اثبات سهام چیست؛ مصرف انرژی بهینه و امینت بیشتر با گواه اثبات سهام
آشنایی با روش اجماع اثبات سهام
اثبات سهام چیست؟ این پروتکل اجماع جدید، آینده ارزهای دیجیتال است و پیشرفت‌های زیادی در این زمینه به همراه خواهد داشت. سرمایه‌گذاران طولانی‌مدت، اثبات سهام را یک تغییر هیجان‌انگیز و امیدبخش در رمز ارزهایی مانند اتریوم می‌دانند.
اثبات سهام به عنوان جایگزینی برای اثبات کار ایجاد شده، که اولین الگوریتم اجماع در زمینه تکنولوژی بلاکچین بود. با استفاده از اثبات سهام، استخراج‌کنندگان بر اساس کوین‌هایی که دارند می‌توانند به استخراج یا تأیید تراکنش بلوک‌ها بپردازند.
در ادامه جزئیات مفهوم اثبات سهام، تفاوت انواع مختلف آن و هزینه تراکنش را شرح می‌دهیم. ادامه این مقاله را از دست ندهید.
چرا به الگوریتم اجماعی مانند اثبات سهام نیاز است؟
اجماع یا توافق شبکه‌های توزیع‌شده یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های یک بلاکچین است. این امر اطمینان مي‌دهد که شبکه توزیع‌شده، غیرمتمرکز و تغییر ناپذیر خواهد بود. اجماع یک مکانیسم مقاوم در برابر خطا است که در سیستم‌های کامپیوتری و بلاکچین برای دستیابی به توافق لازم در مورد ارزش داده واحد یا وضعیت واحد شبکه و سیستم‌هایی مانند رمز ارزها استفاده می‌شود.
عنصر کلیدی هر شبکه بلاکچین یک نود یا گره نامیده می‌شود. هر نود می‌تواند یک سرور کامپیوتری باشد که نرم‌افزار بلاکچین را به همراه تاریخچه اطلاعاتی که دائم به‌روزرسانی می‌شوند در اختیار دارد. همه نودها یکسان هستند و سردفتر خود را همزمان به‌روزرسانی می‌کنند تا تراکنش‌های جدید را نشان دهند.
اما سوال اینجاست هنگامی که نود رهبر وجود ندارد، چه کسی تصمیم می‌گیرد کدام تراکنش‌ها به بلاکچین اضافه شوند؟
در واقع پروتکل اجماع این وظیفه را دارد. برای کارکرد درست یک سیستم توزیع‌شده و حفظ غیرمتمرکز بودن آن، باید قوانینی از پیش تعیین‌شده این نودها را در ساخت بلاک جدید نظم دهند.
در هر بلاکچینی، بلوک‌ها بر اساس ترتیب زمانی به هم مرتبط هستند تا کسی نتواند تراکنشی را تغییر دهد یا لغو کند. گسترش بلاکچین تنها در یک جهت پیش می‌رود، یعنی اضافه کردن بلاک جدید تنها راه تغییر بلاکچین است.
مکانیسم اجماع به طور کلی این وظیفه‌ها را دارد:
- غیرمتمرکز نگه داشتن شبکه در عین برابری شرکت‌کنندگان برای اضافه کردن بلوک جدید
- محافظت از شبکه در برابر هکرها و فعالیت‌های شرورانه
- اطمینان از اینکه بلاکچین تنها نسخه درست از تاریخچه تراکنش‌هاست.
- پاداش دادن عادلانه به سازندگان بلوک بر اساس قوانین از پیش تعیین‌شده.
اثبات سهام چیست؟
اثبات سهام (Proof of Stake یا به اختصار PoS ) برای حفظ ارز دیجیتال، به اعتباردهندگان تکیه می‌کند. در روش اثبات سهام، صاحبان رمز ارز توکن‌های خود را به عنوان وثیقه در شبکه می‌گذارند. در ازای آن، می‌توانند به اندازه توکن‌هایی که سپرده‌گذاری کرده‌اند، توکن‌هایی را کنترل کنند. به طور کلی، سپرده‌گذاران توکن‌ها در گذر زمان به دلیل هزینه‌های شبکه یا ایجاد توکن جدید، توکن‌های بیشتری به دست می‌آورند.
