اگر کاربران شبکه بخواهند بر سر موضوعی توافق کنند و یا تراکنشی را تایید کنند، می توانند این کار را از طریق اثبات سهام(Proof Of Stake) یا POS انجام دهند. در واقع اثبات سهام یک الگوریتم اجماع در شبکه بلاک چین می باشد.
الگوریتم اجماع نیز همان روشی است که کاربران در یک شبکه غیرمتمرکز، در رابطه با بلاکی از بلاک چین یا تراکنشی از شبکه به توافق می رسند(به اصطلاح به توافق اجماع و دسته جمعی می رسند.)
اثبات سهام
می دانیم که شبکه بلاک چین ارزهای دیجیتال غیرمتمرکز است، یعنی توسط هیچ سازمان خاصی کنترل نمی شود. حال در این دنیای غیرمتمرکز، چگونه همه کاربران بدون نقض قوانین کار می کنند؟ چگونه هیچ کس نمی تواند در این شبکه ها اختلال ایجاد کند؟ تمام موارد مربوط به امنیت شبکه ها و اعتماد کاربران از طریق الگوریتم اجماع شکل می گیرد.
ارزهای دیجیتال به دو دسته تقسیم می شوند، یک دسته الگوریتم اجماع را بر اساس اثبات کار(POW) انجام می دهند، دسته دیگر نیز بر اساس اثبات سهام(POS). هر کدام از این پروتکل ها دارایی قوانین مشخصی هستند. برای درک بهتر مثالی می زنیم:
ارز دیجیتال اتریوم را در نظر بگیرید که از شبکه ERC20 استفاده می کند، این ارز دیجیتال فعلا بر اساس پروتکل اثبات کار است. قوانین این پروتکل بیان می کند که اگر اعتبارسنجی بخواهد در این شبکه به تولید بلاک و تایید تراکنش ها بپردازد، حتما باید مبلغی را به عنوان هزینه برق و پردازش، پرداخت کند تا با این کار صحت کار خود را به شبکه و کابران موجود در شبکه اثبات کند.(گفتنی است که ارز دیجیتال اتریوم در حال حاضر از پروتکل اثبات کار استفاده می کند اما در آینده نزدیک قصد دارد سیاست خود را تغییر دهد و از پروتکل اثبات سهام استفاده کند. حتی همین تغییر اساسی نیز بر اساس نظر اکثریت کاربران می تواند انجام شود.)
اعتبار سنج ها همان دستگاهایی هستند که شبکه ارزهای دیجیتال را اداره می کنند. دسته ای از اعتبار سنج ها به نام ماینرها معروف شده اند.
نکته مهم این است که در برخی موارد مشاهده می شود که ارزهای دیجیتالی که از اثبات کار استفاده می کنند، قیمت بسیار پایینی دارد و همین موضوع باعث می شود که فعالیت در شبکه آن، برای ماینرها جذابیت نداشته باشد زیرا هزینه برق و پردازش نسبت به پاداش، بسیار زیاد است.
همین موضوع باعث می شود که شبکه هایی، از اثبات سهام استفاده کنند. اثبات سهام نیز مجموعه ای از پروتکل ها و قوانینی است که برای اعتبار سنج ها تعریف می شود و به عنوان جایگزین پروتکل اثبات کار نیز نام برده می شود. در واقع اعتبار سنج هایی که بخواهند از پروتکل اثبات سهم استفاده کنند، می بایست ارز دیجیتال خود آن شبکه را تهیه کنند و در اختیار شبکه قراردهند یا به اصطلاح ارز دیجیتال آن شبکه را استیک(STAKE) کنند.
استیک کردن در واقع نوعی سرمایه گذاری می باشد و می توان با استیک کردن ارز دیجیتال در شبکه به تایید تراکنش و کسب کارمزد در شبکه، پرداخت.
مقایسه اثبات کار با اثبات سهام
اثبات کار:
- برای حل یک بلاک بین ماینرها، رقابت وجود دارد. در نهایت اولین ماینری که بلاک را حل کند، پاداش خواهد گرفت.
- در این پروتکل اعتبار سنج ها در واقع سخت افزار خود را به همراه پرداخت هزینه های جانبی مثل هزینه برق، در اختیار شبکه قرار می دهند.
- برای اینکه بتوانند در رقابت با رقیب های خود موفق باشند باید دائما به بهتر کردن تجهیزات خود بپردازند.
- پاداش حل بلاک به این ماینرها تعلق می گیرد.
