اثبات سهام (PoS) چیست؟ Proof of Stake

مفهوم اثبات سهام (POS) به این معنی است که یک شخص می‌تواند بر اساس تعداد ارزهایی که در اختیار دارد، تراکنش‌ها را استخراج یا اعتبارسنجی کند. این بدان معناست که هر چه تعداد ارزهای مالکیت یک ماینر بیشتر باشد، قدرت ماینینگ بیشتری دارند.

Proof of Stake به عنوان جایگزینی برای اثبات کار(POW)، که الگوریتم اجماع اصلی در فناوری بلاک چین است، ایجاد شد که برای تأیید تراکنش‌ها و افزودن بلوک‌های جدید به زنجیره استفاده می‌شود.
در این مقاله به مفهوم اثبات سهام خواهیم پرداخت.

اثبات سهام چیست؟

در سال 2011، رویکرد جدیدی در Bitcointalk برای رسیدگی به ناکارآمدی مکانیسم اجماع PoW و کاهش میزان منابع محاسباتی مورد نیاز برای اجرای شبکه بلاک چین پیشنهاد شد. این مفهوم به جای انجام کار ملموس، مبتنی بر وجود یک سهم قابل تأیید در اکوسیستم است.

به بیان دیگر، برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها در شبکه کریپتو، کاربر فقط باید نشان دهد که دارای مقدار خاصی از توکن‌های ارز دیجیتال است که بومی بلاک چین هستند. این نوع مکانیسم اجماع که توسط شبکه های بلاک چین برای دستیابی به اجماع توزیع شده استفاده می شود، مکانیسم اجماع اثبات سهام نامیده می شود.

به عنوان مثال، ماینر A  30 سکه، ماینر B  50 سکه، ماینر C  75 سکه، و ماینر D 15 سکه شرط می‌گذارد. ماینر C برای نوشتن و اعتبارسنجی بلوک زیر در این مورد اولویت دارد. برخلاف پاداش بلاک در اثبات کار، ماینر C کارمزد تراکنش، یعنی کارمزد شبکه را دریافت می‌کند.

PoS چگونه کار می‌کند؟

بلوک پیدایش بلوک اولیه در بلاک چین PoS است که در برنامه نیز کدگذاری شده است. بلوک‌های بعدی که در بلاک چین آپلود می‌شوند همیشه به بلوک‌های قبلی بازمی‌گردند و حاوی یک نسخه کامل و به‌روز شده دفتر کل هستند.

در شبکه PoS، ماینرها برای حق اضافه کردن بلاک‌ها رقابت نمی‌کنند. به‌جای استخراج، بلوک‌ها اغلب به‌عنوان «جعلی» شناخته می‌شوند.

بلاک چین‌های PoS، بر خلاف بلاک چین‌های PoW، محدودیتی برای اینکه چه کسی می‌تواند بلاک‌ها را بر اساس مصرف انرژی پیشنهاد کند، ندارد. علیرغم نیازهای انرژی بالای بلاک چین‌های PoW، مکانیسم‌های اجماع جدید مانند اثبات سهام نیاز به ماینینگ را از بین می‌برد.

سیستم اثبات سهام دارای چندین مزیت نسبت به طرح اثبات کار است، از جمله بازده انرژی بیشتر زیرا بلوک‌های استخراج انرژی زیادی مصرف نمی‌کنند. علاوه بر این، برای ایجاد بلوک های جدید به فناوری پیشرفته نیاز ندارید. اثبات سهام منجر به این می شود که شبکه گره های بیشتری داشته باشد.

گره‌های بیشتر در یک شبکه به توسعه هنجارهای حاکمیتی کمک می‌کنند که مصونیت قوی‌تری در برابر تمرکز ایجاد می‌کنند. در سیستم‌های PoS، این امر با درجه بالاتری از استقلال سخت‌افزاری ممکن می‌شود. در نتیجه، اثبات سهام اغلب به عنوان الگوریتم اجماع کمترین احتمال منجر به متمرکز شدن شبکه دیده می‌شود.

