموعه‌های نمایندگان اصلی» وجود ندارد.

اثبات سهام استیجاری (Leased Proof of Stake)

اثبات سهام استیجاری یا اجاره شده (LPoS) تا حدودی به گواه PoS نمایندگی شده شباهت دارد، اما این دو روش عینا یکسان نیستند. در این سیستم، هولدرهای ارزهای دیجیتال با اجاره دادن بخشی از وجوه خود به نودها، اجازه اعتبارسنجی بلاک‌ها از طرف خودشان را به آن‌ها می‌دهند. این یعنی برخلاف اثبات سهام نمایندگی شده، هیچ رای‌دهی برای انتخاب ولیدیتورها در شبکه اثبات سهام استیجاری صورت نمی‌گیرد. بنابراین، دارندگان کم‌بعضاعت توکن‌ها نیز شانس شرکت در الگوی اجماع یک بلاک چینی مبتنی بر اثبات سهام اجاره‌ای را دارند.

علاوه بر این، استیک‌هولدرها قادر به برداشت وجه اجاره داده شده خود از حساب نودها در هر زمانی هستند. الگوریتم اجماع اثبات سهام استیجاری در حال حاضر توسط بلاک چین ارز ویوز (Waves) که در سال 2017 راه‌اندازی شد، استفاده می‌شود. در این شبکه، فورجرها پاداش‌های متداول در شبکه‌های PoS را دریافت نکرده و صرفا از طریق کارمزد تراکنش‌ها پاداش‌دهی می‌شوند.

اثبات سهام شناور (Liquid PoS)

اثبات سهام لیکویید یا شناور (LPoS) نوع دیگری از الگوریتم اجماع در گروه PoS است که در آن استیک‌هولدرها حق رای‌دهی خود را به دیگران می‌سپارند. این روش نیز شاید شبیه به Proof of Stake نمایندگی شده یا استیجاری به‌نظر برسد، اما تفاوت کلیدی آن با دو مکانیزم دیگر این است که در LPoS، استیک‌هولدرها می‌توانند بین دو روش واگذاری مسئولیت‌های استیکینگ به یک نود دیگر یا استیک کردن رمز ارزها توسط خودشان هر کدام را انتخاب می‌کنند.

گواه اثبات سهام لیکوئید در تزوس به‌کار می‌رود و فرآیند ماینینگ در آن تحت عنوان «بیکینگ (Baking)» یا «پخت» شناخته می‌شود. «بیکرها» یا به اصطلاح «خبازها» نیز وظیفه ساخت و تایید بلاک‌های جدید را بر عهده دارند. این بلاک چین شانس تبدیل شدن به اعتبارسنج را به تمامی شرکت‌کنندگان می‌دهد که باعث جلوگیری از انحصار شبکه توسط هولدرهای بزرگ می‌شود. با این حال، افراد دارای سرمایه استیک‌شده بیشتر شانس بیشتری برای انتخاب شدن جهت تایید بلاک‌ها دارند.

اثبات سهام ضمانتی (Bonded Proof of Stake)

اثبات سهام ضمانتی (BPoS) رویکردی است که در آن همه افراد برای مشارکت در تولید بلاک، قادر به کنار گذاشتن بخشی از رمز ارزهای استیک‌شده خود (مشابه اوراق تضمین) هستند. این الگوریتم از این نظر که هولدرها می‌توانند حقوق رای‌دهی خود را واگذار کنند، به اثبات سهام لیکویید (LPoS) شباهت زیادی دارد، اما این فرآیند دلخواه و غیرامانی است. در واقع همانند LPoS، در این سیستم هولدرها صرف‌نظر از میزان استیک‌های خود، قادر به رای‌دهی روی اصلاحیه‌های پروتکل مربوطه هستند.

