الگوریتم اثبات سهام (PoS) چیست؟

در چشم انداز همیشه در حال تحول فناوری بلاک چین، مفهوم الگوریتم های اجماع در مرکز توجه قرار گرفته است. در این میان، الگوریتم جالب و مبتکرانه اثبات سهام (PoS) به عنوان جایگزینی جذاب برای سیستم سنتی اثبات کار (PoW) ظاهر شده است. این روش که بر مفهوم سهامداری متکی است. بیایید به دنیای شگفت انگیز Proof of Stake بپردازیم و پیامدهای آن را برای آینده سیستم های غیرمتمرکز بررسی کنیم.

مکانیسم اجماع (Consensus Mechanism) چیست؟

مکانیسم اجماع (Consensus Mechanism) در شبکه‌های بلاک چین، روشی است که برای تایید و تامین صحت تراکنش‌ها و اطلاعات در شبکه بکار می‌رود. با توجه به این که شبکه بلاکچین یک شبکه توزیع شده است، بنابراین باید از یک روش مطمئن برای تضمین صحت و اعتبار تراکنش‌ها استفاده کرد.

در مکانیسم اجماع، برای تأیید تراکنش‌ها و اطلاعات، معمولاً از روش‌های مختلفی مانند  الگوریتم اثبات کار (PoW)، الگوریتم اثبات سهام (PoS)، الگوریتم اثبات سهام نمایندگی (DPoS)، الگوریتم اثبات اعتبار (PoA) و… استفاده می‌شود.

در روش اثبات کار PoW، ماینرها با حل مسئله‌های ریاضی پیچیده، تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلوک‌های جدید در شبکه بلاکچین را انجام می‌دهند. 

در الگوریتم اثبات سهام PoS، صاحبان سکه‌های بلاک چین، به عنوان اعتبار سنج ها (Validators) عمل می‌کنند و تراکنش‌ها را تایید می‌کنند. 

در الگوریتم اثبات نمایندگی DPoS، صاحبان سکه‌ها به عنوان اعضای شبکه و با رای دادن، اعضایی را برای تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلوک‌های جدید انتخاب می‌کنند. 

در الگوریتم اثبات اعتبار PoA، صاحبان گواهینامه‌های دیجیتالی به عنوان اعتبار سنج‌ها عمل می‌کنند.

در کل، مکانیسم اجماع در شبکه بلاکچین، به منظور تضمین امنیت و اعتماد به تراکنش‌ها و اطلاعات استفاده می‌شود.

الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) چیست؟

اثبات سهام (PoS) یک الگوریتم اجماع است که در شبکه های بلاک چین برای دستیابی به اجماع توزیع شده استفاده می شود. در PoS، اعتباردهنده‌ها برای ایجاد بلوک‌های جدید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها بر اساس مقدار ارز دیجیتالی که دارند و مایلند به عنوان وثیقه سهیم شوند، انتخاب می‌شوند.

در الگوریتم اثبات سهام، اعتبار سنج ها برای ایجاد بلوک های جدید و اعتبارسنجی تراکنش ها بر اساس عواملی مانند سهم افراد در شبکه، سن سکه هایشان یا ترکیبی از هر دو انتخاب می شوند. اعتبارسنجی‌ها تشویق می‌شوند تا صادقانه عمل کنند و تراکنش‌ها را به‌طور دقیق تایید کنند، زیرا آنها سهام مالی در شبکه دارند. اگر یک اعتباردهنده بدخواهانه عمل کند، خطر از دست دادن سکه هایش را دارد.

عملکرد الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS)

Proof of Stake (PoS) یک الگوریتم اجماع است که در شبکه های بلاک چین برای دستیابی به توافق در مورد وضعیت شبکه و اعتبارسنجی تراکنش ها استفاده می شود. در یک سیستم PoS، اعتباردهنده‌ها برای ایجاد بلوک‌های جدید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها بر اساس میزان ارز دیجیتالی که دارند و مایل هستند به عنوان وثیقه «سهم» کنند، انتخاب می‌شوند.