در ابتدا، اثبات کار جذاب بود زیرا افراد برای استخراج کوین‌ها تنها به یک کامپیوتر عادی نیاز داشتند. اما امروزه، ابزارهایی مخصوص و گران‌قیمت برای استخراج توکن‌های اثبات کار لازم است. حالا بیشتر استخراج‌ها توسط استخرهای پیشرفته انجام می‌شوند و افراد عادی جایی در این صنعت ندارند.
اما ویژگی‌های دیگر اثبات سهام چیست؟
در استفاده از این روش، دموکراسی بیشتری برای تصمیم‌گیری‌های مهم وجود دارد. به این روش که افرادی که توکن دارند، می‌توانند به عنوان سپرده‌گذار یا اعتباردهنده در اکوسیستم ارز غیرمتمرکز نقش داشته باشند.
همچنین لازم است بدانید که استفاده از اثبات سهام برای محیط زیست نیز بهتر است. از آن‌جایی که برخلاف روش اثبات کار، نیازی به حل کردن مسائل پیچیده رمزنگاری شده نیست، ایجاد توکن جدید به وسیله سپرده‌گذاری ردپای آلودگی کمتری بر روی زمین می‌گذارد.
علاوه بر اینکه برای استخراج به کامپیوترهای پیشرفته نیازی نیست، بلکه امکان ایجاد نودهای بیشتر در شبکه بالا می‌رود و این شبکه غیرمتمرکزتر می‌شود. این امر گسترش‌پذیری ارزهای دیجیتال را نیز بهبود می‌بخشد.
درک مفهوم اثبات سهام
اثبات سهام به عنوان جایگزینی برای گواه اثبات کار ایجاده شده بود تا اشکالات این نوع گواه را حل کند. در حال حاضر از بین ارزهای دیجیتال برجسته تنها کاردانو از اثبات سهام استفاده می‌کند. البته اتریوم 2 نیز قصد دارد الگوریتم اجماع خود را از اثبات کار به اثبات سهام تغییر دهد.
در این روش اجماع، هنگامی که یک تراکنش شروع می‌شود، اطلاعات این تراکنش در یک بلوک با حداکثر ظرفیت یک مگابایت قرار می‌گیرند. این اطلاعات سپس در چند کامپیوتر یا نودهای شبکه تکثیر می‌شود. نودها نقش مدیریت بلاکچین را دارند و اعتبار تراکنش‌های هر بلوک را تأیید می‌کنند.
برای انجام اولین قدم تأیید، نودها یا استخراج‌کنندگان نیاز دارند یا یک مسئله پیچیده را حل کنند و به این روش اثبات کار می‌گویند. اولین استخراج‌کننده‌ای که یک بلوک تراکنش را رمزگشایی کند یک کوین به عنوان پاداش دریافت می‌کند.
این کار به برق زیادی احتیاج دارد و سخت و وقتگیر است. مصرف برق بیت کوین که از اثبات کار استفاده می‌کند، از مصرف کل برق بعضی کشورها مانند امارات و هلند بیشتر است. به همین دلیل است که در روش اثبات سهام، به جای استفاده از انرژی برای حل مسائل، استخراج‌کننده به میزان سهامی که سپرده‌گذاری کرده‌اند می‌توانند درصدی از تراکنش را تأیید کنند.
یعنی استخراج‌کننده‌ای که ۳ درصد از تمام کوین‌های ارز دیجیتال را دارد، می‌تواند ۳ درصد از بلوک‌ها را استخراج کند.
