مقدمه
الگوریتم‌های اجماع برای رسیدن به توافق بین نودهای یک شبکه بلاک چین استفاده می‌شوند و انواع گوناگونی دارند. به طور خلاصه مکانیزم‌های اجماع در یک بلاک چین به کار گرفته می‌شود تا به موجب آنها فرآیند تایید و نهایی کردن بلاک‌ها ممکن و در نهایت امنیت شبکه هم تامین شود. در حالی که بیت کوین به عنوان اولین ارز دیجیتال جهان با الگوریتم اثبات کار (PoW) معرفی شد، عده‌ای آن را به علت مصرف زیاد انرژی، هزینه بر بودن فرآیند استخراج بلاک‌ها و سرعت پایین تایید تراکنش‌ها مورد انتقاد قرار داده و در ادامه، روش‌های جایگزین برای آن ابداع شدند. PoS) Proof of Stake) به عنوان اولین و البته تنها یکی از انواع روش‌های جایگزین PoW معرفی شده است.
الگوریتم گواه اثبات سهام چیست؟
در سال ۲۰۱۲ بود که الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) 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، تایید اعتبار تراکنش بلاک، امضای آن و پیشنهاد آن به شبکه برای اعتبارسنجی (Validation) است.
نحوه کارکرد الگوریتم PoS
به صورت کلی الگوریتم اثبات سهام از فرایند انتخاب شبه تصادفی، جهت انتخاب یک گره برای اعتبارسنجی بلوک بعدی استفاده می‌کند. درواقع این انتخاب به عواملی همچون زمان استیکینگ، انتخاب تصادفی و… وابسته است. از طرفی رمز ارزهایی که از این سیستم بهره می‌برند، غالباً با فروش توکن‌های از پیش استخراج شده، کار خود را شروع می‌کنند. این بدین معنی است که این رمز ارزها کار خود را با الگوریتم اثبات کار شروع کرده و بعداً به اثبات سهام کوچ می‌کنند.
پس طبیعتاً در الگوریم اثبات کار، استخراج یا ماین کردن دیگر معنا ندارد و برای تأیید تراکنش‌ها و اضافه کردن بلوک‌های جدید نیاز به کاربرانی است که اعتبارسنجی را انجام دهند و به‌وسیله‌ی آن پاداش کسب کنند.
استیکینگ در اثبات سهام
در سیستم اثبات سهام، استیکینگ عملکردی مشابه اثبات کار ماینینگ دارد، درواقع فرآیندی است که در آن یک شرکت کننده انتخاب می شود تا آخرین دسته از تراکنش ها را به بلاک چین اضافه کند و در ازای آن مقداری ارز دیجیتال کسب کند. جزئیات دقیق با توجه به هر پروژه متفاوت است، اما به طور کلی اثبات سهام بلاک چین، از شبکه ای از «تأییدکنندگان» استفاده می‌کند که آنها در ازای فرصتی برای اعتبارسنجی تراکنش های جدید و به‌روزرسانی بلاک چین، دارایی های دیجیتال خود را استیکینگ می کنند.
استیکینگ به عمل قفل کردن دارایی های رمزنگاری برای ایمن سازی شبکه و کسب سود، گفته می شود. اثبات سهام یک الگوریتم توافقی است که تصمیم می‌گیرد بر اساس تعداد سکه هایی که در اختیار دارید، چه کسی بلوک بعدی را تأیید کرده و پاداش دریافت کند.
مشارکت
در الگوریتم اثبات سهام، به دست آوردن فرصت برای مشارکت 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
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.
چرا الگوی PoS ساخته شد؟
پروتکل Proof of Stake توسط توسعه‌دهنده مشهور به نام سانی کینگ (Sunny King) در سال ۲۰۱۱ ساخته شد. در سال ۲۰۱۲، آقای کینگ به صورت رسمی وایت پیپر اثبات سهام را منتشر کرد. هدف این مکانیزم، حل برخی از مشکلات شناخته‌شده اثبات کار بود.
چه ارزهای دیجیتالی از الگوریتم PoS استفاده می کنند؟
اتریوم (Ethereum)
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.
ترون (Tron)
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.
پولکادات (Polkadot)
پولکادات نوعی شبکه بلاک چین است که قابلیت پشتیبانی از چندین زنجیره دیگر را دارد. در این شبکه از الگوریتم اجماع Nominated Proof of Stake استفاده می‌شود که مدل جدیدی از الگوریتم اثبات سهام است.