در اینجا نحوه عملکرد الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) آمده است:

1.انتخاب اعتبار دهنده ها Validator Selection: در الگوریتم اثبات سهام، اعتبار دهنده ها برای ایجاد بلوک های جدید و اعتبارسنجی تراکنش ها بر اساس سهمشان در شبکه انتخاب می شوند. هر چه یک اعتباردهنده ارز دیجیتال بیشتری داشته باشد و مایل به قفل کردن آن به عنوان وثیقه (سهام) باشد، شانس انتخاب به‌عنوان اعتبارسنج بیشتر است.

2. ایجاد بلاک: اعتبار سنجی ها به نوبت بلوک های جدیدی را برای افزودن به بلاک چین پیشنهاد می کنند. احتمال انتخاب شدن برای ایجاد یک بلوک متناسب با سهم اعتبار دهنده در شبکه است. اعتباربخش ها تشویق می شوند تا صادقانه عمل کنند و از قوانین شبکه پیروی کنند، زیرا سرمایه آن ها نیز در معرض خطر است.

3. اعتبارسنجی بلوک: هنگامی که یک اعتبار سنجی یک بلوک را ایجاد می کند، اعتبار سنجی های دیگر در شبکه تراکنش های درون بلوک را تأیید می کنند تا از معتبر بودن آنها اطمینان حاصل کنند. اعتبارسنجی‌ها هزینه‌های مضاعف را بررسی می‌کنند، اطمینان حاصل می‌کنند که تراکنش‌ها از قوانین شبکه پیروی می‌کنند و در مورد اینکه آیا بلوک باید به زنجیره بلوک اضافه شود یا خیر، به اجماع می‌رسند.

4. مکانیسم‌های اجماع: الگوریتم‌ اثبات سهام از مکانیسم‌های مختلفی برای دستیابی به اجماع بین اعتباربخش‌ها استفاده می‌کنند، مانند الگوریتم‌های تحمل خطای بیزانس (BFT)، اثبات واگذاری سهام (DPoS)، یا روش‌های دیگر تا اطمینان حاصل شود که اکثر اعتبارسنجی‌ها در مورد وضعیت شبکه توافق دارند.

5. جوایز و جریمه‌ها: اعتبارسنج‌ها برای ایجاد و اعتبارسنجی بلاک‌ها با دریافت کارمزد تراکنش‌ها و ارزهای دیجیتال تازه ساخته شده پاداش دریافت می‌کنند. همچنین اعتبار سنج ها می توانند برای رفتارهای مخرب، مانند تلاش برای دوبار خرج کردن یا اختلال در عملکرد شبکه، جریمه شوند.

بیشتر بخوانید: دوبار خرج کردن (Double Spending) چیست؟و چطور از دابل اسپند جلوگیری کنیم؟

ویژگی های منحصر به فرد الگوریتم اثبات سهام

امنیت بالاتر در اثبات سهام

در الگوریتم اثبات سهام، صاحبان سکه‌ها به عنوان اعتبار سنج‌ها عمل می‌کنند و در انتخاب نامزد برای تولید بلوک دخالت دارند. این باعث می‌شود که احتمال وقوع حملات 51 درصدی که در اثبات کار PoW وجود دارد، به شدت کاهش یابد.

کمترین مصرف انرژی در POS 

در الگوریتم اثبات سهام، برخلاف PoW که نیاز به قدرت محاسباتی بالا دارد، تولید بلوک با استفاده از مقدار سکه‌های صاحبان صورت می‌گیرد. این باعث می‌شود که مصرف انرژی در PoS کمتر از PoW باشد.

عدم نیاز به تجهیزات خاص در الگوریتم اثبات سهام

در الگوریتم اثبات کار (PoW)، برای حل سختی شبکه نیاز به تجهیزات خاصی مانند ASIC وجود دارد. در الگوریتم اثبات سهام (PoS)، این نیاز وجود ندارد و هر فردی با داشتن تعداد کافی سکه، می‌تواند در فرایند اجماع شرکت کند.

