چکیده

بلاک‌‌چین‌ها برخلاف پایگاه‌های داده‌ معمولی که یک مدیر مرکزی دارند، شبکه‌هایی هستند که هر کسی می‌تواند به آن‌ها بپیوندد و هیچ‌کس بر آن‌ها کنترل کامل و متمرکزی ندارد.  بلاک‌چین مثل یک زنجیره است که هر حلقه آن یک بلوک اطلاعاتی است. این بلوک‌ها به هم متصل شده‌اند و به صورت امن و شفاف در شبکه توزیع می‌شوند. برای اینکه این سیستم به درستی کار کند، همه دستگاه‌های متصل به شبکه باید از قوانین یکسانی پیروی کنند. این قوانین، الگوریتم اجماع نامیده می‌شوند. در این مقاله، ما به یکی از مهم‌ترین این الگوریتم‌ها، یعنی اثبات سهام (PoS) می‌پردازیم. می‌خواهیم بدانیم که این الگوریتم چگونه کار می‌کند، چه مزایا و معایبی دارد و چه تفاوتی با الگوریتم محبوب دیگر به نام اثبات کار (PoW) دارد. در انتها هم چند نمونه از پروژه‌های بلاک‌چینی که از الگوریتم PoS استفاده می‌کنند را به شما معرفی خواهیم کرد.

درک اثبات سهام (PoS)

در دنیای ارزهای دیجیتال، افرادی که به شبکه بلاک‌چین کمک می‌کنند تا تراکنش‌ها را ثبت کند، پاداش می‌گیرند. این پاداش به صورت همان ارز دیجیتالی که در آن شبکه استفاده می‌شود، به تایید کننده (Validator) پرداخت می‌شود. تا به حال برای تایید تراکنش‌ها در بلاک‌چین، از روش محاسبات پیچیده و سنگینی استفاده می‌شد که به آن اثبات کار می‌گفتند. این روش به انرژی زیادی نیاز داشت و امنیت شبکه را با انجام محاسبات پیچیده تأمین می‌کرد.

اما روش جدیدی به نام اثبات سهام ابداع شده که این فرایند را ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر کرده است. در این روش، به جای انجام محاسبات پیچیده، دارندگان ارزهای دیجیتال می‌توانند با قفل کردن بخشی از دارایی‌های خود، به عنوان تایید کننده (Validator) عمل کنند. این فرآیند را استیک کردن یا سهام گذاری می‌نامند.

تأییدکننده‌ها به صورت تصادفی انتخاب می‌شوند تا تراکنش‌ها را بررسی و تایید کنند. هر چه مقدار بیشتری از دارایی‌های خود را قفل کنند، شانس انتخاب شدن آن‌ها برای تایید بلوک‌ها و دریافت پاداش بیشتر می‌شود. 

وقتی تعداد کافی از تأییدکننده‌ها یک بلوک را تایید کنند، آن بلوک به بلاک‌چین اضافه می‌شود و تراکنش‌ها نهایی می‌شوند. و اگر یک تاییدکننده تراکنشی به بلاک‌چین اضافه کند که سایر تایید کنندگان آن را نامعتبر تشخیص دهند، ممکن است بخشی از وثیقه خود را از دست بدهد.

به عبارت ساده‌تر، در اثبات سهام:

• به جای انجام محاسبات پیچیده، از دارایی‌های افراد برای تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌شود.
• هر کسی که دارایی بیشتری داشته باشد، شانس بیشتری برای تایید تراکنش‌ها و کسب پاداش دارد.
• تأیید بلوک‌ها به صورت تصادفی و توسط چندین تایید کننده انجام می‌شود.

این روش جدید علاوه بر کاهش مصرف انرژی، امنیت شبکه را نیز حفظ می‌کند و به افراد امکان می‌دهد با استفاده از دارایی‌های خود در تأمین امنیت شبکه مشارکت کنند.

مثال: برای اینکه در شبکه اتریوم به عنوان تایید کننده عمل کنید، باید حداقل ۳۲ واحد اتریوم را قفل کنید.

با این روش، بلاک چین‌ها به سمت سیستمی پویاتر و کارآمدتر حرکت می‌کنند.

