در شبکههای بلاکچینی، هیچ نهاد مرکزی برای اعتبارسنجی و تایید تراکنشها وجود ندارد. این مسئولیت بر عهده ساز و کارهایی به نام مکانیزم اجماع است که به کمک آنها، نودهای شبکه بر سر اعتبار تراکنشها به توافق میرسند. یکی از مهمترین الگوریتمها، الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) است که برای پردازش و تایید تراکنشها در بلاکچین استفاده میشود.
در این مقاله از ارزیکال با الگوریتم اثبات سهام (PoS) آشنا میشویم و تفاوت آن را با الگوریتم اثبات کار (PoW) بررسی میکنیم. همچنین، مزایا و معایب این الگوریتم را نیز با هم مرور میکنیم. پس همراه ما باشید.
آشنایی با مکانیزم اجماع
قبل از همه چیز بیاید ببینیم اصلا مکانیزم اجماع (Consensus Mechanism) چیست؟ در فناوری بلاکچین، هیچ نهاد مرکزی برای تایید تراکنشها وجود ندارد. به جای آن، تایید تراکنشها بر عهده مجموعهای از نودهای شبکه است. به طوری که برای این که یک تراکنش معتبر شناخته شود و در بلاکچین ثبت گردد، باید همه نودها بر سر درستی آن به توافق برسند. این توافق با استفاده از مکانیزم اجماع صورت میگیرد.
این مکانیزم در واقع به کاربران یا نودهای شبکه کمک میکند بدون نیاز به ناظر بیرونی، به یک تصمیم مشترک برسند. این سازوکار نقش بسیار مهمی در حفظ امنیت، یکپارچگی و شفافیت شبکههای بلاکچینی دارد.
از جمله مهمترین الگوریتمهای اجماع میتوان به اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) اشاره کرد. در ادامه، با الگوریتم اثبات سهام و نحوه عملکرد آن بیشتر آشنا میشویم.
الگوریتم اثبات سهام چیست و چگونه کار میکند؟
الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) یکی از پرکاربردترین مکانیزمهای اجماع در بلاکچین است که به عنوان یک جایگزین کم مصرفتر برای الگوریتم اثبات کار طراحی شده است. هدف اصلی این الگوریتم، تایید تراکنشها، ساخت بلاکهای جدید و حفظ امنیت شبکه به شیوهای غیرمتمرکز است؛ بدون این که به مصرف شدید برق و سختافزارهای پرقدرت نیاز باشد.
این فرایند توسط اعتبارسنجها یا همان ولیدیتورها انجام میشود. ولیدیتورها برای کسب مجوز اعتبارسنجی، باید مقداری از توکنهای بومی آن شبکه را استیک کنند. آنها در واقع این داراییها را به منظور ضمانت کار خود، در شبکه به طور موقت قفل میکنند. اما ولیدیتور چگونه انتخاب میشود؟
ولیدیتورها در PoS به طور تصادفی انتخاب میشوند! اما عواملی مثل میزان توکن استیک شده یا مدت زمان مشارکت آنها در شبکه میتوانند شانس آنها را بالا ببرد.
پس از انتخاب شدن، ولیدیتورها موظفند تراکنشها را بررسی کنند و در صورت اعتبار، آنها را در قالب بلاک جدید به بلاکچین اضافه کنند. این بلاک باید توسط سایر ولیدیتورها نیز تایید شود تا اجماع واقعی شکل بگیرد.
پس از ثبت موفق بلاک، شبکه در ازای این مشارکت به آنها پاداش میدهد. پاداش اعتبارسنجی در الگوریتم PoS شامل کارمزد تراکنشهای بلاک ساخته شده توسط آن ولیدیتور است. همچنین در برخی شبکهها، مقداری توکن جدید منتشر میشوند که به عنوان پاداش به ولیدیتور داده میشود.
اما اگر خطایی رخ دهد، شبکه بخشی از دارایی استیک شده ولیدیتور را به عنوان جریمه از بین میبرد. به این فرایند Slashing میکویند، که یکی از راهکارهای PoS برای حفظ امنیت شبکه است.
تفاوت دو الگوریتم PoS و PoW
تا اینجا یاد گرفتیم الگوریتم اثبات سهام چیست و چگونه کار میکند، اما چه تفاوتی با الگوریتم اثبات کار دارد؟ هر دو الگوریتم PoS و PoW، باعث حفظ امنیت شبکه میشوند و به بلاکچین کمک میکنند تراکنشها را تایید کند؛ اما با مسیرهای متفاوت!
