شاید بتوان گفت امروز دنیا در غیرمتمرکز ترین وضعیت ممکن قرار دارد. این یعنی معاملات peer-to-peer یا بدون واسطه دیگر یک رویا و آرمان نیست و لطف تکنولوژی بلاک چین یا اجزای آن مانند نود در بلاک چین، این امور برای ما امکان پذیر هستند.
اگر به مصاحبت با علاقه‌مندان به کریپتو بنشینید، بیشتر از هرچیزی، نام بیت کوین و اتریوم را می‌شنوید. در این میان، بد نیست اگر به اعماق این جهان پر رمز و راز وارد شویم و از زاویه متفاوتی دنیای کریپتو را مورد بررسی قرار دهیم. به عنوان مثال، بدانیم که در ادغام (Merge) اتریوم، که در ۱۵ سپتامبر ۲۰۲۲ رقم خورد، چرا این شبکه به مکانیزم اثبات سهام مهاجرت کرد؟ اگر آماده شروع این سفر هیجان انگیز و آشنایی با دنیای ناشناخته‌ها هستید، کمربندها را ببندید و تا انتهای سفر به دنیای غیرمتمرکز، با من همراه باشید!
اثبات سهام یا PoS چیست؟
حتما بارها و بارها با کلمه بلاک چین مواجه شده‌اید. بلاک چین یک فناوری است که اطلاعات را به صورت زنجیروار ثبت میکند و از رمزگذاری برای ثبت و تامین امنیت شبکه استفاده میکند. اگر به طرز کار بلاک‌ها و چگونگی تشکیل زنجیره‌ها علاقه‌مند شده‌اید، بلاگ پست بلاک چین چیست که به زبان ساده، مفهوم بلاک چین را توضیح داده است را بخوانید و برگردید!
این شبکه‌ها، زنجیره‌ای از بلوک‌ها را شامل می‌شوند. تعداد این بلاک‌ها هر ساعت، دقیقه و حتی ثانیه درحال افزایش است. حال اگر بخواهیم یک بلوک جدید را به این مجموعه وارد کنیم، به مجوز نیاز داریم. همه چیز ارز دیجیتال نیست! معرفی کاربردهای بلاک چین در دنیای واقعی
چگونه می‌توانیم جواز ساختن بلاک جدید را کسب کنیم؟ با پرداختن بهای آن! این یعنی ما باید به شبکه این اطمینان را بدهیم که این صلاحیت را داریم که در پیشروی انواع بلاک چین سهیم باشیم.
تاریخچه اثبات سهام
این مکانیزم برای اولین بار در سال ۲۰۱۲ توسط اسکات نادال و سانی کینگ معرفی شد. در آن زمان، از بین بردن دشواری‌های فرآیند ماینینگ بیت کوین که به روش اثبات کار یا proof of work (PoW) صورت می‌گیرد، هدف اصلی این پروژه محسوب می‌شد.
به عبارتی، PoS در مسیر امنیت دنیای غیرمتمرکز گام برمی‌دارد. البته، علی رغم وجوه اشتراک، تفاوت‌های زیادی با PoW یا اثبات کار دارد که به آن‌ها خواهیم پرداخت. در نوشته‌ای جداگانه مفصل به آن پرداختهایم: اثبات کار چیست؟
در روش اثبات سهام یا Proof of Stake برای تبدیل شدن به یک ماینر نیاز به سخت افزار ماینینگ نیست. در این روش ماینرها با استیکینگ یا سهام گذاری سرمایه در شبکه، به آن اعتبار می‌بخشند و حق تایید تراکنش‌ها را پیدا می‌کنند. به طور کلی «اثبات سهام» یکی از روش‌های اعتبارسنجی و تایید ورودی‌های یک بلاک چین به حساب می‌آید.
مکانیزم اثبات سهام (PoS) چگونه کار میکند؟
بیایید این الگوریتم را به یک گردونه شانس تشبیه کنیم.
با این تفاوت که شرکت کنندگان این قرعه کشی برای کسب پاداش از شانس برابری برخوردار نیستند و شاید در نگاه اول شاهد رقابتی عادلانه نباشیم! به عبارتی، شانس شرکت کنندگان برای برنده شدن به اقدامات آن‌ها در گذشته مربوط می‌شود. یعنی هرکسی که در پیشرفت شبکه سهم بیشتری داشته باشد، پاداش بیشتری خواهد گرفت.