کاربرانی که می‌خواهند در فرآیند افزودن بلاک‌ها به بلاک چین PoS در نظر گرفته شوند، باید مقدار مشخصی از ارز دیجیتال شبکه را در یک قرارداد منحصر به فرد به اشتراک بگذارند یا قفل کنند. شانس آن‌ها برای انتخاب به‌عنوان تولیدکننده بلاک بعدی با توجه به مقدار دارایی‌های رمزنگاری شده تعیین می‌شود. اگر کاربران بدخواهانه عمل کنند، ممکن است در نتیجه اقدامات خود سهام خود را از دست بدهند.

PoS ممکن است شامل عناصر تعیین‌کننده دیگری باشد که همیشه به نفع ثروتمندترین گره‌ها نیست، از جمله مدت زمانی که یک گره پول خود را به اشتراک گذاشته است، و همچنین تصادفی‌سازی خالص. پاداش بلاک در PoS به کارمزد شبکه ای اشاره دارد که توسط بلاک چین به شخصی که یک بلوک معتبر ارسال می کند، مشابه مکانیسم PoW، اعطا می‌شود.

در PoS، انتخاب بلوک بر اساس مالکیت ارز است. بنابراین، خدمات استیکینگ توسط صرافی‌ها ارائه می‌شود که به کاربران امکان می‌دهد در ازای پاداش‌های ثابت‌تر، ارزهای دیجیتال را از طرف خود به اشتراک بگذارند. چندین ذینفع می‌توانند به یک استخر سهام بپیوندند تا منابع محاسباتی خود را جمع کنند و شانس خود را برای دریافت پاداش به حداکثر برسانند. به بیان دیگر، آنها قدرت سهام خود را در حین تأیید و اعتبار سنجی بلوک‌های جدید جمع می‌کنند تا شانس خود را برای دریافت پاداش بلوک به حداکثر برسانند.

مزایا و معایب PoS

موضوع اتلاف زیاد منابع انرژی در PoS مورد توجه قرار گرفته است. علاوه‌بر این، سیستم‌های مبتنی بر PoS بسیار مقیاس‌پذیرتر از سیستم‌های مبتنی بر PoW هستند و تراکنش‌ها بسیار سریع‌تر تایید می‌شوند. مقیاس‌پذیری به این معنی است که سیستم با تغییر پارامتر یا تغییر مکانیسم اجماع آن، تراکنش‌های بالاتری را در هر ثانیه (TPS) نسبت به سیستم‌های خاص فعلی انجام می‌دهد.

شبکه PoS با ایجاد یک اجماع قبل از ساخت بلوک‌ها، مقیاس‌پذیری را به دست می‌آورد، که امکان پردازش هزاران درخواست در ثانیه با افزایش تاخیر کمتر از میلی‌ثانیه را فراهم می‌کند.

از سوی دیگر، اثبات سهام، مجموعه‌ای از مشکلات خود را دارد. برای مثال، شبکه همچنان در معرض تسلط مهم‌ترین دارندگان توکن است. این قدرت بیشتری را برای پذیرندگان اولیه و افرادی که بیشترین پول را دارند فراهم می‌کند.

از آنجایی که این مفهوم هنوز نسبتاً جدید است، ممکن است اشکالاتی داشته باشد که هنوز برای جامعه ارزهای دیجیتال مشهود نیست. این پارادایم، بر خلاف اثبات کار، سابقه‌ای از عملکرد ندارد. علاوه‌بر این، فورک شدن به‌طور خودکار توسط سیستم‌های proof-of-take منع نمی‌شود. هنگامی که یک بلاک چین تقسیم می‌شود، یک اعتبار سنجی نسخه تکراری سهام خود را در بلاک چین تازه فورک شده دریافت می‌کند.

چه زمانی باید از PoW یا PoS استفاده کرد؟

مکانیسم اجماع برای طراحی توزیع‌شده یک شبکه بلاک چین بسیار مهم است زیرا تمرکز نهادهای مسئول اعتبارسنجی تراکنش ها را کاهش می‌دهد. برای حفظ ویژگی‌های تغییرناپذیر، غیرقابل اعتماد و توزیع‌شده یک شبکه بلاک چین، نیاز به یک مکانیسم اجماع کاملاً کارآمد دارد.

