مکانیزم اجماع اثبات سهام (PoS) چیست؟

مکانیزم اجماع اثبات سهام (PoS)، یکی از معروف‌ترین مکانیزم‌های اجماع در دنیای رمز ارزها می‌باشد. این مکانیزم، روشی است برای تامین امنیت شبکه که در آن افرادی با استیک کردن کوین‌هایشان، در تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک به شبکه کمک می‌کنند و در ازای آن پاداش‌هایی دریافت خواهند کرد.

اتریوم ۲.۰ مکانیزم اجماعش را از اثبات کار (Proof of Work) به اثبات سهام (Proof of Stake) انتقال خواهد داد. در واقع هسته ساختار اتریوم ۲.۰ مکانیزم اجماع اثبات سهام می‌باشد که جایگزین مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) خواهد شد. مکانیزم Proof of Stake یا به اختصار PoS، قابلیت‌های درآمدزایی منحصر به فردی را به دارندگان ETH ارائه می‌دهد.

در این مقاله، به مفهوم مکانیزم اجماع اثبات سهام یا همان Proof of Stake خواهیم پرداخت، اما برای درک بهتر آن، داشتن یک درک اولیه از اثبات کار مهم است؛ بنابراین ابتدا به تعریف کلی مفهوم اثبات کار (PoW) می‌پردازیم.

مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW)

در شبکه‌های غیرمتمرکز، مشارکت کنندگان از طریق مفهومی به نام الگوریتم اجماع (Consensus) برای تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک جدید، با یکدیگر به توافق و اجماع می‌رسند.

اثبات کار یکی از روش‌های اجماع است که یک فرآیند استخراج می‌باشد. در آن کاربر یک کامپیوتر قدرتمند یا ریگ ماینینگ را برای حل معماهای پیچیده ریاضی (که به عنوان اثبات کار شناخته می‌شود) نصب می‌کند. هنگامی که چندین محاسبات برای تراکنش‌های مختلف با موفقیت انجام شد، تراکنش‌های تایید شده با هم ترکیب می‌شوند و در یک «بلوک» جدید در یک دفتر کل توزیع‌شده یا بلاکچین عمومی ذخیره می‌شوند. فرآیند ماینینگ یا استخراج، تراکنش را تأیید می‌کند و واحدهای ارزی جدیدی ایجاد می‌کند.

انجام کار باید برای ماینر یا استخراج کننده نسبتاً دشوار، اما بررسی آن برای شبکه آسان باشد. چندین ماینر در شبکه تلاش می‌کنند اولین کسانی باشند که راه حلی برای مشکل ریاضی مربوط به بلوک کاندید بیابند. اولین ماینری که مشکل را حل می‌کند، راه حل خود را به طور همزمان به کل شبکه اعلام می‌کند و به نوبه خود رمزارز جدید ایجاد شده توسط پروتکل را به عنوان پاداش دریافت می‌کند.

همانطور که قدرت محاسباتی بیشتری به شبکه اضافه می‌شود و کوین‌های بیشتری استخراج می‌شود، میانگین تعداد محاسبات مورد نیاز برای ایجاد یک بلوک جدید نیز افزایش می‌یابد و در نتیجه سطح دشواری برای ماینر در جهت برنده شدن پاداش، بیشتر خواهد شد. برای استخراج رمز ارزهایی که از مکانیزم اثبات کار استفاده می‌کنند، ماینرها باید هزینه‌های مربوط به تجهیزات سخت افزاری و برق را در نظر بگیرند؛ بیت کوین اولین نمونه‌ای از این رمز ارزها می‌باشد.

برای بیشتر آشنا شدن با این مکانیزم اجماع، روی این لینک کلیک کنید و همچنین برای مطالعه بیشتر در مورد مکانیزم اثبات کار نیز، پیشنهاد می‌کنم مقاله مربوط به آن را بخوانید.

مکانیزم اثبات سهام (PoS) چیست؟

سیستم اثبات سهام (PoS) این روزها توجه زیادی را به خود جلب کرده است. مکانیزم Proof of Stake یک فرآیند جایگزین برای تأیید تراکنش در یک بلاکچین می‌باشد که محبوبیت آن در حال افزایش بوده و تاکنون توسط خیلی از رمز ارزها پذیرفته شده است. همانطور که گفته شد، شبکه اتریوم در آپدیت خودش، اتریوم ۲.۰، تصمیم دارد مکانیزم اجماعش را از اثبات کار به اثبات سهام تبدیل کند.