این الگوریتم همانند آیینه عمل کرده و رفتار سهامداران خود را بازتاب میکند. یعنی اگر به پیشروی آن کمک کنند، به بهترین شکل این کار را جبران خواهد کرد. امّا اگر ماینرهای شبکه بلوک های اشتباهی را تایید کنند، متضرر می‌شوند و ارزهای استیک شده خود را از دست می‌دهند.
در اثبات کار، هر ماینری که قدرت پردازش بیشتری برای حل معادله داشته باشد شانس بیشتری برای دریافت پاداش دارد برای همین هم مزرعه بیت کوین یا فارم بیت کوین و سوله‌های بزرگ پر از دستگاه ماینر وجود دارند.
چرا الگوریتم اثبات سهام ساخته شد؟
بر خلاف رویه اثبات کار، اینجا نیازی به مصرف زیاد انرژی و تجهیزات فوق پیشرفته نیاز نداریم. چرا که هرکس بر اساس سهامی که در شبکه قرار داده، پاداش دریافت میکند. به عبارتی، می‌توان گفت مقدار در کسب درآمد از اثبات سهام، سرمایه و پاداش با یکدیگر رابطه مستقیم دارند. احتمالا اکنون متوجه این شده باشید که چرا از این مکانیزم با عنوان «دوستدار طبیعت» یاد می‌کنیم!
در واقع به منظور تحقق سه امر مهم غیرمتمرکزسازی (Decentralization)، امنیت (Security) و مقیاس‌پذیری (Scalibility)، از این الگوریتم استفاده می‌شود. آشنایی با مثلث بلاک چین و هر سه ضلع آن: مثلث بلاک چین (Blockchain Trilemma) چیست؟ پروژه‌ها بر سر این ۳ راهی!
درآمد اثبات سهام این‌گونه است که هرکس دارایی بیشتری در شبکه قرار دهد سهم بیشتری از پاداش‌ها خواهد داشت. این مقدار دارایی استیک شده باید حد خاصی داشته باشد. اعتباردهنده‌های انتخاب شده با استفاده از کیف پول‌های مخصوص استیکینگ، مقدار مورد نیاز کوین شبکه را استیک می‌کنند. نود متناسب با تعداد کوین‌های موجود در کیف پول خود، بلوک‌های جدیدی را ایجاد می کند. به عنوان مثال، اگر ۱٪ از تمام کوین‌ها را دارید، می‌توانید ۱٪ از بلوک‌های جدید را “ماین” کنید.
برای همین نام اثبات سهام را برای این الگوریتم انتخاب کرده‌اند. شما نیاز دارید تا اثبات کنید که سهم زیادی در شبکه دارید. در اثبات کار، شما باید ثابت کنید که کار بیشتری برای شبکه انجام می‌دهید.
اهداف اثبات سهام
با توجه به توضیحاتی که پیش‌تر ارائه دادیم، می‌توان دریافت که هدف از بهکارگیری الگوریتم اثبات سهام (PoS)، رسیدن به اجماع (Consensus) در یک پلتفرم بلاک چینی خواهد بود.
در بلاک چین‌های PoS، یک فرد یا گروه به‌طور تصادفی انتخاب می‌شود تا با استفاده از توکن‌های خود که در شبکه به عنوان وثیقه استیک کرده است، به تأیید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها بپردازد. رمزنگاری چیست؟ توضیح تصویری الگوریتم رمزنگاری خم بیضوی
دانستیم که اثبات سهام (PoS) یک پروتکل توافقی در بلاک چین است. به طور کلی، این مکانیزم الگوریتمی به نسبت پیچیده به حساب می‌آید. با این حال، برای تبدیل شدن به ولیدیتور در PoS، مسیرمان از PoW هموارتر خواهد بود.
استیکینگ در PoS
همانطور که احتمالا تا کنون دریافته‌اید، پروتکل‌های اثبات سهام به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از اعضای اکوسیستم می‌خواهند تا به منظور تایید تراکنش‌ها و تامین امنیت شبکه، بخشی از دارایی خود را به عنوان وثیقه در پلتفرم سپرده‌گذاری یا Stake کنند.