علت استفاده از عبارت “Bonded” برای این روش این است که در صورت ایجاد مشکل در اجرا یا امنیت شبکه، بخشی از رمز ارزهای استیک‌شده هر دوی ولیدیتورها و دلگیتورها (افرادی که وظیفه اعتبارسنجی را به دیگران محول می‌کنند) به‌عنوان جریمه ضبط می‌شود. در LPoS، تنها ولیدیتور در معرض خطر جریمه است و دلگیتورها در صورت رفتار مخرب یا عدم کارآمدی اعتبارسنج، صرفا ریسک از دست دادن پاداش را به‌همراه دارند.

مکانیزم BPoS دارای مزیت ارائه راه‌حلی شفاف برای مشکل نسبت‌های استیکینگ (مشابه نیازمندی‌های سرمایه‌ای) است که برخی از ولیدیتورهای پروتکل‌های مبتنی بر LPoS در صورت عدم تمایل به دریافت نمایندگی و مسئولیت استیکینگ از سوی کاربران و ناامید کردن آن‌ها، با آن مواجه هستند.

اثبات سهام تضمینی اولین بار توسط شبکه ارز کازماس و IRISnet (که روی تندرمینت کازماس SDK ساخته شده است) معرفی شد. هر دوی این پروژه‌ها از پروتکل‌های میان زنجیره‌ای جذاب هستند.

اثبات سهام ترکیبی یا هیبرید (Hybrid PoS)

اثبات سهام هیبرید که ترکیبی از PoS و PoW است، مزایای کلیدی هر دوی این سیستم‌ها را با یکدیگر ادغام می‌کند. شاید برایتان جای تعجب داشته باشد که یک الگوریتم چطور می‌تواند دو مکانیزم کاملا متفاوت را با یکدیگر ترکیب کند، اما باید بگوییم این کار واقعا انجام شده است.

الگوی هیبرید PoS/PoW مشابه اثبات کار کلاسیک از ماینرها استفاده می‌کند، اما این افراد صرفا سازندگان بلاک‌ها هستند. حال پس از ساخت، ولیدیتورها روی بلاک‌های جدید رای داده و آن‌ها را تایید می‌کنند. هدف اصلی اثبات کار و اثبات سهام جلوگیری از به‌دست گرفتن قدرت هش شبکه توسط ماینرهاست تا همه افراد شانس برابر مشارکت در شبکه را داشته باشند.

شبکه ارز دیکرد (Decred) از جمله بلاک چین‌هایی است که از مدل ترکیبی PoS/PoW برای اجماع در پروتکل خود استفاده می‌کند.

اثبات سهام کاندید شده (Nominated Proof of Stake)

در گواه اثبات سهام کاندید یا نامزد شده (NPoS)، دلگیتورها «نامینیتور (Nominator)» یا «کاندید» نام دارند. یک نامینیتور از لیستی از کاندیدها، ولیدیتورهای منتخب خود را انتخاب کرده و برای حمایت از آن‌ها، مقدار مشخصی توکن‌های استیک‌شده را در شبکه قفل می‌کند. در این سیستم، تعداد ولیدیتورها توسط گاورننس شبکه محدود می‌شود و این افراد بر اساس مقدار کل ارزهای استیک‌شده خود انتخاب می‌شوند. اما بر خلاف اعتبارسنج‌ها، تعداد افراد قابل کاندید شدن نامحدود است. علاوه بر این، نامینیتورها برای ادامه انتخاب کاندیدهای جدید مناسب دارای مشوق هستند.

بنابراین، NPoS بر اساس این نقش‌ها به تمام هولدرها اجازه مشارکت دائم در شبکه را می‌دهد. به همین خاطر، در کنار محدود نگه داشتن تعداد اعتبارسنج‌ها، سطح امنیت در شبکه مبتنی بر الگوی اثبات سهام کاندید شده بالا می‌ماند.