حفظ تعادل شبکه

در PoS، صاحبان سکه‌ها با داشتن سکه بیشتر، احتمال انتخاب برای تولید بلوک بیشتری دارند. اما در عین حال، کاهش وزن سکه‌ها در صورت ناموفقیت در تولید بلوک، باعث می‌شود که تعادل شبکه حفظ شود.

سرعت بالاتر 

در اثبات سهام، تولید بلوک به سرعت بیشتری انجام می‌شود و زمان تایید تراکنش‌ها نیز کوتاه‌تر است. این باعث می‌شود که شبکه به صورت کلی سریع‌تر عمل کند.

الگوریتم اثبات کار (PoW) چیست؟

الگوریتم اثبات کار (PoW) یکی از الگوریتم‌های اجماع در شبکه‌های بلاکچین است که برای تایید تراکنش‌ها و تولید بلوک‌های جدید استفاده می‌شود. در این الگوریتم، برای تولید بلوک جدید، کامپیوترها باید به حل یک مسئله ریاضی پیچیده و زمان‌بر بپردازند. این مسئله به گونه‌ای طراحی شده است که برای حل آن، نیاز به قدرت محاسباتی بالا و هزینه‌های سنگینی داشته باشید.

پس از حل مسئله، کامپیوتر ماینر بلوک را تولید می‌کند و آن را به شبکه ارسال می‌کند. سایر کامپیوترها نیز بلوک را تایید و در صورت صحت، آن را به زنجیره بلاک چین اضافه می‌کنند. به عنوان پاداش برای تولید بلوک، کامپیوتر ماینر بیت‌کوین یا سایر ارزهای دیجیتال را دریافت می‌کند.

تفاوت های الگوریتم اثبات کار (PoW) و اثبات سهام(PoS)

الگوریتم اثبات سهام (PoS) و الگوریتم اثبات کار (PoW) دو الگوریتم اجماع مختلف در شبکه‌های بلاکچین هستند. تفاوت‌های اصلی بین این دو الگوریتم عبارتند از:

1- مصرف انرژی: 

در PoW، برای تولید بلوک‌های جدید، نیاز به قدرت محاسباتی بالا و هزینه‌های سنگینی دارید که مصرف انرژی زیادی را نیز به همراه دارد. اما در الگوریتم اثبات سهام، تولید بلوک‌های جدید بر اساس سهامی است که کاربر در شبکه دارد و نیاز به قدرت محاسباتی زیادی ندارد که باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود.

2- پاداش: 

در PoW، پاداش برای تولید بلوک به صورت بیت‌کوین یا سایر ارزهای دیجیتال است. اما در PoS، پاداش برای تولید بلوک بر اساس سهام کاربر در شبکه است.

3- امنیت: 

در PoW، برای تغییر یک بلوک در زنجیره بلاک چین، نیاز به تغییر تمام بلوک‌های قبلی است که بسیار سخت و هزینه‌بر است. اما در الگوریتم اثبات سهام، اگر یک شخص بیش از نصف سهام در دست داشته باشد، می‌تواند کنترل شبکه را به دست آورد و به راحتی تغییراتی در زنجیره اعمال کند.

4- توزیع: 

در PoW، توزیع بلوک‌های جدید بر اساس قدرت محاسباتی کاربران است. اما در PoS، توزیع بر اساس سهام کاربران در شبکه است.

5- قابلیت مقیاس‌پذیری:

PoS به دلیل کمتر بودن مصرف انرژی و هزینه‌های کمتر، قابلیت مقیاس‌پذیری بیشتری نسبت به PoW دارد.

مزایای اثبات سهام

الگوریتم اثبات سهام (PoS) در بلاکچین‌ها مزایای زیادی دارد که عبارتند از:

1- کاهش مصرف انرژی: 

در PoS، تولید بلوک‌های جدید بر اساس سهام کاربران در شبکه است و نیاز به قدرت محاسباتی زیادی ندارد. این باعث کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های سنگین مرتبط با تولید بلوک‌ها می‌شود.

