به گزارش ایمنا، رمز ارزها دارای ساختاری غیرمتمرکز هستند و بدون نیاز به یک مرجع مرکزی (Central Authority) کار می‌کنند که باعث می‌شود شبکه بلاک چین به روش جدیدی برای حفظ امنیت تراکنش‌ها و دارایی کاربران نیاز داشت. باشد؛ این روش با نام مکانیسم اجماع شناخته می‌شود. مکانیسم اجماع در شبکه بلاک چین را به عنوان یک توافق همگانی تعریف می‌کنند.
تمامی شبکه‌های همتا به همتا، به دلیل نداشتن سلسله مراتب مانند شبکه‌های متمرکز، به مکانیسم اجماع نیاز دارند. این مکانیسم‌ها ترکیبی از رمزنگاری و قوانینی برای پرداخت پاداش با مجازات در شبکه هستند.
الگوریتم اجماع اثبات سهام چیست؟
اثبات سهام (Proof Of Stake) با به اختصار PoS نوعی الگوریتم اجماع در شبکه‌های مبتنی بر بلاک چین است. در یک شبکه غیرمتمرکز بلاک چینی مانند بیت کوین همه می‌توانند در کنترل شبکه سهیم باشند و در حقیقت همه مالک شبکه هستند. مسئله اصلی در چنین شبکه‌ای امنیت است.
الگوریتم اجماع شامل قوانین و شرایطی است که با آن مشارکت‌کنندگان می‌توانند از صحت کار شبکه اطمینان حاصل کنند؛ در بیت کوین الگوریتم اجماع این شبکه اثبات کار (Proof of Work) نام دارد. طبق این الگوریتم که همان قانون است، هر کس بخواهد در کار تولید بلاک شرکت کند، باید با پرداخت بهایی درست‌کاری خود را اثبات کند و در کنار سایر اعتبارسنج‌ها (ماینرها) برای کسب پاداش رقابت کند و اگر کسی بخواهد فعالیت مخربی روی شبکه بیت کوین انجام دهد، مجبور است قدرت پردازشی بیش از افراد درست‌کار (تمام ماینرهای دیگر) فراهم آورد که به هیچ عنوان توجیه اقتصادی ندارد و منطقی نیست.
پییِرکوین (Peercoin) اولین ارز دیجیتالی بود که مدل اجماع اثبات سهام را در مقیاسی کامل اجرا کرد و پولکادات، ایاس، تزوس، کاردانو و ده‌ها ارز دیجیتال بزرگ دیگر از اثبات سهام یا شکل تغییریافته آن استفاده می‌کنند. اتریوم بزرگ‌ترین ارز دیجیتالی است که تصمیم دارد از اثبات کار به اثبات سهام کوچ کند. اثبات سهام با مصرف کمتر انرژی، آسیب کمتری به محیط زیست وارد می‌کند. این نکته در مقایسه با الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) که در بیت کوین به کار گرفته می‌شود، حائز اهمیت است زیرا اثبات کار نیازمند صرف انرژی قابل‌توجهی است، اثبات سهام شبکه را مقیاس‌پذیرتر می‌کند و در زنجیره‌های مبتنی بر این الگوریتم شاهد تراکنش‌های ارزان‌تر و سریع‌تری خواهیم بود.
الگوریتم اجماع 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 تأیید بلاک بعدی برگزیند. فرآیند انتخاب گره‌های تأیید 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 تأیید کننده وقتی ۱۰۰۰ توکن بومی آن شبکه را به مدت یک ماه استیک کرده، بیشتر از گره دیگر با ۱۰۰ توکن قفل شده در مدت یک هفته است.
استفاده از واژه استخراج یا ماینینگ (mining) در شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم PoS مرسوم نیست و به جای آن معمولاً از واژه تأیید کردن یا ساختن بلاک استفاده می‌شود. فورج (Forge) در مکانیزم PoS به معنی تأیید کردن بلاک و فورجر (Forger) به معنی همان اعتبار سنج (ولیدتور) تراکنش‌ها و در نهایت تأیید کننده بلاک است.