اکوسیستم رمز ارز پولکادات برای اولین بار گواه اثبات سهام کاندید یا نامزد شده (NPoS) را معرفی کرد. این الگوریتم امروزه توسط زنجیره‌های ساب‌استریت محور نظیر کوساما و اج‌ور (Edgeware) نیز استفاده می‌شود. در این سیستم، ولیدیتورها روزانه چندین بار انتخاب شده و ملزم به اجرای عملیات هزینه‌بری همچون تضمین پاسخگویی ارتباطی بالا، ساخت اعتبار بلند مدت قابلیت اطمینان و استیک توکن‌های خود هستند.

امنیت الگوریتم اجماع اثبات سهام

تهدید حمله 51 درصد در الگوی اثبات سهام هم وجود دارد، اما انجام آن برای مهاجمان دارای ریسک بیشتری است. برای این کار، شما نیازمند کنترل حداقل 51 درصد از رمز ارزهای ETH استیک‌شده هستید. نه تنها این امر پول زیادی می‌طلبد، بلکه به احتمال فراوان باعث ریزش قیمت اتر نیز خواهد شد. بنابراین انگیزه کمی در تخریب ارزش رمز ارزی که دارای سهام زیادی در آن هستید، وجود دارد. به همین خاطر، مشوق‌های امن و سالم نگه داشتن شبکه قوی‌تر هستند. به طور کلی فاکتورهای زیادی در روند افزایش و سقوط قیمت ارزهای دیجیتال تاثیرگذار هستند.

از بین رفتن رمز ارزهای استیک‌شده، اخراج و دیگر جریمه‌ها که نمونه آن‌ها رادر بیکن چین اتریوم دیده‌ایم، برای جلوگیری از رفتار بد طراحی شده‌اند. ولیدیتورها همچنین مسئول گزارش دادن اینگونه حوادث هستند.

مزایای استفاده الگوریتم اجماع اثبات سهام

بزرگترین مزیت الگوریتم اجماع اثبات سهام نسبت به مکانیزم PoW صرفه‌جویی در مصرف انرژی و امنیت آن است. این شبکه‌ها در نهایت می‌توانند در مواردی امن‌تر باشند، چرا که تبدیل شدن یک نود در شبکه‌ای که با مکانیزم اثبات سهام (PoS) کار می‌کند به مراتب آسان‌تر از PoW است؛ هر چه تعداد مشارکت کنندگان بیشتر باشد، توزیع شدگی و تمرکز زدایی بیشتر شده و در نهایت احتمال اینکه عده‌ای خاص بر سیستم مسلط شوند پایین می‌آید. بر خلاف سیستم‌های مبتنی بر اثبات کار که مقدار برق زیادی برای استخراج بلاک‌ها مصرف می‌شود، در سیستم اثبات سهام نیاز به مصرف برق و هزینه‌های کلان برای راه انداختن تجهیزات استخراج وجود ندارد و این مهم در افزایش علاقه و توانایی کاربران برای تبدیل شدن به یک نود دخیل است.

بعلاوه انتخابات رندوم و صفر شدن Age استیکینگ هر گره بعد از هربار برگزیده شدن به عنوان ولیدیتور، به خودی خود قدرت استخرهای استیکینگ و مشارکت کنندگان ثروتمندتر را بسیار محدود می‌کند. این برخلاف بلاک چین‌های مبتنی بر الگوریتم اثبات کار است که استخرهای ماینینگ، مزارع استخراج و غیره ممکن است هر آن بر شبکه مسلط شوند.

به طور کلی سرمایه گذاران ممکن است به دلایلی از کوین‌های بومی‌ شبکه‌هایی که با مکانیزم اجماع اثبات سهام کار می‌کنند بیشتر استقبال کنند. مثلا ممکن است قیمت توکن بومی‌ بلاک چینی که با  مکانیزم اثبات سهام کار می‌کند به مراتب پایدار‌تر باشد، چون احتیاج کمتری به انتشار کوین‌های جدید در این شبکه‌ها به منظور پاداش دهی وجود دارد. از سوی دیگر، هزینه شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم اجماع اثبات سهام می‌تواند به مراتب پایین‌تر از شبکه‌های PoW باشد. این شبکه‌ها از روش اعتبار سنجی کارآمدتری استفاده می‌کنند که در نهایت کارمزد تراکنش‌ها را بسیار کم می‌کند.