نکته: اگر می‌خواهید به عنوان تایید کننده (Validator) در فرایند اعتبارسنجی شرکت کنید ولی این مقدار اتریوم ندارید، می‌توانید از روش استیکینگ مایع (liquid staking) استفاده کنید. در این روش، اتریوم شما به یک توکن ERC-20 تبدیل می‌شود و شما با استفاده از این توکن می‌توانید به استخرهای اعتبارسنجی بپیوندید.

اهداف مکانیزم اثبات سهام

اثبات سهام به عنوان جایگزینی برای روش سنتی اثبات کار در بلاک‌چین‌ها طراحی شده است تا مشکلات ناشی از مصرف بالای انرژی و رقابت شدید بین ماینرها را برطرف کند.

در روش اثبات کار، ماینرها برای حل مسائل پیچیده ریاضی رقابت می‌کنند و برنده این رقابت حق افزودن یک بلاک جدید به بلاک چین را کسب می‌کند. این فرآیند به مقدار زیادی انرژی نیاز دارد و از نظر محیط زیستی پایدار نیست. به عنوان مثال، مصرف انرژی شبکه بیت کوین که از الگوریتم اثبات کار استفاده می‌کند، با مصرف برق برخی کشورها برابری می‌کند.

برخلاف اثبات کار، در روش اثبات سهام، افراد برای تأیید تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به بلاک‌چین، به جای قدرت محاسباتی، از سهام خود استفاده می‌کنند. به عبارت دیگر، هرچه فرد سهام بیشتری در شبکه داشته باشد، احتمال انتخاب شدن او برای تأیید بلاک بیشتر می‌شود. این روش نه تنها مصرف انرژی را به شدت کاهش می‌دهد، بلکه باعث توزیع قدرت در شبکه نیز می‌شود و احتمال تمرکز قدرت در دست افراد محدود را کاهش می‌دهد.

با انتقال به اثبات سهام، بسیاری از بلاک‌چین‌ها توانسته‌اند مصرف انرژی خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. به عنوان مثال، شبکه اتریوم پس از مهاجرت از اثبات کار به اثبات سهام، مصرف انرژی خود را بیش از ۹۹ درصد کاهش داد.

در کل، اثبات سهام یک روش کارآمدتر، سازگارتر با محیط زیست و عادلانه‌تر برای تأیید تراکنش‌ها در بلاک‌چین‌ها است.

امنیت اثبات سهام

حمله ۵۱ درصد، یکی از بزرگترین نگرانی‌های ارزهای دیجیتال، حتی در سیستم‌های اثبات سهام (PoS) هم وجود دارد. با این حال، انجام این حمله در PoS بسیار سخت‌تر و هزینه‌برتر است.

در روش اثبات کار (PoW)، برای انجام حمله ۵۱ درصد، یک گروه باید کنترل بیش از نیمی از قدرت محاسباتی شبکه را در دست بگیرند. اما در روش اثبات سهام، آن‌ها باید بیش از نیمی از کل ارز دیجیتال موجود در شبکه را خریداری کنند که کار بسیار دشوار و پرهزینه‌ای است.

اگر کسی بخواهد در شبکه اثبات سهام مانند اتریوم حمله ۵۱ درصد انجام دهد، اعتبارسنجان صادق شبکه می‌توانند با هم متحد شوند و این حمله را بی‌اثر کنند. آن‌ها می‌توانند بلاک ایجاد شده توسط مهاجم را رد کنند و ارز دیجیتال او را بسوزانند. این مکانیزم باعث می‌شود که اعتبارسنجان برای حفظ ارزش ارز دیجیتال خود تلاش کنند و از شبکه محافظت کنند.

علاوه بر این، بسیاری از سیستم‌های اثبات سهام دارای ویژگی‌های امنیتی دیگری هستند که به طور عمومی اعلام نمی‌شوند تا از سوء استفاده احتمالی جلوگیری شود. این ویژگی‌ها لایه دیگری از امنیت را به شبکه اضافه می‌کنند.

به طور کلی، اگرچه خطر حمله ۵۱ درصد در سیستم‌های اثبات سهام وجود دارد، اما هزینه بسیار بالای این حمله و مکانیزم‌های امنیتی موجود در این سیستم‌ها، احتمال وقوع آن را بسیار کاهش می‌دهند.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات سهام

با پیشرفت تکنولوژی رمزنگاری، الگوریتم‌های اجماع مختلفی پدیدار شده‌اند که هر الگوریتم جدید باید بهتر از الگوریتم قبلی باشد تا توسعه شبکه‌های بلاک‌چین را امکان‌پذیر کند. اثبات سهام، به عنوان یکی از محبوب‌ترین مکانیزم‌های اجماع امروز، مزایا و معایب خود را دارد.