در الگوریتم PoW، مسئولیت تایید تراکنشها و ساخت بلاکهای جدید بر عهده ماینرها است. آنها این کار را با حل مسائل پیچیده ریاضی که توان پردازشی بالایی نیاز دارد، انجام میدهند. در حالی که در الگوریتم PoS، ولیدیتورها فقط با استیک کردن توکنهای خود، مجازند تراکنشها را تایید و بلاکهای جدیدی در شبکه ایجاد کنند.
حتی نحوه انتخاب ولیدیتورها و ماینرها نیز با هم متفاوت است. در PoS برای تبدیل شدن به ولیدیتور، کافیست کاربران مقدار مشخصی از توکنهای بومی شبکه را در اختیار داشته و آنها را استیک کنند. اما در PoW، افراد برای این که ماینر باشند، باید تجهیزات پردازشی قدرتمند، که بسیار گران قیمت هستند را تهیه کنند.
همین هزینههای بالا در PoW باعث میشود فقط نهادهای خاصی که سرمایه بسیار زیادی دارند بتوانند در اعتبارسنجی شبکه مشارکت کنند. بنابراین امنیت شبکه بالاتر میرود. اما در PoS کاربران عادی امنیت شبکه را تامین کرده و توکنهای استیک شده، صحت کار آنها را تضمین میکند.
یکی دیگر از تفاوتهای الگوریتم اثبات سهام با اثبات کار در نحوه پاداشدهی آنها است. پاداش در الگوریتم PoS به طور توزیعشده، با توجه به سهام افراد در سیستم، پرداخت میشود. اما در PoW پاداش فقط به اولین نفری که معما را حل کند و بلاک جدید بسازد میرسد.
مزایای الگوریتم اثبات سهام
الگوریتم اثبات سهام در سالهای اخیر به عنوان جایگزینی کارآمدتر برای الگوریتم اثبات کار مورد توجه بسیاری از پروژههای بلاکچینی قرار گرفته است. این روش، به جای تکیه بر توان پردازشی و مصرف انرژی بالا، از سرمایه کاربران برای تامین امنیت و تایید تراکنشها استفاده میکند.
در ادامه چند مورد از برجستهترین مزایای این الگوریتم را با هم بررسی میکنیم.
مصرف انرژی بسیار کم
تایید تراکنشها و ساخت بلاکهای جدید در الگوریتم اثبات سهام، فقط با استیک کردن توکنهای شبکه توسط کاربران انجام میشود. بنابراین نیازی به دستگاههای ماینر و تجهیزات قدرتمند، که برق زیادی مصرف میکنند، ندارند. این موضوع باعث کاهش چشمگیر مصرف انرژی میشود و از نظر زیست محیطی گزینهای پایدارتری به شمار میرود.
پاداش عادلانه
پاداشها در PoS، بر اساس مقدار توکن استیک شده و مدت زمان مشارکت افراد، توزیع میشود. بنابراین برخلاف PoW که تنها ماینرهای بزرگ با دستگاههای پیشرفته سود میبرند، حتی کاربرانی که سرمایه کمی دارند هم میتوانند پاداش بگیرند. این سیستم باعث مشارکت گستردهتر و توزیع عادلانهتر پاداشها در میان کاربران میشود و انگیزهای برای حفظ و نگهداری توکنها در افراد ایجاد میکند.
حفظ ارزش توکنهای بومی شبکه
وقتی کاربران توکنهای خود را استیک میکنند، آن توکنها برای مدتی از دسترس خارج میشوند و نمیتوان آنها را معامله کرد. این موضوع باعث میشود توکنهای در گردش کمتر شوند و در نتیجه فشار فروش کاهش پیدا کند. بنابراین باعث حفظ یا حتی افزایش ارزش توکن میشود.
سرعت بالا پردازش
عدم نیاز به حل مسائل پیچیده ریاضی، سرعت پردازش تراکنشها را بالاتر میبرد. بنابراین باعث افزایش توان عملیاتی شبکه میشود و در نتیجه مقیاسپذیری را بیشتر میکند. این مزیت الگوریتم اثبات سهام بهخصوص در پروژههایی با تعداد کاربران بالا بسیار اهمیت دارد.