برخلاف سیستم اثبات کار، که در آن کاربر با انجام مقدار مشخصی کار محاسباتی، تراکنش‌ها را اعتبارسنجی می‌کند و بلوک‌های جدیدی ایجاد می‌کند، سیستم اثبات سهام از کاربر می‌خواهد مالکیت تعداد معینی از واحدهای یک رمزارز را نشان دهد. سازنده یک بلوک جدید بسته به میزان پولی که دارد، به روشی شبه تصادفی انتخاب می‌شود. در این روش، بلوک‌ها به جای ماین شدن، ضرب یا مینت (Mint) می‌شوند. کاربرانی که تراکنش‌ها را تایید می‌کنند و بلوک‌های جدید را در این سیستم ایجاد می‌کنند، forger نامیده می‌شوند.

در اکثر موارد، در پروژه‌هایی که از اثبات سهام استفاده می‌کنند، واحدهای ارز دیجیتال، در زمان راه اندازی ایجاد می‌شوند و تعداد آنها ثابت می‌شود. بنابراین، به جای استفاده از خود رمز ارز به عنوان پاداش، forgerها کارمزد تراکنش را به عنوان پاداش دریافت می‌کنند. در موارد معدودی، می‌توان با افزایش عرضه کوین، به جای کارمزد تراکنش‌ها، واحدهای ارزی جدید ایجاد کرد و به عنوان پاداش به forgerها داده شود.

به منظور اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلوک، یک forger ابتدا باید کوین‌های خود را در شبکه استیک کند. به این فکر کنید که دارایی آنها در یک حساب امانی نگهداری می‌شود: اگر آنها یک تراکنش متقلبانه را تأیید کنند، دارایی خود را برای مشارکت در این تاییدیه نادرست در آینده از دست می‌دهند. بنابراین چون این افراد سهام خود را در شبکه گذاشته‌اند، انگیزه دارند تا تراکنش‌های درست را تأیید کنند.

این سیستم راهی را برای مدیریت توزیع اولیه کوین‌ها در مرحله تاسیس رمزارز ارائه نمی‌دهد؛ بنابراین رمز ارزهایی که از این سیستم استفاده می‌کنند، یا با یک ICO کارشان را شروع می‌کنند و کوین‌های از پیش استخراج شده (pre-mined) خود را می‌فروشند، و یا با سیستم اثبات کار شروع کرده و بعداً به سیستم اثبات سهام کوچ خواهند کرد.

در این مقاله می‌توانید، رمز ارزهای مهمی که از این الگوریتم استفاده می‌کنند را شناسایی کرده و همچنین برای دیدن سایر رمز ارزها نیز می‌توانید از این لینک استفاده کنید.

ولیدیتورها در PoS

در بلاکچین‌هایی که از مکانیزم اثبات سهام استفاده می‌کنند، ولیدیتورها یا همان اعتبارسنج‌ها انتخاب می‌شوند (با استفاده از یک تابع تصادفی) تا بلاک بعدی را بر مبنای سهام خود ایجاد کنند. اما این نکته قابل ذکر است که هر چه یک ولیدیتور سهام بیشتری داشته باشد، شانسش برای تولید بلاک بعدی بیشتر است. در ادامه، این بلاک ایجاد شده توسط ولیدیتورها باید تایید شود تا به بلاکچین اضافه شود.

به طور خلاصه می‌توان گفت که ولیدیتورها با استیک کردن توکن‌هایشان در شبکه غیرمتمرکز رمز ارز مربوطه و مشکارت در اجماع آن، چرخ شبکه را می‌گردانند و در ازای کاری که انجام می‌دهند، پاداش دریافت می‌کنند.