حال اگر این استیک کنندگان تراکنشی را به اشتباه تایید کنند و یا داده نامعتبری را به شبکه انتقال دهند، این احتمال وجود دارد که دارایی خود را از دست دهند. در این مقاله به توضیح دقیق‌تر مفهوم استیکینگ پرداختهایم: استیکینگ چیست؟
نقاط قوت و ضعف الگوریتم PoS
نمی‌توان از این موضوع غافل شد که هیچکس و هیچ چیز کامل نیست. این اصل در دنیای غیرمتمرکز ها هم کاملا صادق است. تا کنون، نحوه کارکرد این الگوریتم را مورد بررسی قرار دادیم. برای اینکه به درک عمیق تری از این موضوع برسیم، شاید بد نباشد اگر بی‌نقص بودنِ PoS را زیر سوال ببریم و مزایا و معایب آن را زیر ذره بین قرار دهیم.
نقاط قوت الگوریتم اثبات سهام PoS
۱. بهینه سازی مصرف انرژی
بدون شک یکی از سوژه‌های مهم اخبار دنیای کریپتو، مصرف انرژی زیاد دستگاه‌های ماینینگ در سراسر دنیا است. این موضوع به یکی از معضلات اساسی نه تنها کریپتو، بلکه یکی از مشکلات کره زمین تبدیل شده است. به عنوان مثال، کشور السالوادور قصد دارد تا از انرژی‌های هسته‌ای برای تامین برق مورد نیاز ماینر ها استفاده کند.
شاید بتوان از همین به عنوان مهم‌ترین دلیل محبوبیت الگوریتم PoS یاد کرد. زیرا همانطور که پیش‌تر به آن اشاره کردیم، برای پیشروی شبکه‌های پیرو آن، به مصرف بالای انرژی نیاز نخواهیم داشت. علاوه بر این، نباید فراموش کنیم که راه اندازی خود ماینرها هم کار آسانی نیست! زیرا فراهم آوردن بستر مناسب برای فعالیت ماینرها، هزینه‌های فراوانی را در پی خواهد داشت. قرارداد هوشمند چیست؟ گامی بلند به سوی دنیای غیرمتمرکز!
۲. سرعت تشکیل بلوک‌ها
اگر دو الگوریتم PoW و PoS را از نظر سرعت تشکیل بلوک‌ها مقایسه کنیم کفه ترازو به سمت الگوریتم اثبات سهام سنگینی میکند.
برای تشکیل هر بلوک در بلاک چین بیت کوین، به ۱۰ دقیقه زمان نیاز است. این در حالی است که در یکی از قدرتمند ترین بلاک چین‌های دیفا‌ی یعنی کاردانو، اوضاع متفاوتی را شاهد هستیم. چرا که این بلاک چین تنها به ۲۰ ثانیه نیاز دارد تا یک بلوک جدید را بسازد. به طور کلی بهینه سازی تراکنش‌ها و امور شبکه، از اهداف اصلی مکانیزم اثبات سهام به حساب می‌آیند.
۳. غیرمتمرکزسازی بیشتر
برای جذابیت بیشتر رقابت در گردونه Proof of Stake، به نُود (Node)های بیشتری نیاز خواهد بود. این امر برای اعتبار بیشتر، دوری از متمرکز بودن و انحصار شبکه به کار گرفته می‌شود. به عبارتی، تسریع روند شبکه‌های پیرو PoS به اجماع بیشتر در شبکه وابسته هستند.
نقاط ضعف الگوریتم اثبات سهام PoS
۱. کاهش امنیت شبکه
با وجود نقاط قوت و پیشرفت روزافزون این الگوریتم، یکی از ایرادات اصلی که به آن وارد است، امنیت کمتر آن نسبت به سیستم‌های POW است. دلیل این مسئله این است که بسیاری از افراد می‌توانند با هزینه‌ای به مراتب کمتر در اعتبارسنجی شبکه شرکت کنند. در نتیجه امکان خرابکاری در بلاک‌ها افزایش پیدا میکند.