- اگر کسی بخواهد به این پروتکل آسیب برساند، باید 51 درصد از تمام توان محاسباتی شبکه مدنظر را در اختیار داشته باشد که این کار عملا غیرممکن است.
- برای شروع به سرمایه اولیه برای خرید تجهیزات سخت افزاری نیاز است.
- در این پروتکل انرژی مصرفی به شدت بالاست.
اثبات سهام:
- برای انتخاب از شیوه انتخاب جبری استفاده می شود. در واقع بین نودها رقابت برای انتخاب شدن است.
- در این پروتکل اعتبار سنج ها با خرید ارز دیجیتال مخصوص شبکه و در اختیار گذاشتن آن، به تایید تراکنش می پردازند.
- به توان محاسباتی زیادی احتیاج ندارند.
- کارمزد انجام تراکنش ها به این نودها تعلق می گیرد.
- اگر کسی بخواهد به این پروتکل آسیب برساند، باید 51 درصد از تمام موجودی ارز دیجیتال، شبکه مد نظر را در اختیار داشته باشد که با توجه به شرایط عرضه و تقاضا در بازار برای ارزهای دیجیتال، این کار عملا غیرممکن می باشد.
- برای شروع به سرمایه اولیه برای خرید ارز دیجیتال شبکه مد نظر، احتیاج است.
- در این پروتکل انرژی مصرفی متعادل و استاندار می باشد.
مزایا و معایب پروتکل اثبات سهام
- سرعت: اگر بخواهیم از لحاظ سرعت شبکه های مبتنی بر پروتکل اثبات سهم را بررسی کنیم، باید گفت: برای تایید تراکنش در شبکه ارز دیجیتال بیت کوین تقریبا 6 تاییده نیاز است، از طرفی کشف هر بلاک نیز تقریبا 10 دقیقه طول می کشد، در نتیجه برای تایید نهایی یک تراکنش زمان زیادی صرف می شود! اما شبکه های مبتنی بر اثبات سهام این چنین نیست و تایید نهایی تراکنش تقریبا 2 تا 3 ثانیه طول می کشد.
- امنیت: امنیت شبکه را در واقع خود اعتبار سنج ها تامین می کنند. چرا که اگر اعتبار سنجی خطا کند و بلاک جعلی ایجاد کند، به سرعت دارایی که به عنوان ضمانت در شبکه گذاشته است، به طور کامل از او گرفته می شود! یا به اصطلاح اسلش(slash) می شود. لذا خود اعتبار سنج ها مجبور هستن که کار خود را درست و بدون خطا انجام دهند. همین امر موجب شده است که امنیت شبکه های مبتنی بر اثبات سهم، تامین شود.
- حفظ سرمایه: توجه داشته باشید که اگر سهام ارز دیجیتال سقوط کند، سهام گذاری، افت قیمت دارایی های استیک شده از طرف ماینرها را، تا حدی جبران می کند. به این ترتیب سرمایه استیک شده در پروتکل اثبات سهم تقریبا حفظ شده می باشد.
- بُردبلند (long-range attack): برخی معتقدند، الگوریتم مورد استفاده در پروتکل اثبات سهم، دارای باگ هایی از جمله بردبلند هستند. در این روش حمله، هکرها شاخه ای بر روی بلاک چین ایجاد می کنند که به عنوان بلاک آغازین است. این حمله سبب می شود که هکرها بتواند کنترل سرتاسر زنجیر را به دست گیرند.
- خطر از بین رفتن: قبل تر گفتیم که اگر قیمت ارز دیجیتال شبکه مدنظر کاهش پیدا کند، کمی از آن قابل جبران است، اما اگر قیمت یک ارز دیجیتال سقوط شدیدی کند، دارایی استیک شده از طرف اعتبار سنج ها افت شدیدی خواهد کرد و به این ترتیب، به آن ها ضرر می رساند.
بهترین ارز های دیجیتال مبتنی بر اثبات سهام
- تزوس(Tezos)
- نئو(NEO)
- ترون(Tron)
- کازماس(Cosmos)
- آنتولوژی(Ontology)
- کومودو(Komodo)
- نبلیو(Neblio)
- پاندی ایکس(Pundi-X)
- کوانتم(QTUM)
استیکینگ در اثبات سهام
کاربرانی که صاحب ارز رمزنگاری شده شبکه هستند، می توانند با قفل کردن توکن های ارز دیجیتال خود، که به عنوان استیکینگ شناخته می شود، به عنوان تایید کننده در شبکه عمل کنند. تعداد کوین‌هایی که افراد باید قفل کنند تا بتوانند تراکنش‌ها را به‌عنوان اعتبارسنجی تأیید کنند، در شبکه‌های مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، در اتریوم 2، این مقدار برابر با 32 کوین اتریوم است. بلاک‌ها توسط بیش از یک کاربر تایید می‌شوند و اگر درصد مشخصی از اعتبارسنجی‌ها اطلاعات را تایید کنند، بلاک نهایی شده و در بلاک چین ذخیره می‌شود.