نوع اجماع لازم به نیازهای یک شبکه بستگی دارد. به عنوان مثال، اثبات کار برای پیشگیری از تقلب، امنیت و ایجاد اعتماد در یک شبکه مورد نیاز است. ماینرها (یا پردازشگرهای مستقل داده) را نمی‌توان در مورد یک تراکنش به دلیل محافظت ارائه شده توسط PoW گمراه کرد. اثبات کار روشی برای ایمن کردن تاریخچه تراکنش یک دارایی رمزنگاری است و در عین حال دشواری تغییر داده‌ها را در طول زمان افزایش می‌دهد.

الزام یک گره شرکت‌کننده که نشان می‌دهد کار تکمیل و ارسال شده است، واجد شرایط آن است که تراکنش‌های جدیدی به بلاک چین اضافه و از هرگونه فعالیت مخرب محافظت کند.

اگر نسخه‌های متعددی از بلاک چین در شبکه وجود داشته باشد، PoW به شناسایی قانونی‌ترین نسخه کمک می‌کند. در نهایت، اثبات کار برای ساخت یک ساعت توزیع‌شده ضروری است که به استخراج‌کنندگان اجازه می‌دهد آزادانه وارد شبکه شده و از آن خارج شوند و در عین حال نرخ عملیاتی ثابتی را حفظ کنند.

به طور مشابه، عملکرد و امنیت شبکه پیامدهای مهم استفاده از مکانیزم مبتنی بر اثبات سهام است. PoS زمانی استفاده می‌شود که برای تراکنش‌های زنجیره‌ای در ثانیه و تسویه واقعی انتقال شبکه به سرعت تراکنش بالا نیاز باشد. علاوه‌بر این، اعتبار سنجی‌ها احتمالاً دارای مقادیر قابل توجهی از توکن شبکه هستند که از نظر مالی آنها را تشویق می‌کند تا زنجیره را ایمن نگه دارند.

با این حال، تردیدهایی در مورد قدرت امنیت PoS و PoW در برابر تهدیدات وجود دارد. بنابراین، یک مکانیسم اعتبار سنجی به نام اثبات فضا یا (پروژه چیا) برای اعتبارسنجی ایمن تراکنش‌ها ایجاد می شود. چیا از مکانیزم اجماع اثبات فضا و اثبات زمان برای حل برخی از مشکلات تمرکزی که گریبانگیر بلاک چین‌های PoW و PoS است استفاده می‌کند.

PoW VS PoS: کدام یک بهتر است؟

POW به خوبی آزمایش شده و در بسیاری از پروژه‌های ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود. حملات DDoS به یک بلاک چین با استفاده از این الگوریتم با فناوری محاسباتی امروزی غیرممکن است. با این حال، هزینه بالای انرژی، افزایش فشار بر محیط زیست، پوشش رسانه‌ای نامطلوب، تمرکز بیشتر عملیات استخراج، و توان عملیاتی پایین تراکنش‌ها احتمالاً آن را در درازمدت غیرقابل دوام می‌کند. جوامع بسیار نگران هزینه‌های انرژی بالای استخراج بیت‌کوین هستند و چین رسماً تمام این عملیات‌ها را ممنوع می‌کند.

الگوریتم اثبات سهام یک بلاک چین مقیاس‌پذیرتر با توان تراکنش بالاتر را فراهم می‌کند، و چند پروژه قبلاً آن را اتخاذ کرده اند. اگر اجرای برنامه‌ریزی‌شده PoS در پروتکلی به معروفی مانند اتریوم به خوبی پیش برود، احتمالاً جامعه رمزنگاری به طور منطقی از توانایی الگوریتم اثبات سهام برای ایمن نگه‌داشتن شبکه مطمئن خواهد شد. این امر ممکن است مقیاس را به نفع PoS تغییر دهد و تنها زمانی نشان می‌دهد که یک الگوریتم اجماع بلاک چین برای آینده باشد.