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 تأیید کننده پرداخت می‌شود. بنابراین بلاک چین‌هایی که از مکانیزم اجماع اثبات سهام استفاده می‌کنند معمولاً در ابتدا با مقداری توکن از پیش استخراج شده (pre-mined) راه اندازی می‌شوند یا اول با PoW کار را شروع می‌کنند و بعداً به مدل PoS تغییر می‌کنند.
مشارکت کنندگانی که قصد تبدیل شدن به یک گره تأیید کننده یا فورجر را دارند، ملزم به استیک کردن (قفل کردن) مقدار حداقلی از ارز شبکه مورد نظر هستند؛ با استفاده از انتخابات رندوم، شبکه به دنبال نودهایی می‌گردد که کمترین مقدار هش و بیشترین مقدار استیک شده را داشته باشند. پس اینکه یک نود به عنوان فورجر انتخاب شد، سن استیکینگ او صفر می‌شود و به عبارتی موقتاً شانس مجدداً برگزیده شدن او کمتر می‌شود.
مزایای الگوریتم اثبات سهام چیست؟
سرعت پردازش بالا
به تجربه ثابت شده است که شبکه‌های بلاک‌چینی که از الگوریتم اثبات سهام در ارز دیجیتال بهره می‌برند، توان پردازش بیشتری دارند. همچنین، زمان تشکیل هر بلوک در این شبکه‌ها به‌مراتب کاهش پیدا می‌کند و تعداد تراکنش‌هایی که در یک ثانیه پردازش می‌شود نیز افزایش می‌یابد.
کمک به حفظ قیمت توکن بومی شبکه
در شبکه‌هایی که از این الگوریتم بهره می‌برند، بخش چشمگیری از توکن‌ها قفل می‌شوند. این اتفاق به حفظ ارزش توکن در بلندمدت کمک می‌کند، زیرا فرایند عرضه و تقاضای توکن‌ها در بازار به‌خوبی تحت کنترل درمی‌آید.
تسهیل مشارکت اعضای جامعه در تأیید تراکنش‌ها
در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار بهره می‌برند، کاربران باید برای تهیه سخت‌افزار لازم به‌منظور مشارکت در فرایند تأیید تراکنش‌ها هزینه‌های هنگفتی بپردازند. طبیعی است که خیلی از کاربران توان و تمایل پرداخت چنین هزینه‌هایی را ندارند. از طرفی الگوریتم Proof of Stake، زمینه لازم برای مشارکت گروه‌های بیشتری از اعضای جامعه را در تأیید تراکنش‌ها و تأمین امنیت شبکه فراهم می‌کند.
افراد می‌توانند صرفاً از طریق نگهداشتن توکن‌های خود در یک کیف پول برای مدت زمان مشخص و بدون انجام هیچ کار دیگری، در این فرایند مشارکت کنند. علاوه بر آن در برخی از شبکه‌ها این امکان وجود دارد که افراد توکن‌های خود را در اختیار برخی دیگر از نودهای اعتبار سنج قرار دهند. به این ترتیب، اعتبارسنج‌ها به‌نیابت از این افراد در تأیید تراکنش‌ها مشارکت می‌کنند؛ در نهایت هم پاداش دریافتی بین دو نفر توزیع می‌شود.
صرفه‌جویی در مصرف انرژی
یکی از ایرادات جدی الگوریتم اثبات کار، مصرف زیاد انرژی برای تأیید تراکنش‌ها و حفظ امنیت شبکه است. همین مسئله سبب شده است برخی از کشورها فعالیت ماینرها را ممنوع اعلام کنند. در برخی دیگر از کشورها ضوابط سخت‌گیرانه‌ای برای فعالیت ماینرها در نظر گرفته شده است. این در حالی است که الگوریتم اثبات سهام مشکل نیاز به انرژی زیاد برای تأیید تراکنش‌ها را به صورت کامل برطرف کرده است. با صرف کمی انرژی می‌توان در این فرایند مشارکت کرد.
