الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake)

در سال 2020، فاز اول شبکه اتریوم 2.0 به صورت مستقیم آغاز شد و این یک تغییر اساسی در بلاک چین موجود Ethereum 1.0 و پیشرفت های قابل توجه در مقیاس پذیری و قابلیت دسترسی به شمار می آید. هسته اصلی معماری Ethereum 0.2 الگوریتم اجماع اثبات سهام (Proof of Stake) است که جایگزین ساز و کار اجماع موجود اثبات کار (Proof of Work) شده است. POS با پیشرفت هایی از جمله بهره وری انرژی، موانع کمتر برای ورود، انگیزه های اقتصادی رمزنگاری قوی تر، و قابلیت های درآمدزایی بیشتر برای مجموعه گسترده ای از کاربران همراه است. در ادامه اصطلاح Proof of Stake را روشن سازی می کنیم و نحوه پیاده سازی و تفاوت آن با سایر الگوریتم های اجماع را بررسی خواهیم کرد.

اثبات سهام چگونه کار می کند؟

الگوریتم اجماع اثبات سهام در سال 2011 در انجمن Bitcointalk برای حل مشکلات محبوب ترین الگوریتم یعنی اثبات کار، استفاده شد. در حالی که هر دو هدف یکسانی برای دستیابی به اجماع در بلاک چین را دارند، اما روش رسیدن به هدف کاملاً متفاوت است.

الگوریتم اثبات کار (Proof Of Stake) از یک فرایند شبه تصادفی انتخاب برای گزینش یک گره یا نود جهت اعتبار سنجی بلوک بعدی، بر اساس ترکیبی از عوامل که می تواند شامل عمر سهام (stake)، تصادفی سازی و دارایی گره باشد، استفاده می کند. 

لازم است توجه داشتید که در سیستم های Proof of Stake، گفته می شود بلوک ها بیش از اینکه استخراج شده باشند، “تایید و ایجاد” شده اند. ارزهای دیجیتال با استفاده از اثبات سهام اغلب با فروش کوین های از قبل استخراج شده شروع میکنند یا با الگوریتم اثبات کار راه اندازی می شوند و بعداً به اثبات کار روی می آورند.

در شرایطی که در سیستم های مبتنی بر کار، ارز رمزنگاری شده بیشتری به عنوان پاداش به ماینرها تعلق میگیرد، سیستم اثبات سهام معمولاً از کارمزد معاملات به عنوان پاداش استفاده می کند.

کاربرانی که می خواهند در فرایند ایجاد شرکت کنند، لازم است مقدار مشخصی سکه را به عنوان سهام خود در شبکه قفل کنند. مقدار سهم، تعیین کننده میزان شانس انتخاب یک گره به عنوان اعتبار سنج بعدی برای ساخت بلوک بعدی است. هرچه سهم بیشتر باشد، شانس بیشتری نیز خواهد بود. برای اینکه این فرآیند فقط از ثروتمندترین گره های شبکه برخوردار نباشد، روشهای منحصر به فردی به فرآیند انتخاب اضافه می شود. دو روش متداول “انتخاب بلوک تصادفی” و “انتخاب عمر سکه” است.

در روش انتخاب بلوک تصادفی، اعتبارسنجی ها از طریق جستجوی گره هایی با ترکیبی از کمترین مقدار هش و بیشترین میزان سهم، انتخاب می شوند و از آنجا که مقدار سهام عمومی است، فورجِر (forger) بعدی را معمولاً می توان توسط گره های دیگر پیش بینی کرد.

روش انتخاب عمر سکه، گره ها را براساس مدت زمان ذخیره کوین هایشان انتخاب می کند. عمر سکه از طریق ضرب تعداد روزهایی که سکه ها به عنوان سهام در نظر گرفته می شوند در تعداد سکه هایی که ذخیره شده اند، محاسبه می شود. هنگامی که یک گره یک بلاک را ایجاد کرد، سن سکه آنها به صفر می رسد و آنها باید مدت زمان مشخصی را صبر کنند تا بتوانند بلاک دیگری را بسازند و این اتفاق از غلبه گره های سهام بزرگ بر بلاک چین جلوگیری می کند.