کاهش تمرکز
مسئولیت تایید و اعتبارسنجی تراکنشها در PoS بر عهده کاربران شبکه است. این مشارکت گسترده، منجر به توزیع بهتر قدرت و کاهش تمرکز شبکه بر عده خاصی از افراد میشود. بنابراین روند فعالیت در الگورتیم اثبات سهام غیرمتمرکزتر از اثبات کار است.
معایب الگوریتم اثبات سهام
الگوریتم اثبات سهام در کنار تمام مزایا و نقاط مثبتی که ارائه میدهد، مانند هر مکانیزم دیگری دارای یک سری معایب است. در ادامه به چند مورد از این معایب میپردازیم.
اولویت دادن به ثروتمندان
در PoS، هر چه میزان دارایی استیک شده یک کاربر بیشتر باشد، شانس انتخاب شدن آن فرد به عنوان ولیدیتور نیز بالاتر میرود. این یعنی کاربران ثروتمند که دارایی بیشتری دارند، پاداش بیشتری دریافت میکنند و قدرت بیشتری برای مشارکت در فرایند اعتبارسنجی و ساخت بلاکهای جدید دارند.
قفل کردن سرمایه ولیدیتورها
کاربران برای تبدیل شدن به ولیدیتور، باید مقدار قابل توجهی از دارایی خود را در شبکه استیک کنند. آنها در این مدت، امکان استفاده یا فروش آن دارایی وجود ندارد. این موضوع باعث کاهش نقدشوندگی میشود و ممکن است در شرایط پرنوسان بازار، برای کاربران مشکلساز باشد.
امنیت پایینتر
تایید تراکنشها در PoS توسط کاربران شبکه انجام میشود و هرکس که سهم بیشتری داشته باشد، قدرت بیشتری در شبکه دارد. با توجه به این موضوع، ممکن است یک نفر یا یک نهاد، موقعی که توکن بومی آن شبکه پایین است، مقدار بسیار زیادی از آن را بخرد و کنترل شبکه را دست بگیرد. بنابراین امنیت پایینتری نسبت به PoW دارد.
کدام پروژههای بلاکچینی از PoS استفاده میکنند؟
الگوریتم اثبات سهام به دلیل مزایا و ویژگیهای منحصر به فردی که دارد، مورد توجه بسیاری از پروژههای بلاکچینی قرار گرفته است. در ادامه به بررسی ۴ مورد از شبکههایی که به عنوان مکانیزم اجماع از PoS استفاده میکنند، میپردازیم.
اتریوم (Etherium)
طی یک به روز رسانی در سپتامبر ۲۰۲۲، شبکه اتریوم مکانیزم اجماع خود را از اثبات کار به اثبات سهام تغییر داد. این اتفاق یکی از مهمترین تحولات در تاریخ بلاکچین محسوب میشود و هدف آن افزایش بهرهوری، کاهش مصرف انرژی و افزایش مقیاسپذیری شبکه بود.
در نسخه جدید به جای استخراج با ماینرها، ولیدیتورها مسئول تایید تراکنشها و ساخت بلاکها هستند. برای این که فردی بتواند بهعنوان ولیدیتور در اتریوم فعالیت کند، باید حداقل ۳۲ واحد از ارز بومی این شبکه، یعنی اتر (ETH) را در شبکه استیک کند.
همچنین، اتریوم با این تغییر آماده شد تا در آینده از فناوریهایی مانند شاردینگ (Sharding) بهره ببرد. این فناوری میتواند توان پردازشی شبکه را بهصورت چشمگیری افزایش دهد.
دش (Dash)
شبکه دش یکی از پروژههای محبوب در دنیای ارزهای دیجیتال است که در گذشته با نام دارک کوین (Dark Coin) شناخته میشد. این شبکه از یک سیستم اجماع دو مرحلهای استفاده میکند که ترکیبی از الگوریتمهای اثبات کار و اثبات سهام است. به طوری که هم از توان محاسباتی ماینرها و هم از داراییهای قفل شده کاربران، برای عملکرد و حفظ امنیت شبکه استفاده میشود.
در این شبکه علاوه بر ماینرها، که بلاکهای جدید را استخراج میکنند، گروهی از کاربران نیز نقش مسترنودها (Masternodes) را بر عهده دارند. برای تبدیل شدن به مسترنودها، کاربران باید ۱۰۰۰ واحد DASH در شبکه استیک کنند. بدین ترتیب میتوانند در فعالیتهای مختلف شبکه مشارکت داشته باشند و در ازای آن پاداش بگیرند. آنها مسئولیتهایی از جمله تایید فوری تراکنشها (Instant Send)، ارسال تراکنشهای خصوصی (Private Send) و رایگیری در تصمیمات حاکمیتی را بر عهده میگیرند.