کازماس (Cosmos)
کازماس یکی دیگر از شبکه‌های بلاک چین معروف است که توکن بومی آن، اتم (Atom) نام دارد. در این شبکه نیز نودهای اعتبارسنج در قالب رأی‌گیری بین دارندگان توکن اتم انتخاب می‌شوند.
امنیت اثبات سهام
اثبات سهام یک سیستم اجماع کارآمد در بلاکچین است زیرا از قدرت محاسباتی کمتری استفاده می کند و سرعت انجام تراکنش ها را افزایش می دهد. همچنین بلاک چین را در برابر حمله ۵۱% ایمن تر می کند. حمله ۵۱% نوعی حمله سایبری که در آن مهاجمان نیمی از شبکه را کنترل می کنند. سیستم اثبات سهام تنها در صورتی به اعتباردهنده ها اجازه می دهد تا یک بلوک را انتخاب کنند، که سپرده امنیتی ارائه کرده باشند. بنابراین، مهاجمان از تایید تراکنش ها جلوگیری نمی‌کنند یا زنجیره بلوکی را قطع نمی‌کنند زیرا به سهام خود دسترسی ندارند.
احتمال وقوع فورک ها در اثبات سهام کم است
اثبات سهام همچنین می‌تواند احتمال وقوع فورک ها در یک سیستم بلاک چین را کاهش دهد، زیرا مانع از دابل اسپندینگ می شود. این به این دلیل است که اگر این فرد غیرصادقانه عمل کند و از اجماع پیروی نکند، سهام از بین خواهد رفت. اثبات سهام می تواند از حمله سایبری جلوگیری کند، زیرا حمله به این مکانیسم به مهاجمانی نیاز دارد که اکثر سکه ها را کنترل کنند.
مزایا و معایب الگوریتم اثبات سهام
الگوریتم اثبات سهام، بزرگترین مشکل الگوریتم اثبات کار یعنی سختی ورود به فرایند اعتبار سنجی را حل می‌کند. در این الگوریتم کاربران دیگر برای به دست آوردن پاداش، نیازی به خریدن تجهیزات‌گران قیمت استخراج ندارند. الگوریتم PoS نسبت به PoW نیاز به قدرت محاسباتی و انرژی برق کمتری برای مشارکت دارد. در نتیجه تاثیرات زیست محیطی آن از جمله آلودگی هوا و گرمایش زمین، بسیار کمتر خواهد بود.
- بهره وری بیشتر در مصرف انرژی – استخراج بلاک‌ها نیاز به انرژی زیادی ندارد.
- موانع کمتر برای ورود به شبکه – برای اینکه شانس استخراج بلاک جدید را داشته باشید نیازی به دستگا‌های ماینر‌گران قیمت ندارید.
- مصونیت بیشتر در برابر خطر متمرکز شدن – الگوریتم اثبات سهام، مشارکت کاربران را افزایش می‌دهد و باعث متنوع شدن اکوسیستم و ایجاد نودهای (Nodes) درون شبکه خواهد شد.
اولین مشکل در شبکه‌های PoS این است که اگر تعداد افراد مشارکت‌کننده در تایید تراکنش‌ها کم باشد، این افراد می‌توانند قدرت بسیار زیادی به دست آورند. البته قدرت افرادی که برخلاف منافع شبکه کاری انجام می‌دهد، به طور خودکار لغو خواهد شد. برای مثال اگر یک تولیدکننده کوین EOS بیشتر از ۲۴ ساعت در شبکه غیرفعال باشد، یک شخص جایگزین به سرعت جای او را خواهد گرفت.
کلام پایانی
در این مقاله الگوریتم اثبات سهام را به زبان ساده معرفی کردیم. هریک از کاربران که قصد خرید ارز دیجیتال دارند، باید بررسی کنند که شبکه بلاکچین توکن مدنظر مبتنی بر چه الگوریتم اجماعی طراحی شده است، زیرا خرید یک توکن عملاً به معنی پذیرش الگوریتم اجماع شبکه بلاکچین آن است؛ بنابراین، هرگونه اقدام خلاف قوانین و چارچوب‌های شبکه با جریمه همراه خواهد شد.