مزایای اثبات سهام

• دوست‌دار محیط زیست با مصرف انرژی کمتر: استفاده از الگوریتم‌های اجماعی مانند اثبات سهام (PoS) برخلاف الگوریتم‌های قدیمی‌تر مانند اثبات کار، نیازی به سخت‌افزارهای قدرتمند و مصرف انرژی زیادی ندارد. به همین دلیل، با استفاده از PoS می‌توان به طور قابل توجهی مصرف انرژی شبکه و آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از استخراج ارزهای دیجیتال را کاهش داد.

• امنیت بالاتر: در این روش، هکرها برای حمله به شبکه باید بیش از نیمی از کل شبکه ارز دیجیتال را در اختیار بگیرند که مقدار زیادی پول است و حتی اگر مهاجمان چنین مبلغی را جمع‌آوری کنند، حمله از نظر مالی غیر منطقی خواهد شد.
• کارمزد کمتر: هزینه‌های انجام تراکنش‌ها در شبکه‌های مبتنی بر اثبات سهام معمولاً کمتر است.
• سرعت بیشتر: تأیید تراکنش‌ها در این روش سریع‌تر انجام می‌شود.

معایب اثبات سهام

• تمرکزگرایی: در این روش، افرادی که مقدار زیادی از ارز دیجیتال را در اختیار دارند، قدرت بیشتری در تصمیم‌گیری‌های شبکه دارند که ممکن است به تمرکز قدرت منجر شود.
• جریمه‌های کم: در صورت انجام فعالیت‌های مخرب، مجازات‌های اعمال شده بر روی افراد متخلف ممکن است کافی نباشد.
• محدودیت دسترسی: برای شرکت در فرآیند تأیید تراکنش‌ها به عنوان تایید کننده (Validator)، نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه است که ممکن است برای همه افراد امکان‌پذیر نباشد.

در کل، الگوریتم اثبات سهام به عنوان یک روش جایگزین برای اثبات کار مطرح شده و مزایای قابل توجهی دارد. با این حال، این روش نیز مانند هر روش دیگری، دارای محدودیت‌ها و چالش‌هایی است که باید به آن‌ها توجه شود.

تفاوت بین اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS)

در دنیای ارزهای دیجیتال، دو روش اصلی برای تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید وجود دارد: اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS). هر کدام از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند.

اثبات کار (PoW) روشی است که در آن ماینرها برای حل مسائل پیچیده ریاضی رقابت می‌کنند. هر کسی که زودتر بتواند این مسئله را حل کند، حق افزودن یک بلاک جدید به بلاک‌چین و دریافت پاداش را به دست می‌آورد. به همین دلیل، این روش به سخت‌افزار قدرتمندی نیاز دارد و مصرف انرژی بسیار بالایی دارد.

اثبات سهام (PoS) رویکردی متفاوت دارد. در این روش، افراد برای تایید تراکنش‌ها، مقداری از ارز دیجیتال را به عنوان وثیقه قفل می‌کنند. هرچه مقدار وثیقه بیشتر باشد، احتمال انتخاب شدن برای تایید تراکنش و دریافت پاداش بیشتر می‌شود. به عبارت دیگر، در PoS، به جای رقابت برای حل مسائل پیچیده ریاضی، اعتبار سنجی بر اساس میزان دارایی افراد انجام می‌شود.