همه این مزایا در کنار سرعت تراکنش بالاتر و مقیاس پذیری گسترده‌تر بلاک چین‌هایی که با مکانیزم PoS کار می‌کنند، آن‌ها و توکن‌های بومی‌شان را برای کاربران جذاب‌تر می‌کند. بعلاوه، امکان کسب سود غیر فعال از دارایی که برای نگهداری در بلند مدت خریداری شده، بسیار جذاب و هیجان انگیز است؛ علی رغم هزینه‌های گزاف برای خرید دستگاه‌های ماینر و اثرات مخرب محیط زیستی در روش‌های PoW، یک کاربر تنها با قفل کردن دارایی‌اش برای مدتی اختیاری، می‌تواند شبکه رمز ارز محبوبش را امن‌تر و نا متمرکزتر کرده و بدون خرج اضافه، پاداش هم بگیرد.

معایب استفاده از مکانیزم اجماع اثبات سهام

در شبکه‌های مبتنی بر مکانیزم اجماع اثبات سهام، مقدار ارز نگهداری شده توسط گره‌ها به منظور انتخاب شدن به عنوان گره تایید کننده می‌تواند به عنوان یک وثیقه عمل کند. به عبارتی، در صورتی که یک گره تایید کننده خرابکاری کند و تراکنش‌های جعلی را تایید کند، شبکه مقدار ارز نگهداری شده توسط گره را به صورت خودکار ضبط خواهد کرد. احتمال روی دادن این قبیل خرابکاری‌ها زیاد نیست، چرا که اگر کارمزد تراکنش‌های یک بلاک دستکاری شده کمتر از مقدار ارز استیک شده توسط گره باشد، گره متخلف متضرر خواهد شد.

نظر به این نکات، حمله 51 درصدی به سیستم‌های مبتنی بر اثبات سهام نیز تقریبا غیر عملی به نظر می‌رسد. روی دادن چنین تهاجمی‌ به این معنی است که شبکه در اختیار یک گره (که معمولا استخرهای استخراج یا استیکینگ هستند) قرار گرفته و او به راحتی می‌تواند تراکنش‌های جعلی صادر و تایید کند. یک گره متخلف برای اینکه بتواند اتک اکثریت را در شبکه‌های PoS اجرا کند، باید 51 درصد از کل قدرت شبکه (کل رمز ارزهای استیک شده) را در اختیار داشته باشد. این تهاجم، به خصوص اگر کوین‌ها بسیار ارزشمند باشند و قیمت بالایی داشته باشند، سرمایه گزافی احتیاج دارد.

اما در مواردی که شبکه توزیع شدگی کمتری دارد و ارزش توکن‌هایی که باید استیک شوند هم آنقدر زیاد نیست، احتمال وقوع حمله اکثریت در یک بلاک چین مبتنی بر الگوریتم PoS زیاد می‌شود. یک مهاجم به راحتی می‌تواند مقدار بالایی کوین بخرد و استیک کند و در نهایت قدرت اکثریت را بدست آورد. از این مهم می‌شود اینطور نتیجه گرفت که بنابر نوع شبکه رمز ارزی، PoS می‌تواند آن را یا امن‌تر کند یا آسیب پذیرتر.

ارزهای دیجیتال مبتنی بر اثبات سهام

اتریوم به عنوان شبکه دومین رمز ارز محبوب جهان، با اینکه به عنوان یک بلاک چین مبتنی بر الگوریتم اجماع اثبات کار راه اندازی شد، با راه اندازی زنجیره بیکن (Beacon) در پاییز سال 1399، حالا رسما روی پروژه اتریوم 2 (Ethereum 2.0) کار می‌کند که مبتنی بر الگوریتم اجماع اثبات سهام است.