شبکه‌های بلاک‌چین الگوریتم اثبات سهام
اتریوم
شبکه اتریوم ابتدا از الگوریتم اجماع اثبات کار بهره می‌برد؛ اما در به‌روزرسانی‌های جدید، این شبکه قرار است به اثبات سهام انتقال پیدا کند. مشکل سرعت پردازش تراکنش‌ها و مقیاس‌پذیری شبکه، توسعه‌دهندگان اتریوم را مجاب کرد که چنین تصمیم مهمی بگیرند. البته دوره زمانی سهام‌گذاری در شبکه اتریوم حدود یک تا دو سال است که قبل از هر اقدام، باید این مسئله را به‌خوبی در نظر گرفت.
تزوس
فعالان باسابقه بازار رمز ارزها، تزوس را به عرضه اولیه باشکوه ۲۳۲ میلیون دلاری می‌شناسند که سروصدای زیادی در بازار به راه انداخته است. در این شبکه نیز از الگوریتم PoS برای ایمن‌سازی استفاده می‌شود. تعداد اعتبارسنج‌ها در این شبکه محدود است و از طریق فرایند رأی‌گیری نودهای اعتبار سنج انتخاب می‌شوند؛ اما این امکان وجود دارد که کاربران دیگر توکن‌های خود را نزد این نودها به امانت بگذارند.
به این ترتیب، نودها از توکن‌های دریافتی برای ایمن‌سازی شبکه بهره می‌برند. در نهایت نیز پاداش دریافتی بین آن‌ها تقسیم می‌شود. نکته مهم دیگر درباره تزوس آن است که به قفل کردن توکن‌ها برای دوره زمانی مشخص نیازی نیست، بلکه هر زمان که مایل باشید، می‌توانید دارایی خود را تحویل بگیرید.
ترون
در شبکه ترون از نسخه پیشرفته الگوریتم اثبات سهام با نام Delegated Proof of Stake استفاده می‌شود و به این ترتیب، قدرت پردازش تراکنش‌ها در هر ثانیه افزایش پیدا می‌کند. تعداد اعتبارسنج‌ها در ترون نیز فقط ۲۷ عدد است. به نودهای اعتبار سنج در شبکه ترون به‌اصطلاح Super Representatives می‌گویند. اعضای جامعه ترون با استفاده از تعداد توکن‌هایی که در اختیار دارند، در فرایند رأی‌گیری برای انتخابSuper Representatives شرکت می‌کنند. متقاضیان نیز از طریق توزیع بخشی از پاداش‌های خود بین رأی‌دهندگان، سعی می‌کنند رأی آن‌ها را از آن خود کنند.
کازماس
کازماس یکی دیگر از شبکه‌های بلاک‌چین معروف است که توکن بومی آن، اتم (Atom) نام دارد. در این شبکه نیز نودهای اعتبار سنج در قالب رأی‌گیری بین دارندگان توکن اتم انتخاب می‌شوند. کاربران می‌توانند دارایی‌ها خود را برای مشارکت در فرایند ایمن‌سازی شبکه دریافت پاداش، به اعتبارسنج‌ها تفویض اختیار کنند.
الگورند
شبکه الگوراند با هدف حل سه چالش امنیت، مقیاس‌پذیری و تمرکززدایی راه‌اندازی شده است. در این شبکه از الگوریتم اجماع Pure Proof of Stake استفاده می‌شود و با در اختیار داشتن حداقل یک توکن الگو (ALGO) در کیف پول خود، می‌توانید در فرایند ایمن‌سازی شبکه مشارکت کنید.
الگوریتم اثبات سهام (PoS)
الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) در سال ۲۰۱۲ و به عنوان یک نسخه اصلاح شده از الگوریتم اثبات کار معرفی شد. هدف این الگوریتم حل مشکل وابستگی به انرژی برق برای تولید بلاک‌های جدید در مکانیسم اثبات کار بود. ایده اولیه الگوریتم اثبات سهام استفاده از مالکیت برای تولید بلاک‌های جدید به جای رقابت برای به دست آوردن قدرت هش بیشتر است. این مکانیسم با استفاده از قوانینی مشخص، نود بعدی تولیدکننده بلاک جدید را به صورت تصادفی انتخاب می‌کند. نقش نود انتخاب شده، تأیید اعتبار تراکنش بلاک، امضای آن و پیشنهاد آن به شبکه برای اعتبارسنجی (Validation) است.