وقتی گره ای برای ساخت بلاک بعدی انتخاب می شود، بررسی می کند که آیا معاملات در بلاک معتبر است، بلاک را امضا می کند و آن را به بلاک چین اضافه می کند. به عنوان پاداش، گره کارمزدهای تراکنش را که با معاملات موجود در بلاک مرتبط است، دریافت می کند.

اگر گره ای بخواهد از ساخت خود منصرف شود، پس از مدت زمان مشخصی سهام آن همراه با جوایز کسب شده آزاد می شود و به شبکه فرصت می دهد تا تأیید کند که هیچ بلوک تقلبی توسط گره به زنجیره بلوک اضافه نشده است.

انواع الگوریتم اثبات سهام

الگوریتم اثبات سهام شامل دو نوع است، عبارتند از :

الگوریتم گواه اثبات سهام خصوصی شده (DPoS)

یکی از شاخه های اجماع اثبات سهام، الگوریتم اثبات سهام خصوصی شده (Delegated Proof Of Stake) است. یکی از شبکه های مبتنی بر بلاک چین، ایاس (EOS) این الگوریتم را که با نام اختصاری DPoS شناخته میشود، در شبکه ی خود به کار میگیرد.
این شبکه مبتنی بر دموکراسی است، به این معنی که به جای تایید تراکنش ها توسط خود نودهای شبکه، افرادی از بین خود انتخاب کرده و مسئولیت ساخت بلاک و تایید تراکنش ها را به افرادی که برگزیده اند واگذار میکنذ. به معنای دقیقتر، اشخاصی که ارز دیجیتال خود را با استفاده از روش اثبات سهام در اختیار میگذارند، از بین خود افرادی را به عنوان نماینده انتخاب میکنند و این اشخاص به نمایندگی نودها، مسئول ارزیابی تراکنش ها و ایجاد بلاک جدید هستند.

شبکه کاردانو نیز مانند شبکه ایاس جزو مشهورترین شبکه های بلاک چین است و این شبکه را مورد استفاده قرار می دهد. از سال 2018 شبکه ترون نیز اعلام کرده است که  این روش اجماع را برای شبکه خود به کار خواهد گرفت.

الگوریتم گواه اثبات سهام تصادفی (RPoS)

یکی از معایبی که روش DPoS دارد، سیستم متمرکز است. افراد یا مثلا استخر هایی که مقدار بیشتری دارایی استیک کرده اند، دارای رای تاثیر گذار تر میباشند و به اصطلاح رای آن ها وزن دارد.

اما روش اثبات سهام تصادفی (Randomized Proof of Stake)، به این شکل است که کاملا تصادفی و رندوم نودهای تایید کننده تراکنش‌ ها انتخاب میشوند و نودهایی که به صورت تصادفی انتخاب شده اند بلاک‌ ها را ایجاد میکنند. 

امنیت اثبات سهام چگونه است؟

این سهم به عنوان یک انگیزه مالی برای گره forger جهت اعتبار سنجی یا ایجاد معاملات جعلی عمل نمی کند. اگر شبکه معامله ای جعلی را تشخیص دهد، گره جاعل بخشی از سهام خود و حق شرکت در آینده را به عنوان جعل کننده از دست می دهد. بنابراین تا زمانی که سهام بالاتر از پاداش باشد، اعتبارسنج در صورت اقدام به کلاهبرداری سکه های بیشتری را از دست می دهد.

برای کنترل موثر شبکه و تایید معاملات تقلبی، یک گره باید دارای اکثریت سهام شبکه باشد که به آن حمله 51٪ نیز می گویند. بسته به ارزش ارز دیجیتال، این کار غیر عملی خواهد بود زیرا برای به دست آوردن کنترل شبکه باید 51٪ از منبع گردش را بدست آورید.

مزایای اصلی الگوریتم اثبات کار بهره وری و امنیت انرژی است.