در این زنجیره جدید، مشارکت‌کنندگان باید حداقل 32 اتر (ETH) را برای تبدیل شدن به یک ولیدیتور استیک کنند. در این بلاک چین چنانچه یک گره به عنوان ولیدیتور انتخاب شود و بنا به هر دلیلی مدتی آفلاین شود، مقداری از دارایی قفل شده‌اش را از دست می‌دهد. همچنین اگر نودی مرتکب خرابکاری شود، شبکه می‌تواند تمام وثیقه‌اش را ضبط و او را از شبکه بیرون کند.

البته موارد بسیار معروف دیگری چون کاردانو (Cardano)، پولکادات (Polkadot)، ایاس (EOS)، الگورند (Algorand)، تزوس (Tezos)، کازموس (Cosmos)، و ترون (Tron) هم از روش‌های خاصی برای رسیدن به اجماع در شبکه خود استفاده می‌کنند که با کمی‌ اغماض، همه آن‌ها نوعی الگوریتم اجماع اثبات سهام هستند.

مثلا کاردانو و ایاس از الگوریتم اجماع اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS) استفاده می‌کنند که می‌توان آن را شاخه‌ای از PoS تصور کرد. در DPoS نقش استیک کنندگان از کاندیداتوری در انتخابات اعتبار سنجی، به رای دهندگان این انتخاب تقلیل داده شده است. استیک کنندگان با قفل کردن مقداری کوین در شبکه می‌توانند به نمایندگان (دلگیت‌ها) رای داده و آن‌ها را به عنوان گواهانی که تراکنش‌ها را تایید می‌کنند برگزینند.

همچنین پولکادات روش Nominated Proof of Stake (NPOS) را ابداع کرده و الگورند الگوریتم مخصوص اثبات سهام خود را Pure Proof of Stake نامیده است.

با این وجود، به دلیل افزایش محبوبیت روز افزون الگوی Proof of Stake در صنعت بلاک چین، دیگر پروژه‌ها نیز مشابه این الگوریتم اما با روشی نسبتا متفاوت، به ارائه قابلیت استیکینگ پرداخته‌اند. از جمله:

  • تومو چین (Tomochain): اثبات سهام رای‌دهی (Proof of Stake Voting)
  • دش (Dash): مسترنود استیکینگ (Masternode Staking)
  • آنتولوژی (Ontology): تحمل خطای بیزانس نمایندگی شده به‌همراه «سهام‌های» ONG
  • نئو (Neo): تحمل خطای بیزانس نمایندگی شده به‌همراه «سهام‌های» GAS

امروزه به جز روش‌های تشریح شده در این مطلب، الگوریتم‌های اجماع دیگری هم در فناوری بلاک چین استفاده می‌شوند. مثلا اثبات اعتبار (Proof of Authority)، اثبات توکن سوزی (Proof of Burn)، اثبات ظرفیت (Proof of Capacity) و اثبات فضا-زمان (Proof of Spacetime) (این مورد در شبکه‌هایی که با هدف ذخیره فایل توزیع شده به وجود آمدند، استفاده دارد) اثبات اهمیت (Proof of Importance)، اثبات تصدیق (Proof of Validation) و بسیاری ابداعات دیگر در فضای رو به رشد ارزهای دیجیتال کاربرد دارند و هر یک به نوبه خود مشکلی را حل کرده و به منظور خاصی توسعه داده شده‌اند.

اثبات سهام یا اثبات کار ؛ مقایسه PoS و PoW

همانطور که تا به اینجای مطلب متوجه شدید، PoS و PoW هر کدام مزایا و معایب مختص به خود را دارند. با وجودی که اهداف هر کدام از این مکانیزم‌ها یکسان است، اما روش‌های متفاوتی را برای دستیابی به آن برگزیده‌اند. مهمترین تمایز بین این دو سیستم، نحوه اعتبارسنجی و پادش‌دهی تایید تراکنش‌هاست. در جدول زیر، تفاوت‌های اثبات کار و اثبات سهام را مشاهده می‌کنید.