ساختار تشکیل بلاک چین
در یک بلاک چین مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام، بلاک‌ها به ترتیب زمان انجام تراکنش‌ها مرتب می‌شود. اولین بلاک در این شبکه، بلاک جنسیس (Genesis Block) نام دارد و به شکل هارد-کد درون نرم‌افزار آن قرار گرفته است. بلاک‌ها ی بعدی که به شبکه اضافه می‌شوند، همیشه به بلاک قبلی وابسته هستند. هر کدام از این بلاک‌ها حاوی یک نسخه از دفتر کل (Leger) به روزرسانی شده، هستند. در شبکه‌های بلاک چین مبتنی بر الگوریتم PoS برخلاف الگوریتم PoW هیچ رقابتی برای انتخاب فردی که بلاک بعدی را استخراج می‌کند، وجود ندارد. به همین دلیل در این شبکه‌ها از اصطلاح ساختن یا ضرب کردن به جای استخراج استفاده می‌شود.
مصرف انرژی
در الگوریتم اثبات سهام، افراد را براساس قدرت هش (Hash Power) برای استخراج بلاک‌ها انتخاب نمی‌شوند. در الگوریتم اثبات کار ماینرهای برای به دست آوردن قدرت هش بالا نیاز به مصرف انرژی بسیار زیادی دارند. به همین علت بسیاری از افراد مکانیسم Proof of Stake را بسیار کارآمدتر از Proof of Work می‌دانند. علاوه بر این، الگوریتم اثبات کار برای استخراج به سخت‌افزارها خاص مانند ASIC یا کارت گرافیک‌های قدرتمندی نیاز دارد. در صورتی که الگوریتم اثبات سهام نت‌ها نیازمند یک اتصال به اینترنت است.
توزیع پاداش
مشابه الگوریتم اثبات کار، در الگوریتم اثبات سهام نیز به کسانی که اعتبار یک بلاک جدید را تعیین می‌کنند، پاداش تعلق می‌گیرد. در این الگوریتم تایید کنندگان هم در ازای استیکینگ و هم تأیید تراکنش‌ها در شبکه، پاداش دریافت می‌کنند. میزان پاداش پرداختی در بلاک چین‌های مبتنی بر اثبات سهام، متغیر است و بسته به تعداد کل تایید کنندگان فعال تغییر می‌کند.
مشارکت
در الگوریتم اثبات سهام، به دست آوردن فرصت برای م شارکت در اضافه کردن بلاک‌های جدید، بسیار ساده است. تنها لازم است تا مقدار مشخصی از ارز دیجیتال اختصاصی آن شبکه را، استیکینگ یا سهام‌گذاری کنید. هرچه مقدار کوین‌های استیک شده در شبکه بیشتر باشد، شانس شما برای انتخاب شدن به عنوان تولیدکننده بعدی بیشتر خواهد شد. الگوریتم اثبات سهام تلاش می‌کند با در نظر گرفتن عواملی دیگر، از انتخاب همیشگی نودهای ثروتمند جلوگیری کند. برای مثال انتخاب تصادفی افراد، یا در نظر گرفتن افرادی که مدت زمان طولانی دارایی خود را استیکینگ کرده‌اند.
انواع الگوریتم اثبات سهام (PoS)
- اثبات سهام واگذار شده (Delegated PoS): در مدل اثبات سهام واگذار شده، نمایندگان منتخب مسئول تأیید اعتبار بلاک‌ها هستند. در این مدل همه اعضای شبکه نمایندگانی را انتخاب کرده و سهم خود را به آن نماینده واگذار می‌کنند.