۲. عدم تعادل در الگوریتم
غیرمتمرکزسازی (Decentralization) دلیل به وجود آمدن این مکانیزم بوده است. امّا بهتر است به روی دیگر سکه هم توجه داشته باشیم. اشاره کردیم که هرکسی سهام بیشتری را به شبکه اختصاص دهد، سود بیشتری دریافت خواهد کرد. در این موقعیت، این احتمال وجود دارد که افرادی با سرمایه بیشتر، بخش اعظمی از اختیارات بلاک چین را بر عهده بگیرند و باعث متمرکزسازی و انحصاری شدن امور شبکه شوند. البته، با به کارگیری برخی نظارت‌ها می‌توان از مشکلات احتمالی جلوگیری کرد.
امنیت اثبات سهام
اشاره کردیم به کاهش نسبی امنیت بلاک چین در صورت بهکارگیری الگوریتم اثبات سهام. آیا این بدان معناست که تمام شبکه‌های PoS از نقص امنیتی برخوردارند؟ این پرسش پاسخ‌های فراوانی خواهد داشت!
اگر بخواهیم به این پرسش پاسخی اجمالی دهیم، باید بگوییم:«در صورت استفاده از PoS، موانع پیش روی افراد برای تبدیل شدن به ولیدیتور کمتر از مدل PoW خواهد بود و همین موضوع، سبب ورود خرابکاران به شبکه می‌شود.».
شاید این موضوع در مواردی صادق باشد امّا نه همیشه. چرا که اختیارات بلاک چین میان طیف گسترده‌ای از کاربران توزیع شده و طبیعتاً به‌دست گرفتن کنترل امور بلاک چین توسط یک آدرس کار آسانی نخواهد بود. همچنین میزان دارایی مورد نیاز برای اعتبارسنجی بلاک‌ها اغلب بالا خواهد بود و هرکسی از توانایی پرداخت آن برخوردار نیست.
تعداد سکه های مورد نیاز برای شروع یک حمله بسیار زیاد خواهد بود. بسیاری از بلاک چین‌های PoS دارای مکانیسم‌های تشخیص تقلب برای محدود کردن حجم بالای خرید یا شناسایی فعالیت‌های مشکوک هستند. هکرها چگونه به بلاک چین حمله می‌کنند؟ آشنایی با مهم ترین حملات بلاک چینی
مشکلی همانند حمله ۵۱ درصد
با این تفاسیر، احتمال وقوع حملاتی چون ۵۱ درصد در PoS پایین‌تر از PoW خواهد بود. علی‌رغم این موضوع، همچنان با ریسک حملاتی چون Long-Range Attack مواجه هستیم! حمله ۵۱ درصد در بلاک چین چیست؟ تهدیدکننده‌ترین نوع حمله به بلاک چین‌ها
حملات دوربرد (Long Range) در PoS، از مکانیزم تقریباً مشابهی با حمله ۵۱ درصد برخوردار است. همانطور ه از نام آن‌ها پیداست، در این نوع حملات هدف مهاجم این است که زنجیره بلندتری را ایجاد کند تا اطلاعات بلاک چین را به سود خود بازنویسی کند.
برای ترتیب چنین حمله‌ای، فرد می‌بایست به اطلاعات موجود در تاریخ زنجیره دسترسی پیدا کرده و به چندین بلاک قبلی وارد شود. شروع از بلوک جنسیس مشکلی نیست. عدّه‌ای این نوع حمله را اجتناب‌ناپذیر می‌دانند. چرا که جلوگیری از ورود چنین بازیگرانی به بلاک چین و بازنویسی اطلاعات، کار چندان آسانی نیست. دلیل این امر هم، دسترسی افراد به بلاک‌های قبلی (حتی هزاران بلاک قبل!) است.
بلاک چین‌های پیرو اثبات سهام
با شنیدن نام الگوریتم اثبات کار و ماینینگ، به طور ناخودآگاه توجهمان به سمت بیت کوین جلب می‌شود. حال، در این بخش از مطلب می‌خواهیم بلاک چین‌هایی که الگوریتم PoS را به کار گرفته‌اند بررسی کنیم.