اگر کاربران نتوانند مقدار کوین مورد نیاز برای استیکینگ را ارائه دهند، نمی توانند در فرآیند اعتبارسنجی شرکت کنند. برای حل این مشکل، در بسیاری از پروژه های بلاک چین، این امکان برای کاربران وجود دارد که کوین های خود را در دسترس گره های شبکه قرار دهند و متناسب با کوین های خود سود دریافت کنند. سود سهام از کارمزد تراکنش های شبکه به دست می آید و معمولاً هیچ کوین جدیدی در این فرآیند ایجاد نمی شود.
فرآیند استیک کردن ارزهای دیجیتال را می توان در پلتفرم های مختلف انجام داد. با مراجعه به وب سایت هر پروژه می توانید از بستر مناسب و نحوه استفاده و بهره مندی از ارزهای دیجیتال در آن پروژه اطمینان حاصل کنید. این ویژگی در بسیاری از کیف پول‌های ارزهای دیجیتال مانند تراست ولت و صرافی‌های ارزهای دیجیتال مانند بایننس وجود دارد.
یکی دیگر از نکاتی که باید در فرآیند استیکینگ در نظر گرفت، آزادسازی کوین های قفل شده است. در برخی از پلتفرم ها، انتشار کوین فوری است، در حالی که در پروژه های دیگر ساعت ها تا روزها طول می کشد. معمولاً بین زمان انتشار کوین و پاداش دریافتی رابطه معکوس وجود دارد و هر چه کاربران راحت‌تر بتوانند کوین های خود را آزاد کنند، سود دریافتی کمتر می‌شود.
بررسی اهداف اثبات سهام
Proof of Stake برای کاهش نگرانی های زیست محیطی الگوریتم اجماع اثبات کار و افزایش مقیاس پذیری شبکه های بلاک چین طراحی شده است. Proof of Work یک رویکرد رقابتی برای تأیید و ثبت تراکنش ها در شبکه است و به همین دلیل افراد از این روش برای جستجوی راه هایی برای کسب مزیت نسبت به دیگران استفاده می کنند. از آنجایی که پاداش این روش علاوه بر کارمزد تراکنش شامل کوین های تازه تولید شده نیز می شود، رقابت برای ثبت تراکنش ها شدیدتر می شود.
هجوم کاربران به شبکه بیت کوین که به عنوان ماینر کار می کنند، همراه با افزایش امنیت شبکه، منجر به افزایش جهانی مصرف انرژی شده است. این مشکل نه تنها باعث قطعی برق در نقاط مختلف جهان شده، بلکه مشکلات زیست محیطی زیادی را نیز به همراه داشته است. بسیاری بر این باورند که استفاده از انرژی و افزایش آلودگی در سراسر جهان برای تولید بیت کوین منطقی نیست و به همین دلیل روش هایی مانند اثبات سهام روش های منطقی تر و بهتری هستند.
از طرفی برای حفظ امنیت شبکه، در سیستم های الگوریتم اجماع، مهلت هایی برای ثبت و تایید بلاک جدید و همچنین اندازه بلاک ها در نظر گرفته شده است و همه کاربران با همکاری یکدیگر تایید می کنند. معاملات این محدودیت ها مقیاس پذیری شبکه را کاهش داده است. مقیاس پذیری به معنای پاسخ شبکه به تعداد بالای درخواست ها در واحد زمان است. ارزهایی مانند بیت کوین، لایت کوین و اتریوم که از مکانیزم اجماع اثبات کار استفاده می کنند، معمولاً تعداد بسیار کمی از تراکنش ها را در واحد زمان پردازش می کنند که آنها را نسبت به سیستم های متمرکز در مضیقه قرار می دهد.
با توجه به اینکه فضا رقابتی نیست و امنیت شبکه با به خطر انداختن دارایی های گره های شبکه تضمین می شود، سرعت ثبت تراکنش ها بالاتر است. در حالی که بیت کوین 5 تراکنش در ثانیه را ثبت می کند، پروژه های اثبات سهام بلاک چین مانند سولانا امروزه بیش از 50000 تراکنش در ثانیه را تایید می کنند. گسترش پروژه‌های بلاک چین از امور مالی به موارد دیگر مانند اینترنت غیرمتمرکز نیازمند افزایش مقیاس‌پذیری است و به همین دلیل اکثر پروژه‌های جدید از اثبات سهام برای ساخت پروژه‌های خود استفاده می‌کنند.