بررسی ریسک حملات شبکه
بیت کوین با گواه اثبات کار خود، در خطر تراژدی منابع مشترک قرار دارد. منظور از تراژدی منابع مشترک، زمانی در آینده است که استخراج‌کنندگان بیت کوین به دلیل پاداش کم یا ناموجود استخراج کاهش می‌یابند. در این صورت تنها هزینه پرداختی مربوط به هزینه تراکنش‌ها خواهد بود که در گذر زمان کمتر می‌شود، زیرا کاربران می‌خواهند کمترین مقدار را برای انجام تراکنش‌هایشان بدهند.
با کاهش استخراج‌کنندگان کوین‌ها، شبکه در برابر حملات ۵۱ درصدی آسیب‌پذیر می‌شود. در یک حمله ۵۱ درصدی، ۵۱ درصد از قدرت پردازش شبکه به دست یک استخراج‌کننده یا استخر استخراج می‌افتد. این فرد یا افرادی، بلوک‌های تراکنش کلاه‌بردارانه‌ای برای خود ایجاد می‌کنند و اعتبار تراکنش‌های دیگران را در شبکه از بین می‌برند.
اما راه‌حل اثبات سهام چیست؟ برای اینکه در اثبات سهام کسی به ۵۱ درصد از شبکه دسترسی پیدا کند، باید ۵۱ درصد از کل آن ارز دیجیتال را داشته باشد. واضح است که به دست آوردن این سرمایه ۵۱ درصدی قیمت فراوانی خواهد داشت. همچنین برای کسی که یک سپرده ۵۱ درصدی در ارز دیجیتال دارد سودمند نیست که به شبکه سرمایه‌های خود حمله کند.
کسی که اکثریت سرمایه‌های ارز دیجیتال را داشته باشد در جهت امنیت آن تلاش می‌کند؛ به این دلیل که اگر ارزش رمز ارز پایین بیاید، ارزش سرمایه‌های آن‌ها نیز سقوط خواهد کرد.
امنیت اثبات سهام
همانطور که توضیح داده شد، حمله ۵۱ درصدی در اثبات سهام ضرر بیشتری برای حمله‌کنندگان دارد زیرا ارزش سرمایه‌های آن‌ها را پایین می‌آورد. برای افزایش امنیت این الگوریتم اجماع، از مجازات‌هایی مانند کاهش سپرده‌ها، اخراج کردن از شبکه و … استفاده می‌شود. اعتباردهندگان تراکنش‌ها وظیفه دارند تا هر خطری علیه شبکه را گزارش دهند.
اما از نظر برخی منتقدان، اثبات سهام ممکن است موجب حاکمیت تک‌بعدی روی شبکه شود. با این که بلاکچین‌ها باید مدیری نداشته باشند، این الگوریتم اجماع به طور ناخواسته قدرت را در دست کسانی قرار می‌دهد که توکن‌های بیشتری دارند. همین امر ممکن است موجب متمرکز شدن دوباره بلاکچین شود.
معرفی دو نوع دیگر از اثبات سهام (DPoS-RPoS)
اثبات سهام خالص
اثبات سهام خالص (Pure Proof of stake) می‌تواند باعث بهبود غیرمتمرکز بودن ارزهای دیجیتال شود. برای اینکه از ثروتمندتر شدن ثروتمندان در شبکه اثبات سهام جلوگیری شود، در سال ۲۰۱۷ اثبات سهام خالص ایجاد شد.
در این الگورتیم اجماع، تأثیر هر صاحب توکن به میزان سپرده او بستگی دارد. ویژگی منحصر به فرد پروتکل این است که کاربران را بدون توجه به سهامشان و به صورت تصادفی به عنوان اعتباردهنده انتخاب می‌کند. این امر که همه کاربران آنلاین فرصت انتخاب شدن توسط سیستم را دارند، مزایای زیادی برای شبکه توزیع‌شده خواهد داشت. به این روش همه ویژگی‌های غیرمتمرکز شبکه تقویت می‌شوند و امنیت شبکه بهبود می‌یابد.