2- کاهش هزینه‌ها: 

به دلیل کاهش مصرف انرژی، هزینه‌های مرتبط با تولید بلوک‌ها نیز کاهش می‌یابد. این باعث می‌شود که شبکه‌های PoS برای افراد و شرکت‌های کوچک و بزرگ قابل دسترس باشند.

3- امنیت بالا: 

در الگوریتم اثبات سهام، اگر یک شخص بیش از نصف سهام در دست داشته باشد، می‌تواند کنترل شبکه را به دست آورد و به راحتی تغییراتی در زنجیره اعمال کند. اما برای این کار، باید سهام‌های بسیار زیادی را خریداری کند که باعث می‌شود کار بسیار سخت و هزینه‌بر باشد.

4- توزیع عادلانه: 

در PoS، توزیع بلوک‌های جدید بر اساس سهام کاربران در شبکه است. این باعث می‌شود که توزیع عادلانه‌تری نسبت به PoW داشته باشیم.

5- قابلیت مقیاس‌پذیری: 

اثبات سهام به دلیل کمتر بودن مصرف انرژی و هزینه‌های کمتر، قابلیت مقیاس‌پذیری بیشتری نسبت به PoW دارد.

6- حفظ ارزش: 

در الگوریتم اثبات سهام، کاربران نباید نگران باشند که برای حفظ ارزش سکه‌های خود، هزینه‌های زیادی را صرف کنند. با توجه به توزیع عادلانه، کاربران مطمئن هستند که ارزش سکه‌هایشان حفظ می‌شود.

معایب اثبات سهام

معایب اثبات سهام (PoS) در بلاکچین‌ها عبارتند از:

1- مشکلات توزیع: 

در PoS، افراد با سهام بیشتر، قدرت بیشتری در تصمیم‌گیری‌های شبکه دارند. این ممکن است باعث شود که توزیع قدرت در شبکه ناعادلانه باشد.

2- مشکلات امنیتی: 

در الگوریتم اثبات سهام، اگر یک شخص بتواند سهام بیشتری را در اختیار داشته باشد، می‌تواند کنترل شبکه را به دست آورد و به راحتی تغییراتی در زنجیره اعمال کند.

3- مشکلات قابلیت مقابله با حملات 51 درصد: 

در PoS، حملات 51٪ هنوز هم ممکن هستند. در این نوع حملات، یک شخص یا گروهی از افراد، بیشترین تعداد سهام را در دست دارند و می‌توانند کنترل شبکه را به دست آورند.

4- مشکلات مرتبط با نقض قوانین: 

در الگوریتم اثبات سهام، افرادی که سهام بیشتری دارند، ممکن است قوانین شبکه را به نحوی تغییر دهند که باعث نقض حقوق کاربران شود.

5- مشکلات مرتبط با تمرکز: 

در PoS، افراد با سهام بیشتر، قدرت بیشتری در تصمیم‌گیری‌های شبکه دارند. این ممکن است باعث شود که تمرکز قدرت در دست کمترین تعداد افراد باشد.

ارزهای دیجیتال مبتنی بر اثبات سهام

1- تتر (Tether)

تتر یک ارز دیجیتال پشتوانه دار است که به دلار آمریکا مرتبط است. این ارز برای تجارت در بازارهای کریپتو استفاده می‌شود و به عنوان یک ارز پایدار شناخته می‌شود.

2- کاردانو (Cardano): 

کاردانو یک بلاک چین باز مانند بیت کوین است، اما با استفاده از الگوریتم PoS به جای PoW که در بیت کوین استفاده می‌شود، ساخته شده است. کاردانو به عنوان یک پلتفرم برای اجرای قراردادهای هوشمند و ارائه خدمات مالی استفاده می‌شود.

3- ترون (Tron): 

ترون یک پلتفرم برای اجرای قراردادهای هوشمند است که برای تحویل محتوا و سرویس‌های دیجیتال به کار می‌رود. ترون از PoS استفاده می‌کند و هدف آن ارائه یک شبکه برای سرویس‌های دیجیتال است.