معرفی انواع الگوریتم های اجماع اثبات سهام
الگوریتم های اجماع اثبات سهام همانند اثبات کار به چند دسته تقسیم می شوند که شامل:
• گواهی اثبات سهام نیابتی(DPoS):
الگوریتم اجماع Delegated Proof of Stake (DPoS) یکی از شناخته شده ترین الگوریتم های اثبات سهام است که در سال 2014 توسط دانیل لاریمر، بنیانگذار بلاک چین EOS معرفی شد. با استفاده از این روش، همه کاربران در فرآیند تایید و ثبت تراکنش ها دخالت ندارند، فقط نمایندگان تعیین شده آنها درگیر هستند. البته این به معنای حذف کاربران از فرآیند سهام و کسب درآمد از آن نیست.
• گواهی اثبات سهام استیجاری(LPoS):
الگوریتم اجماع Leased Proof of Stake (LPoS) در سال 2016 با راه اندازی شبکه Waves معرفی شد. در این الگوریتم، کاربران می توانند به عنوان گره های شبکه عمل کنند یا کوین های خود را در حین قرارداد قفل کرده و به سایر کاربران اجاره دهند. این امر با کاهش تعداد گره ها سرعت شبکه را افزایش می دهد و از سوی دیگر افرادی که امکانات یا علاقه کافی برای مشارکت در ثبت و تایید تراکنش ها را ندارند می توانند از دارایی های خود بهره مند شوند. با این روش، هیچ انتخابی وجود ندارد و تعداد گره های خاص توسط شبکه مشخص نمی شود، بنابراین امنیت و تمرکززدایی این شبکه بیش از شواهدی از اشتراک های پراکسی است.
• گواهی اثبات سهام مستر نود(MPoS):
مسترنود شکل خاصی از گره ها یا اعتبار سنجی شبکه است که وظیفه نظارت بر ثبت و تأیید تراکنش ها در شبکه را بر عهده دارد. با خرید و نگهداری مجموعه ای از توکن های شبکه به عنوان مسترنود، سرمایه گذاران می توانند سود سالانه ای کسب کنند، مشابه آنچه در سیستم بانکی اتفاق می افتد. اگرچه در نگاه اول تفاوت خاصی بین اثبات سهام و اثبات سها مستر نود وجود ندارد، اما این دو در ماهیت متفاوت هستند.
در بیشتر موارد، مدل مسترنود همراه با الگوریتم اجماع دیگری استفاده می شود. به عنوان مثال، به عنوان اولین ارزی که از مسترنود استفاده می کند، DASH از اولین ارزی که از مسترنود استفاده کرد و اثبات سهامی که از مسترنود به طور همزمان استفاده می کند. ارز دیجیتال از ترکیب PoS و MasternodePoS استفاده می کند و ارز دیجیتال "LuxCoin" از ترکیب سه مکانیسم PoW، PoS و Masternode بهره می برد.
جمع بندی: اثبات سهام، یک الگوریتم اجماع می باشد. در واقع اگر در رابطه با تایید تراکنشی یا تشکیل بلاکی، کابران موجود در شبکه، توافق کنند، الگوریتم اجماع شکل گرفته است. در پروتکل اثبات سهام اعتبار سنج ها یا ماینرها، مقداری از ارز دیجیتال مخصوص شبکه مد نظر را تهیه می کنند و در شبکه استیک می کنند. بعد از این فرایند، اعتبار سنج ها به تایید تراکنش و کسب کارمزد می پردازند. در مقایسه اثبات سهام و اثبات کار باید گفت، مزیت های اثبات سهام بیشتر است و از نظر منطقی برای یک ارز دیجیتال فعالیت بر اساس پروتکل اثبات سهام، بهتر است. به همین دلیل است که ارزهای دیجیتال بزرگی همچون اتریوم قصد دارند تا تغییر پروتکل بدهند و از پروتکل اثبات سهام استفاده کنند. البته با توجه اینکه اثبات سهام مزیت هایی همچون سرعت و امنیت دارد. معایبی همچون حمله برد بلند و خطر سقوط قیمت ارز دیجیتال مخصوص شبکه، را نیز دارد. از جمله ارز های دیجیتال معروفی که از پروتکل اثبات سهام استفاده می کنند، می توان به: نئو و ترون اشاره کرد.