اثبات سهام واگذارشده
در اثبات سهام واگذار شده یا DPoS، تعداد ثابتی از نودهای انتخاب شده به نام موکل وجود دارند. این موکل‌ها وظیفه دارند بلوک‌های جدید را ایجاد کنند و به صورت چرخشی انتخاب می‌شوند. صاحبان توکن برای انتخاب موکل‌ها رأی می‌دهند و اهمیت رأی آن‌ها به میزان توکن‌هایشان بستگی دارد. به این روش، ظرفیت تراکنش‌ها بیشتر می‌شود اما باید از بهبود غیرمتمرکز بودن گذشت.
هزینه تراکنش‌ها در اثبات سهام
هزینه‌های تراکنش در ارزهای دیجیتالی مانند بیت کوین و اتریوم برای حمایت از شبکه استخراج دریافت می‌شوند. با کاهش ارزش ارزهای دیجیتال، هزینه‌های تراکنش نیز کمتر شده‌اند. به طور کلی یکی از دلایل عدم پیشرفت کاربرد ارزهای دیجیتال شناخته شده، هزینه‌های تراکنش بالای آن‌هاست.
از آن‌جایی که با اثبات سهام دیگر نیازی به تجهیزات و برق زیاد برای استخراج نیست، ساخت بلوک‌های جدید با هزینه کمتری انجام می‌شوند و هزینه‌های تراکنش‌ها به طرز چشمگیری پایین می‌آیند. در تراکنش‌های ارزهای غیرمتمرکز، هر نوع کاهش قیمت تراکنش می‌تواند سود زیادی برای کاربران به همراه داشته باشد.
مزایا و معایب
از یک طرف اثبات سهام هنوز جدید است و ویژگی‌های آن نسبت به اثبات کار کمتر مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. از طرف دیگر، مدیریت نود یا شبکه از طریق این روش کار آسان‌تری است. برای انجام این کار، دیگر نیازی به انرژی و سخت‌افزار گران‌قیمت نخواهد بود. حتی اگر فکر می‌کنید به اندازه کافی توکن برای سپرده‌گذاری ندارید، می‌توانید به استخرهای سپرده‌گذاری بپیوندید.
سپرده‌گذاری غیرمتمرکزتر است و باعث افزایش شرکت کاربران و گره‌ها می‌شود. همچنین با استفاده از اثبات سهام، می‌توان به راحتی بلوک‌های جدید ایجاد و به بلاکچین اضافه کرد تا ظرفیت تراکنش‌ها بالا برود. پس به طور کلی می‌توان گفت مزایای اثبات سهام بسیار بیشتر از معایب آن است و این امر برتری آن را نسبت به گواه اثبات کار نیز نشان می‌دهد.
سخن نهایی
به طور کامل برای شما شرح دادیم که اثبات سهام چیست. این الگوریتم اجماع که نیاز استخراج را از بین می‌برد، به همه صاحبان توکن ارز دیجیتال اجازه می‌دهد تا به عنوان نود در شبکه شرکت داشته باشند. به این روش، همه ویژگی‌های مهم یک ارز دیجیتال، یعنی غیرمتمرکز بودن، امنیت و گسترش‌پذیری بهبود می‌یابند.
با افزایش کاربرد گسترده اثبات سهام، مخصوصا در اتریوم که دومین ارز دیجیتال ارزشمند در جهان است، می‌توان با ایرادهای گواه اثبات کار مقابله کرد. در آینده دنیای رمز ارزها، با استفاده از اثبات سهام مصرف انرژی پایین خواهد آمد و خطر حملات ۵۱ درصدی به حداقل می‌رسد. البته این الگوریتم اجماع هنوز جوان است و باید کاربرد گسترده آن و ایرادهایی که به همراه دارد مورد بررسی قرار گیرند.
آیا شما فکر می‌کنید اثبات سهام می‌تواند در ارزشمندترین ارزهای دیجیتال کاربردی باشد؟