تفاوت‌های اصلی بین PoW و PoS

• مصرف انرژی: PoW به دلیل نیاز به قدرت محاسباتی بالا، مصرف انرژی بسیار بالایی دارد. در حالی که PoS مصرف انرژی بسیار کمتری دارد.
• امنیت: هر دو روش به نوعی امنیت شبکه را تضمین می‌کنند. در PoW، حمله ۵۱% به دلیل نیاز به کنترل بیش از نیمی از قدرت محاسباتی شبکه، بسیار دشوار است. در PoS نیز حمله ۵۱% نیازمند کنترل بیش از نیمی از ارزهای دیجیتال در شبکه است که تقریباً غیرممکن است.
• سرعت: شبکه‌های مبتنی بر PoS معمولاً سریع‌تر از شبکه‌های مبتنی بر PoW هستند، زیرا نیازی به حل مسائل پیچیده ریاضی ندارند.
• تمرکززدایی: PoW به دلیل نیاز به سخت‌افزار قدرتمند، ممکن است به تمرکز قدرت در دست تعداد کمی از ماینرها منجر شود. در حالی که PoS به دلیل توزیع گسترده‌تر دارایی‌ها، تمرکززدایی بیشتری را فراهم می‌کند.

در نهایت، انتخاب بین PoW و PoS به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• امنیت: هر دو روش امنیت شبکه را تضمین می‌کنند، اما سطح امنیت مورد نیاز در هر شبکه متفاوت است.
• سرعت: اگر سرعت تراکنش‌ها مهم باشد، PoS گزینه بهتری است.
• مصرف انرژی: اگر کاهش مصرف انرژی اولویت باشد، PoS انتخاب مناسب‌تری است.
• تمرکززدایی: اگر تمرکززدایی کامل هدف باشد، PoS گزینه بهتری است.

هر دو روش PoW و PoS مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب بهترین روش به نیازهای هر شبکه بستگی دارد.

بلاک چین‌های اثبات سهام: نگاهی به غول‌های این عرصه

بعد از اتریوم، بسیاری از بلاک‌چین‌ها به مکانیزم اجماع اثبات سهام روی آوردند. این مکانیزم، به جای مصرف انرژی زیاد برای حل مسائل پیچیده ریاضی، از دارایی‌های کاربران برای تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌کند. در این روش، هر چه دارایی بیشتری در شبکه قفل شود، حق تایید تراکنش‌ها و دریافت پاداش بیشتر می‌شود.

• اتریوم: به عنوان پیشرو در این حوزه، اتریوم با انتقال به مکانیزم اثبات سهام، مصرف انرژی خود را به شدت کاهش داد و به پایداری بیشتری دست یافت. حالا برای شرکت در تأیید تراکنش‌ها، تنها نیاز به داشتن اتریوم در کیف پول است.
• polkadot: این شبکه به عنوان یک پل بین بلاک‌چین‌ها عمل می‌کند. یعنی اطلاعات می‌تواند به راحتی بین شبکه‌های مختلف جابجا شود. این ویژگی، پولکادات را به یک محیط چند زنجیره‌ای قدرتمند تبدیل کرده است.
• آوالانچ: آوالانچ با تقسیم وظایف بین چندین بلاک‌چین، سرعت و امنیت تراکنش‌ها را به طور چشمگیری افزایش داده است. این شبکه با تمرکز بر سه اصل اصلی: تمرکززدایی، امنیت و مقیاس‌پذیری، به یکی از رقبای جدی در بازار بلاک‌چین تبدیل شده است.
• سولانا: سولانا با استفاده از الگوریتم اجماع خاص خود، توانسته سرعت تراکنش‌ها را به شدت افزایش دهد. این شبکه با تمرکز بر برنامه‌های غیرمتمرکز، به دنبال ارائه یک بستر سریع و مقیاس‌پذیر برای توسعه‌دهندگان است.
• کاردانو: کاردانو با رویکردی علمی و مبتنی بر تحقیق، به دنبال ایجاد یک بلاک‌چین پایدار و امن است. این شبکه با تمرکز بر قراردادهای هوشمند و قابلیت تعامل با سایر بلاک‌چین‌ها، به دنبال ارائه یک بستر جامع برای توسعه برنامه‌های غیرمتمرکز است.

نتیجه‌گیری

فناوری دفتر کل توزیع‌شده (مثل بلاک‌چین) باعث شده تا دنیای ارزهای دیجیتال و فناوری‌های مرتبط با آن به سرعت رشد کند. روش‌هایی مثل اثبات سهام (PoS) و اثبات کار (PoW) که برای تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌شوند، نقش مهمی در این پیشرفت داشته‌اند. این روش‌ها به طور مداوم در حال بهبود هستند و در آینده شاهد روش‌های جدید و پیشرفته‌تری خواهیم بود که دنیای دیجیتال را متحول خواهند کرد.