اگر از افرادی که در دنیای کریپتو فعال نیستند بخواهید تا یک صرافی دیجیتالی را نام ببرند، احتمالا از بایننس یاد خواهند کرد. ارز اختصاصی این شبکه یعنی بایننس کوین (BNB)، یکی از سکانداران مکانیزم PoS محسوب می‌شود. می‌توان از بایننس به عنوان یکی از محبوب‌ترین شبکه‌ها نزد سرمایه گذاران کریپتو نام برد. برای آشنایی هرچه بیشتر با BNB، این مطلب را در بلاگ کریپتوگرام از دست ندهید: بایننس کوین چیست؟
از BNB صحبت کردیم، امّا نباید اولین بلاک چین پیرو مکانیزم اثبات سهام را از یاد ببریم. درست حدس زدید! کاردانو اولین پلتفرمی است که این نوع مکانیزم را به کار گرفت و همواره یکی از پیشرویان دنیای غیرمتمرکز به حساب می‌آید. شاید بزرگ‌ترین پشتوانه این بلاک چین، همین برنامه‌هایی است که از آغاز در دستور کار خود قرار داده است. بلاک چین دیگری که از این مکانیزم استفاده میکند نئو است. به صفحه خرید و فروش نئو سر بزنید.
مهاجرت اتریوم به مکانیزم اثبات سهام!
بالاخره در تاریخ ۱۵ سپتامبر ۲۰۲۲، شبکه اتریوم به طور کامل فرایند Merge را با موفقیت پشت سر گذاشت و شبکه اصلی اتریوم و بیکن چین با یکدیگر ادغام شدند. در نتیجه این کار بلاک چین Ethereum به طور کامل به الگوریتم اثبات سهام مهاجرت کرد. ادغام (Merge) اتریوم چیست؟ بعد از آپدیت مرج شاهد چه اتفاقاتی بودیم؟
انواع مختلف الگوریتم Proof of Stake
یکی از ارکان اساسی دنیای غیرمتمرکز، تنوع پایان ناپذیر اجزای آن است. به عنوان مثال، رمزارزهایی چون بیت کوین و اتر که به وفور نام آن‌ها را می‌شنویم، تنها بخش کوچکی از این دنیای ناشناخته را شامل می‌شوند. در الگوریتم PoS چنین وضعیتی را شاهد هستیم. به عبارتی دیگر، احتمالا هر فردی با استیکینگ به طور نسبی آشنایی داشته باشد. امّا دنیای اثبات سهام به اینجا ختم نمی‌شود.
در ادامه، انواع مختلف اثبات سهام را به طور کلی دسته بندی خواهیم کرد.
اثبات سهام عادی
در ابتدای مقاله به این مفهوم اشاره کردیم امّا گفتن دوباره آن خالی از لطف نیست! ویژگی که این مکانیزم را از PoW متمایز می‌سازد، این است که در اثبات سهام (PoS) خالق بلوک بعدی بر اساس انتخاب تصادفی و میزان دارایی استیک شده برنده پاداش می‌شود. اگر بخواهیم ساده‌تر این موضوع را بیان کنیم، می‌توانیم از ارزهایی نام ببریم که هر شخصی می‌تواند به وسیله کیف پول خود آن‌ها را استیک کند. همانطور که بالاتر به آن پرداختیم، می‌توان از BNB به عنوان یکی از شاخص‌ترین نمونه‌های پیرو این ساز و کار نام برد.
DPoS یا اثبات سهام واگذار شده
این مکانیزم اجماع توسط دانیل لاریمر به منظور حل مشکلات مقیاس پذیری بیت کوین ایجاد شد و پا به میدان گذاشت. به این الگوریتم، به اصطلاح DPoS (Delegated Proof of Stake) هم گفته می‌شود. DPoS مقیاس پذیری خود را اثبات کرده و اکنون از ۳ بلاک چین فعال EOS، Steemit و Bitshares پشتیبانی به عمل می‌آورد. این مکانیزم را می‌توان به یک فرایند دموکراتیک تشبیه کرد. به این صورت که در آن حدود ۲۰ نماینده به عنوان تولیدکنندگان بلاک برای یک بلاک چین انتخاب می‌شوند. به بیان ساده، می‌توان گفت که از طریق رای گیری، ۲۰ کیف پول برتر برای استیکینگ برگزیده می‌شوند.