4- نئو (NEO): 

نئو یک پلتفرم برای اجرای قراردادهای هوشمند است که برای ارائه خدمات مالی و دیگر سرویس‌های مبتنی بر بلاکچین به کار می‌رود. نئو از PoS استفاده می‌کند و به عنوان یک ارز دیجیتال با تکنولوژی پیشرفته شناخته می‌شود.

ارتباط استیکینگ با اثبات سهام

استیکینگ (Staking) یکی از مفاهیم اساسی در الگوریتم اثبات سهام (PoS) است. در این الگوریتم، به جای استفاده از قدرت محاسباتی برای حل مسائل ریاضی، کاربران با نگه داشتن سکه‌های خود در کیف پول شبکه، شرکت خود را در فرایند تصمیم‌گیری شبکه ثابت می‌کنند و به عنوان اعتبارسنج شبکه عمل می‌کنند.

کاربران برای شرکت در فرایند استیکینگ، سکه‌های خود را به یک حساب خاص در شبکه واریز می‌کنند و به عنوان سرمایه‌گذار شبکه عمل می‌کنند. سپس، این سرمایه‌گذاری به عنوان پاداش به آنان باز می‌گردد و همچنین، آن‌ها به عنوان اعتبارسنج شبکه، حق تصمیم‌گیری در مورد تغییرات در شبکه را دارند.

به این ترتیب، استیکینگ به عنوان یکی از روش‌های اثبات سهام، به کاربران امکان می‌دهد تا با نگه داشتن سکه‌های خود در کیف پول شبکه، در فرایند تصمیم‌گیری شبکه شرکت کنند و به عنوان سرمایه‌گذار شبکه عمل کنند.

آیا الگوریتم اجماع بیت کوین می تواند به اثبات سهام تغییر یابد؟

بله، الگوریتم اجماع بیت کوین می‌تواند به اثبات سهام تغییر یابد. در حال حاضر، بیت کوین از الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) استفاده می‌کند که برای حل مسائل ریاضی به قدرت محاسباتی نیاز دارد. اما، برخی از شبکه‌های بلاک چین دیگر مانند Ethereum و Cardano از الگوریتم اثبات سهام (PoS) استفاده می‌کنند.

با توجه به ظرفیت بالای قدرت محاسباتی مورد نیاز برای حل مسائل ریاضی در PoW، بسیاری از شبکه‌های بلاک چین به دنبال جایگزینی این الگوریتم با الگوریتم‌های دیگر هستند که قدرت محاسباتی کمتری مورد نیاز دارند.بنابراین، الگوریتم اثبات کار بیت کوین نیز می‌تواند به الگوریتم اثبات سهام تغییر کند، اما برای این کار نیاز به توافق و تغییرات در پروتکل بیت کوین دارد که این فرآیند زمان‌بر و پیچیده است.

آینده اثبات سهام

آینده اثبات سهام (PoS) به نظر می‌رسد بسیار روشن و پر امید است. با توجه به مزایای PoS مانند کاهش هزینه‌ها، پایداری، محافظت از محیط زیست و امنیت، بسیاری از شبکه‌های بلاکچین در حال انتقال از الگوریتم اثبات کار (PoW) به الگوریتم اثبات سهام PoS هستند.

از جمله پروژه‌هایی که در حال حاضر از PoS استفاده می‌کنند، می‌توان به Ethereum 2.0، Cardano، Polkadot و Cosmos اشاره کرد. همچنین، بسیاری از پروژه‌های جدید در حال توسعه و استفاده از الگوریتم اثبات سهام هستند.

با توجه به پتانسیل بالای PoS در کاهش هزینه‌ها، افزایش پایداری و امنیت، و محافظت از محیط زیست، احتمالاً بسیاری از شبکه‌های بلاکچین در آینده از این الگوریتم استفاده خواهند کرد. همچنین، توسعه‌های بیشتری در زمینه الگوریتم اثبات سهام ممکن است باعث بهبود و ارتقای این الگوریتم شود و آینده آن را نسبت به اثبات کار PoW بهتر کند.