روش‌های انتخاب بلوک در مکانیزم اثبات سهام

برای اینکه روش اثبات سهام به طور موثر کار کند، باید راهی وجود داشته باشد که انتخاب شود کدام کاربر بتواند بلوک معتبر بعدی را در بلاکچین تولید کند. انتخاب این افراد بر اساس اندازه موجودی حساب‌شان، مزیت بزرگی برای افراد ثروتمند خواهد بود که تصمیم می‌گیرند پول بیشتری وارد شبکه کنند. برای مقابله با این مشکل، چندین روش منحصر به فرد برای شیوه انتخاب کردن ایجاد شده است. محبوب‌ترین این روش‌ها، روش‌های «انتخاب بلوک تصادفی» و «انتخاب بر اساس سن کوین» می‌باشد.

انتخاب بلوک تصادفی (Randomized block selection)

در این روش، برای انتخاب forger بعدی از یک فرمول ترکیبی استفاده می‌کند که کاربر را بر اساس کمترین مقدار هش و همچنین اندازه سهام آنها (مقداری که استیک کرده اند) انتخاب می‌کند. از آنجایی که میزان استیک عمومی است، هر گره معمولاً می‌تواند پیش بینی کند که کدام کاربر برای تولید بلوک بعدی انتخاب می‌شود.

انتخاب بر اساس سن کوین (Coin Age based selection)

در این سیستم مبتنی بر سن کوین، forger بعدی بر اساس “عمر کوین” سهامی که فرد قرار داده است، انتخاب می‌شود. سن کوین با ضرب تعداد روزهایی که کوین‌های ارز دیجیتال به عنوان سهام نگه داشته شده‌اند در تعداد کوین‌هایی که در حال استیک هستند محاسبه می‌شود.

در اکثر بلاکچین‌هاییی که از این نوع اجماع استفاده می‌کنند، کوین‌ها باید حداقل ۳۰ روز نگه داری شده باشند تا بتوانند برای یک بلوک رقابت کنند. کاربرانی که کوین‌های قدیمی‌تر و بیشتری را قرار داده‌اند، شانس بیشتری برای تولید بلوک بعدی دارند. هنگامی که کاربر یک بلوک را تولید کرد، سن کوین او به صفر بر می‌گردد و سپس باید حداقل ۳۰ روز دوباره منتظر بماند تا بتواند بلوک دیگری را امضا کند. به کاربر محول می‌شود که بلوک بعدی را حداکثر در مدت ۹۰ روز جعل کند، این امر مانع از تسلط کاربران با کوین‌های قدیمی بر بلاکچین می‌شود و در نتیجه شبکه را ایمن تر خواهد کرد.

Peercoin یک رمز ارز مبتنی بر سیستم اثبات سهام است که از فرآیند انتخاب سن کوین همراه با روش انتخاب تصادفی استفاده می‌کند. توسعه دهندگان Peercoin ادعا می‌کنند که این امر حمله مخرب به شبکه را دشوارتر می‌کند، زیرا احتمالاً خرید بیش از نیمی از کوین‌ها پرهزینه تر از به دست آوردن ۵۱٪ از قدرت هش در مکانیزم اثبات کار می‌باشد.

سیستم‌های اثبات سهام سازگارتر با محیط زیست و همچنین کارآمدتر هستند، زیرا هزینه‌های برق و سخت افزاری آن بسیار کمتر از هزینه‌های مرتبط با استخراج در سیستم اثبات کار است. به دلیل راه اندازی آسان تر و همچنین مقرون به صرفه بودن، تعداد بیشتری از افراد تشویق می‌شوند تا نودها را اجرا کنند؛ که این منجر به عدم تمرکز بیشتر می‌شود.

جمع‌بندی

مکانیزم اجماع اثبات سهام یکی از روش‌های اجماعی است که پروژه‌های زیادی از آن استفاده می‌کنند و برنامه اصلی اتریوم هم این است که در آینده مکانیزم اجماعش را از PoW به PoS تبدیل کند.

این روش نسبت به اثبات کار مزایای زیادی دارد که می‌توان به این اشاره کرد که دیگر نیازی به تجهیزات سخت افزاری برای تبدیل شدن به نودی از شبکه نیست؛ با قفل یا استیک کردن کوین بومی آن شبکه می‌توان به عنوان ولیدیتور در آن شبکه فعالیت کرد و به تایید تراکنش‌ها و تولید بلاک جدید، کمک کرد.