این ساختار دو لایه باعث میشود شبکه دش از امنیت بالا و کارایی سریع برخوردار باشد. در نتیجه در زمینه پرداختهای فوری، یکی از پروژههای پیشرو در صنعت کریپتو محسوب شود.
ترون (Tron)
شبکه ترون از نسخهای اصلاح شده PoS که به آن اثبات سهام نمایندگیشده (Delegated Proof of Stake) گفته میشود، استفاده میکند. این شبکه با بهرهگیری از DPoS سعی دارد سرعت بالا، کارمزد پایین و مقیاسپذیری بالا را برای کاربران خود فراهم کند.
در سیستم DPoS، تمام دارندگان توکن TRX میتوانند در فرایند اجماع شرکت کنند؛ اما نه به صورت مستقیم. در واقع در این سیستم، افرادی با عنوان سوپر نماینده (Super Representative) وجود دارند، که کاربران توکنهای خود را به آنها واگذار میکنند. برای انتخاب این سوپر نمایندهها، بین کاربران رایگیری انجام میشود. سوپر نمایندگان در ازای تولید بلاکهای جدید و تایید تراکنشها، پاداش دریافت میکنند و معمولا بخشی از این پاداش را نیز به رایدهندگان خود میدهند.
شبکه ترون به دلیل استفاده از الگوریتم DPoS، سرعت پردازشی بسیار بالایی دارد و کارمزدهای انتقال نیز در این شبکه بسیار پایین است. این ویژگیها باعث میشود ترون یکی از شبکههای پرسرعت و مقیاسپذیر در حوزه بلاکچین باشد.
مطلب پیشنهادی: ترون اسکن (tronscan) چیست؟ آموزش کار با مرورگر شبکه ترون
تزوس (Tezos)
یکی دیگر از پروژههایی که الگوریتم PoS را به کار میبرد، شبکه تزوس است. البته این شبکه از نوع خاصی از PoS به نام اثبات سهام مایع (Liquid Proof of Stake) استفاده میکند که ترکیبی از ویژگیهای PoS و DPoS است. این مدل انعطافپذیری بیشتری را در اختیار کاربران قرار میدهد.
کاربران برای مشارکت در فرایند اجماع دو تا حق انتخاب دارند. یا میتوانند توکنهای خود را استیک کنند و به یک بیکر (Baker) واگذار کنند؛ یا در صورتی که شرایط لازم را داشته باشند، خودشان تبدیل به بیکر شوند. اگر کسی نتواند خودش بیکر شود، میتواند توکنهای خود را به یک بیکر واگذار کند و از پاداشهای آن سهم بگیرد.
بیکرها در واقع همان ولیدیتورها هستند که تراکنشها را تایید میکنند و بلاکهای جدید میسازند. کاربران برای تبدیل شدن به یک بیکر، باید حداقل ۶۰۰۰ توکن XTZ را سرمایهگذاری کنند، که به این کار اصطلاحا پختن (Baking) میگویند. در LPoS، دارندگان توکن میتوانند در رایگیریهای مربوط به ارتقا پروتکل شبکه نیز شرکت کنند.
جمعبندی: آینده بلاکچین با الگوریتم اثبات سهام
الگوریتم اثبات سهام (PoS) یکی از مهمترین نوآوریها در مسیر توسعه فناوری بلاکچین محسوب میشود. این مکانیزم با کاهش مصرف انرژی، افزایش سرعت پردازش و ایجاد امکان مشارکت گستردهتر کاربران، جایگزین خوبی برای الگوریتم اثبات کار محسوب میشود.
اگرچه این الگوریتم نیز با چالشهایی مانند تمرکز قدرت در میان سرمایهداران و کاهش نسبی امنیت در برابر برخی حملات، مواجه است؛ اما بسیاری از پروژههای مطرح نظیر اتریوم، ترون، دش و تزوس با پیادهسازی PoS، بین امنیت، بهرهوری و مقیاسپذیری تعادل خوبی ایجاد کردند.
با توجه به مسیر صنعت بلاکچین و تمایل پروژهها به راهکارهای کممصرف و پایدار، به نظر میرسد PoS بتواند نقش پررنگتری در آینده این فناوری ایفا کند. به شرط این که چالشهای فعلی خود به درستی مدیریت شوند. نظر شما در این مورد چیست؟