- اثبات سهام شناور (Liquid PoS): در مدل اثبات سهام شناور، واگذاری اختیاری است. این مدل از روش رأی‌گیری، آن چین ( On-Chain) استفاده می‌کند و اجازه می‌دهد تا تغییرات به طور مستقیم در شبکه بلاک چین اعمال شوند.
- اثبات سهام ترکیبی (Hybrid PoS): مدل اثبات سهام ترکیبی از دو مدل اثبات سهام واگذار شده و اثبات سهام شناور، استفاده می‌کند. از نظر تئوری این کار باعث می‌شود تا نقاط ضعف دو مدل دیگر، کاهش پیدا کند.
الگوریتم اثبات سهام یا الگوریتم اثبات کار
تفاوت اصلی الگوریتم PoW و PoS در نوع فعالیتی است که مشارکت‌کنندگان برای حفظ امنیت شبکه انجام می‌دهد. به مشارکت‌کنندگان در الگوریتم اثبات کار، ماینر یا استخراج‌کننده می‌گویند. در فرایند استخراج، مشارکت‌کنندگان باید از طریق آزمون و خطا، معادلات پیچیده ریاضی را حل کنند. این فرایند نیازمند دستگاه‌های ماینر قدرتمند و مقدار زیادی انرژی برق است. در مکانیسم اثبات کار، توکن‌های جدید برای پرداخت پاداش به استخراج‌کنندگان، تولید می‌شوند. در واقع با استخراج هر بلاک جدید، مقدار ثابتی توکن به وارد تولید و چرخه اضافه می‌شود. در الگوریتم اثبات سهام، تأیید کنندگان باید دارایی ارز دیجیتال خود را در شبکه استیکینگ یا سپرده‌گذاری کنند. با این کار آن‌ها می‌توانند در رأی‌گیری و تأیید اعتبار بلاک بعدی در شبکه، مشارکت کنند.
تفاوت اثبات سهام و اثبات کار
هر دو مکانیسم اجماع به بلاک چین کمک می‌کنند تا داده‌ها را همگام‌سازی، اطلاعات را تأیید و تراکنش‌ها را پردازش کنند.
در اثبات سهام، به سازنده‌های هر بلاک اعتبار سنج گفته می‌شود. یک اعتبار سنج تراکنش‌ها را بررسی می‌کند، فعالیت‌ها را تأیید می‌کند، به نتایج رأی می‌دهد و رکوردها را نگه‌داری می‌کند. در اثبات کار، ایجادکننده‌های هر بلاک، ماینر نامیده می‌شود. ماینرها مسائل پیچیده ریاضی را برای تأیید تراکنش‌ها حل می‌کنند. اثبات کار شکلی از افزودن بلاک‌های جدید حاوی تراکنش‌هایی در بلاک چین است که به عنوان اولین روش برای اعتبارسنجی تراکنش‌های بلاک چین، نقش مهمی در تاریخچه رمزارزها ایفا کرده است.
در پوزیشن ایجاد یک بلاک، سرمایه‌گذاران فقط باید در حد کافی کوین‌ها یا توکن‌های مورد نیاز جهت تبدیل شدن به یک اعتبار سنج برای بلاک چین اثبات سهام را خریداری کنند. اما در اثبات کار، ماینرها باید روی پردازش تجهیزات سرمایه‌گذاری کنند و هزینه‌های سنگینی را متحمل شوند تا انرژی ماشین‌هایی که حل محاسبات را انجام می‌دهند را تأمین کنند.
اثبات سهام، یک الگوریتم اجماع است. در واقع اگر در رابطه با تأیید تراکنشی یا تشکیل بلاکی، کاربران موجود در شبکه، توافق کنند، الگوریتم اجماع شکل گرفته است. در پروتکل اثبات سهام، اعتبار سنج‌ها یا ماینرها، مقداری از ارز دیجیتال مخصوص شبکه مد نظر را تهیه می‌کنند و در شبکه استیک می‌کنند. بعد از این فرایند، اعتبارسنج‌ها به تأیید تراکنش و کسب کارمزد می‌پردازند.
نظر شما