اثبات کار اثبات سهام
ماینینگ/اعتبارسنجی بلاک مقدار کار محاسباتی احتمال استخراج بلاک را مشخص می‌کند. تعداد کوین‌های استیک‌شده احتمال اعتبارسنجی بلاک‌های جدید را تعیین می‌کند.
توزیع پاداش اولین فرد استخراج‌کننده بلاک دریافت‌کننده پاداش است. ولیدیتورها پاداش شبکه را دریافت نکرده و از طریق کارمزدها پاداش‌دهی می‌شوند.
رقابت ماینرها برای حل پازل‌های پیچیده با استفاده از کامپیوترهای خود در رقابت‌اند. یک الگوریتم بر اساس اندازه رمز ارزهای استیک‌شده برنده را مشخص می‌کند.
تمرکزگرایی روش‌های PoW برای فعالیت‌های در مقیاس بزرگ طراحی شده و ذاتا متمرکزند. بسته به نحوه انتخاب ولیدیتورها (مانند اثبات سهام شناور)، تا حدودی از تمرکزگرایی جلوگیری می‌شود.
تجهیزات تخصصی اسیک ماینرها و GPUها برای استخراج کاربرد دارند. یک دستگاه استاندارد در سطح سرور برای سیستم‌های PoS کافی است.
افزودن بلاک مخرب هکرها باید حمله 51 درصدی انجام دهند. هکرها نیازمند نگهداری 51 درصد از ارزهای شبکه در اختیار خود هستند.
کارایی و قابلیت اطمینان سیستم‌های PoW دارای مقرون‌به‌صرفگی کمتر و گران‌ترند، اما قابلیت اطمینان بیشتری دارند. سیستم‌های PoS با وجود قرون‌به‌صرفگی بیشتر و هزینه کمتر، دارای قابلیت اطمینان کمتری هستند.
امنیت هش بالاتر امنیت بیشتری به‌همراه دارد. استیکینگ به قفل شدن دارایی‌ها در ازای پاداش‌دهی با هدف تامین امنیت کمک می‌کند.
فورک شبکه سیستم‌های PoW بسته به مشوق‌های اقتصادی با فورک‌های مختلفی مواجه می‌شوند. فورک شبکه عموما به‌صورت خودکار در سیستم رد نمی‌شود.

چه زمانی باید از Proof of Stake یا Proof of Work استفاده کرد؟

الگوی اجماع به‌خاطر کاهش تمرکزگرایی موجودیت‌های مسئول اعتبارسنجی تراکنش‌ها، برای طراحی توزیع‌شده یک شبکه بلاک چینی مهم است. بنابراین برای حفاظت از خاصیت تغییرناپذیری، تراست‌لس و توزیع‌شده یک بلاک چین، به یک مکانیزم اجماع کاملا کارا نیاز داریم.

حالا نوع سیستم اجماع به نیاز شبکه بستگی دارد. مثلا برای جلوگیری از تقلب، امنیت و ایجاد اعتماد در یک شبکه، به PoW نیاز است. گمراهی ماینرها (یا پردازنده‌های داده مستقل) به‌خاطر امنیت فراهم‌شده توسط سیستم اثبات کار نیز امکان‌پذیر نیست. اثبات کار در کنار افزایش سختی تغییر داده در طول زمان، روشی برای حفاظت از تاریخچه تراکنش یک رمز ارز محسوب می‌شود.

نیازمندی‌های یک نود مشارکت‌کننده که نشان‌دهنده تکمیل و ثبت کار است، آن را واجدالشرایط افزودن تراکنش‌های جدید به بلاک چین کرده و از هرگونه فعالیت مخربی محافظت می‌کند. بنابراین اگر کپی‌های زیادی از بلاک چین روی شبکه وجود داشته باشد، PoW برای شناسایی معتبرترین کپی کارآمد خواهد بود. نهایتا اینکه اثبات کار در عین ثابت نگه داشتن نرخ عملیات، برای ساخت یک ساعت توزیع‌شده که اجازه ورود و خروج آزادانه به شبکه را به ماینرها می‌دهد، لازم است.