از آنجا که این کار آسان و مقرون به صرفه است، تعداد بیشتری از کاربران برای اجرای گره ها ترغیب می شوند. این امر همراه با فرآیند تصادفی سازی همچنین غیرمتمرکز بودن شبکه را افزایش میدهند، زیرا برای استخراج بلوک های دیگر به استخرهای استخراج نیاز نیست. از آنجا که دیگر نیازی به انتشار بسیاری از سکه های جدید برای پاداش نیست، این امر کمک می کند تا قیمت یک سکه خاص ثابت بماند.

خوب است به یاد داشته باشید که صنعت ارز دیجیتال به سرعت در حال تغییر و تحول است و چندین الگوریتم و روش دیگر نیز در حال توسعه و آزمایش است.

چه تفاوتی بین اثبات کار و اثبات سهام وجود دارد؟

اثبات سهام، به عنوان جایگزینی برای اثبات کار ایجاد شد که الگوریتم اجماع اصلی در فناوری بلاک چین است و برای تایید معاملات و افزودن بلوک های جدید به زنجیره استفاده می شود.

اثبات سهام در مواردی نسبت به سیستم اثبات کار بهبود یافته است که شامل موارد زیر میشود:

• بهره وری بهتر انرژی – نیازی به استفاده از تعداد زیادی بلوک های استخراج انرژی نیست
• موانع کمتر برای ورود، کاهش نیازهای سخت افزاری – برای ایجاد بلاک های جدید نیازی به سخت افزار پیشرفته ندارید
• مصونیت قوی تر نسبت به تمرکز– اثبات سهام باید منجر به گره های بیشتری در شبکه شود
• پشتیبانی قوی تر از زنجیرهای تقسیم شده – یک ارتقا کلیدی در مقیاس گذاری شبکه اتریوم

معایب اثبات سهام چیست؟

افراد که نسبت به اثبات سهام انتقاد دارند، عیب هایی را نسبت به این الگوریتم مطرح کرده اند که شامل موارد زیر میشود:

 حمله‌ بُردبلند (long-range attack)

 در حمله‌ بُردبلند، هکر اقدام به ساخت شاخه بر روی بلاک چین می‌کند که کنترل سراسر بلاک چین را از بلاک جنسیس (اولین بلاک) در دست می‌گیرد.

اثبات سهام بر مبنای سهام‌ گذاری

نحوه کار الگوریتم اثبات سهام بر اساس مبنای سهام گذاری و مطابق با دارایی مالی افراد است. به معنای دیگر هر سرمایه گذاری که دارای توکن و سرمایه بیشتر باشد، سرمایه او بازده و سود بیشتری خواهد داشت و افراد غنی روز به روز ثروتمندتر و غنی تر می شوند. به دلیل اینکه سرمایه داران اصلی، قادر به در اختیار گذاشتن قدرت بیشتر به اعتبارسنج های ثروتمند هستند که این موضوع را میتوان تهدیدی برای غیرمتمرکز بودن فرآیند های اعتبار سنجی در شبکه به شمار آید.

مزایای اثبات سهام چه مواردی هستند؟

اما در کنار معایب، الگوریتم اثبات سهام دارای مزایایی نیز میباشد:

پاداش برای نگهداری

برای این کار، نیاز به هیچ اقدامی نیست و سرمایه گذاران تنها با نگهداری و ذخیره کوین های خود در کیف پول هایشان و البته در مدت زمان مشخص می توانند پاداش دریافت کنند. پاداش ها با توجه به میزان کوین نگهداری شده و مدت زمانی که در کیف پول نگهداری می شوند به سرمایه گذار تعلق داده میشود.

پاداش برای مشارکت یا نمایندگی

کاربر امکان این را دارد که جهت تامین امنیت شبکه، بخشی از سهام خود را در اختیار یک اعتبار سنج بگذارد و سپس اعتبار سنج نماینده کاربر باشد و به نمایندگی او مشارکت خود را در شبکه اعمال کند.

پاداش این کار توسط خود اعتبارسنج پرداخت میشودد؛ به عبارت دیگر، اعتبارسنج سود دریافت شده از کوین‌ هایی گه نمایندگی آن ها را به عهده داشته است به کاربر میدهد.