Masternode Proof of Stake
Masternode یک گره یا نُود است که از نُودهای به هم متصل شده تشکیل می‌شود. برای تشکیل هر مسترنود، نیاز است تا مقدار نسبتا زیادی از نُودها به اجماع برسند. این فرایند با استیکینگ میسّر خواهد شود. به دلیل اینکه در مسترنودها مقدار بسیار زیادی از سهام استیک می‌شود، این مکانیزم قابل اعتماد تر از Proof of Stake عادی خواهد بود. می‌توان گفت که سهامداران بزرگ در مقایسه با سهامداران معمولی از امتیازات بیشتری برخودار هستند. به عبارتی دیگر، هرکه سهامش بیش، پولش بیشتر! PIVX و DASH از مطرح‌ترین بلاک چین‌های پیرو این مکانیزم به حساب می‌آیند.
Zerocoin Staking
در حال حاضر، این الگوریتم به طور اختصاصی از PIVX پشتیبانی میکند. به نوعی، می‌توان استیکینگ زیروکوین را مشابه اثبات سهام عادی قلمداد کرد. شاید تنها تفاوت میان این دو، به هویت بازیگران آن مربوط شود. یعنی در Zerocoin Staking، اثبات سهام به طور ناشناس صورت می‌پذیرد. تعریف ساده‌تر: اثبات سهام به طور ناشناس
اثبات سهام اجاره شده
این مکانیزم، امکان به کارگیری Mining Pool را در سیستم استیکینگ معمولی فراهم می‌آورد. این یعنی هر کاربر می‌تواند سهام خود را به نُودهای باکیفیتی که مشابه مسترنودها هستند متصل کند. البته، این فرایند مستلزم یک اجاره یا پیش پرداخت خواهد بود. به همین دلیل است از آن تحت عنوان Leased Proof of Stake یا اثبات سهام اجاره شده یاد می‌شود. برخلاف مکانیزم Masternode، در اینجا سهامداران عادی هم می‌توانند توکن‌های خود را در نُودهای بزرگ‌تر استیک کنند. این کار برای آن‌ها پاداش قابل توجهی را به همراه خواهد داشت. همین امر، موجب می‌شود تا افراد با سرمایه کمتر هم به شرکت در این فرایند تشویق شوند.
به عبارتی، در این الگوریتم می‌توان امکان استفاده از مسترنودها را اجاره کرد تا هرکسی بتواند پاداشی را کسب کند.
مقایسه PoW و PoS
علی رغم اینکه همیشه نمی‌توان از آن به عنوان امری صادق و قابل استناد یا کرد، امّا در هر صورت مقایسه میان دو یا چند چیز از جذابیت خاصی برخوردار است. به همین دلیل، برای آشنایی بهتر با مفاهیم PoS و PoW، تصمیم گرفتیم تا به تفاوت‌های آن‌ها بپردازیم.
آینده الگوریتم اثبات سهام
با توجه به اهمیت بالای تمرکززدایی، امنیت و مقیاس پذیری که اضلاع سه‌راهی بلاک چین (Blockchain Trilemma) را تشکیل می‌دهند، بسیاری از بلاک چین‌ها (در صدر آن‌ها اتریوم!)، تصمیم گرفتند تا به سیستم PoS مهاجرت کنند. همچنین احتمالا بلاک چین‌هایی که در آینده پا به این صنعت می‌گذارند هم راغب باشند تا به این سمت و سو حرکت کنند.
مصرف انرژی بسیار کمتر، عدم نیاز به تجهیزات پیشرفته و فرایند ساده‌تر، از مزایای اصلی استیکینگ در مقایسه با ماینینگ به شمار می‌آیند. همچنین بهبود تمرکززدایی و امنیت (حداقل روی کاغذ!)، از مهم ترین اهداف بلاک چین‌ها برای استفاده از این مکانیزم اجماع خواهند بود.
کلام آخر
سفر امروز ما به پایان رسید؛ امّا مسیر دنیای غیرمتمرکز بی‌پایان خواهد بود! با وجود پیشرفت‌های فراوان، این دنیا همچنان در ابتدای راه خود قرار دارد و برای تحکیم جایگاه خود، مسیری دراز را در پیش خواهد داشت. شما چطور فکر می‌کنید؟ مقصد این دنیای دوست داشتنی و پر رمز و راز کجا خواهد بود؟
نوشته PoS یا اثبات سهام چیست؟ همه چیز در مورد این مکانیزم دوستدار طبیعت! اولین بار در بلاگ کریپتوگرام. پدیدار شد.