در حالت مشابه، عملکرد و امنیت شبکه از پیامدهای مهم استفاده از گواه اثبات سهام هستند. از PoS هنگام نیاز به داشتن سرعت تراکنش بالای درون زنجیره‌ای استفاده می‌شود. علاوه بر این، احتمالا ولیدیتورها مقدار قابل توجهی از توکن‌های شبکه را در اختیار خواهند داشت که باعث تشویق مالی آن‌ها به حفاظت از زنجیره می‌شود.

با این حال، یک سری تردید در خصوص قدرت امنیت PoS و PoS در برابر تهدیدها وجود دارد. به همین خاطر، یک سری مکانیزم اجماع دیگر نظیر اثبات فضا توسط پروژه ارز چیا (Chia) برای اعتبارسنجی امن تراکنش‌ها طراحی شده است. چیا نتورک از اثبات فضا و اثبات زمان برای برخی از مشکلات تمرکزگرایی که در بلاک چین‌های مبتنی بر اثبات سهام و کار وجود دارد، استفاده می‌کند.

سخن پایانی

اتریوم 2 تنها استفاده‌کننده الگوریتم اثبات سهام نیست. رمز ارزهایی مانند الگورند (Algorand)، کاردانو (Cardano)، کازموس (Cosmos)، ایاس (EOS)، پولکادات (Polkadot) و تزوس (Tezos) نیز همگی نسخه‌ای از اثبات سهام را پیاده‌سازی کرده‌اند.

شبکه اتریوم هم‌اکنون در فاز 1 مهاجرت به Ethereum 2.0 قرار دارد و اجرای فاز 1.5، برای اواخر سال 2021 یا اوایل 2022 برنامه‌ریزی شده است. پس از آن، فاز دوم و نهایی آپگرید به اتریوم 2 اجرا خواهد شد. بسیاری از کارشناسان فعال در این حوزه با توجه به شرایط کنونی و نقشه راه این پروژه به افزایش قیمت اتریوم در آینده امیدوار هستند.

تهیه شده در بیت 24

از 1 تا 5 چه امتیازی به این مطلب میدهید؟

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

از امتیاز شما سپاسگذاریم اگر این مطلب برایتان مفید بود میتونید با اشتراک گذاری مطلب با دوستانتان یا افزودن نظر ما را در تولید محتوای مفید همراهی کنید.

سوالات متداول

تفاوت اثبات سهام با اثبات کار چیست؟

الگوی PoS به انتخاب تصادفی ولیدیتورها برای اعتبارسنجی و تایید تراکنش‌ها و ساخت بلاک‌های جدید می‌پردازد، اما الگوریتم PoW از روش‌های اعتبارسنجی رقابتی با استفاده از تجهیزات سخت افزاری تخصصی برای عملیات ماینینگ و تایید و افزودن بلاک‌های جدید به شبکه استفاده می‌کند.

مشکلات و معایب PoS چیست؟

از مهمترین چالش‌های اثبات سهام، پتانسیل حرکت به‌سوی تمرکزگرایی است. از آنجایی که سیستم‌های PoS به انتخاب اعتبارسنج‌ها و اکثر اوقات دلگیت کردن این فرآیند به دیگر ولیدیتورها متکی هستند، امکان کنترل شبکه توسط نودهای بزرگتر همیشه وجود دارد.

کدام ارزها از اثبات سهام استفاده می‌کنند؟

از جمله مهمترین رمز ارزهای استفاده‌کننده از مکانیزم PoS می‌توان اتریوم، کاردانو، سولانا و پولکادات را نام برد. بزرگترین ارز دیجیتال بازار یعنی بیت کوین از اثبات کار بهره می‌برد.

نظر خود را بنویسید

اشتراک گذاری

الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) در بلاک چین و ارز دیجیتال چیست؟

لینک کپی شد !

https://bit24.cash/blog/pos/