مقالاتالگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) یکی از شناخته شدهترین الگوریتمهای اجماع در دنیای بلاکچینها و ارزهای دیجیتال است. بدون شک، حاکمیت و مدیریت یک سیستم متمرکز همچون بانک، آسان است. اما ما در اینجا از یک بلاکچین که یک سیستم غیرمتمرکز است صحبت میکنیم؛ سیستمی که همهی اعضا در مدیریت آن سهم و قدرت دارند و این ویژگی، ادارهی چنین سیستمی را پر چالش میسازد. در واقع، ساتوشی ناکاماتو با اختراع بیتکوین به دنبال روشی بود که بتواند با حذف واسطهها، یک شبکه پرداخت ایجاد کند که به طور «غیرمتمرکز» اداره میشود. این مهم، تنها از طریق الگوریتمهای اجماع بدست میآید.
میتوان گفت، در بطن هر شبکهی بلاکچینی، مکانیزم اجماعی قرار دارد که از توافق میان اعضای شبکه درمورد یک نسخهی واحد از اطلاعات، اطمینان حاصل میکند. به همین دلیل، الگوریتم اثبات کار برای مدیریت شبکه بلاکچین بیت کوین (و دیگر بلاک چینها)، پیادهسازی شد. اما معایب این الگوریتم، زمینهساز ظهور یک الگوریتم دیگر به نام اثبات سهام (Proof of Stake) در صنعت رمزارزها شد. در این مقاله، به سوال الگوریتم اثبات سهام (PoS) چیست؟ پاسخ میدهیم و در مورد مزایا و معایب اثبات سهام PoS و مفهوم استیکینگ Staking نیز توضیح میدهیم.
از زمان پیدایش بلاکچین بیتکوین، در روشهایی که ما بلاکهای حاوی دادهها را به شبکه اضافه میکنیم، تغییر قابل توجهی به وجود آمده است. اکنون با ظهور الگوریتمهای اجماع جدید، دیگر نیازی به تکیه بر قدرت محاسباتی (فرایند پر مصرف ماینینگ) برای ایجاد اجماع نداریم.
در این قسمت از مقاله به سوال «Proof of Stake چیست؟» پاسخ میدهیم. اثبات سهام PoS؛ یک الگوریتم اجماع برای پردازش تراکنشها و ایجاد بلاکهای جدید در یک بلاکچین است. در این مکانیزم، نودها، قابل اعتماد بودن خود برای وظیفه اعتبارسنجی تراکنشها را از طریق رمزارزهایی که استیک میکنند، اثبات میکنند. این رمزارزها، عمدتا همان رمزارزهای بومی شبکه هستند که قفل کردن آنها سبب میشود که به آن به چشم یک وثیقه نگاه کرد. این وثیقه، اعتبارسنجها را تشویق میکند تا با حسن نیت و به نفع شبکه عمل کنند. الگوریتم اثبات سهام، میزان کار محاسباتی مورد نیاز برای تایید بلاکها و تراکنشها را کاهش میدهد. در بلاکچینی تحت اثبات کار، الزامات و شروط محاسباتی سنگین، آن را امن نگه میدارد. در اثبات سهام، روشی که بلاکها تایید میشود، متفاوت است و نیازی به انجام کار محاسباتی نیست.
یک معدن طلا را تصور کنید که صدها استخراجکننده، بدون اینکه بدانند آیا طلا پیدا خواهند کرد یا نه، بیوقفه در حال حفاری کردن هستند.
این مثال، عملکرد اثبات کار PoW را به زبان ساده توضیح میدهد. در واقع اثبات کار، رقابتی است که در آن، شرکتکنندگان یا ماینرها با سختافزارهای خود و صد البته مصرف انرژی زیاد به رقابت برای حل پازلهای رمزنگاری پیچیده میپردازند. اولین ماینری که آن را حل میکند، این حق را دارد که یک بلاک جدید از تراکنشها را به بلاکچین اضافه کند. این بلاک در سراسر این شبکه منتشر میشود و در صورت معتبر بودن، نودها دفاتر کل خودشان را بهروزرسانی میکنند. ماینر برنده در ازای تولید یک بلاک معتبر، پاداش دریافت میکند.
اما مجموع انرژیهای مصرف شده برای تمام شرکتکنندگانی که این رقابت را دست خالی ترک میکنند، بسیار زیاد است!
تصویر این معدن و استخراجکنندگان را در ذهنتان ضرب در هزار کنید تا بتوانید درک درستی از میزان مصرف انرژی در مقیاس جهانی داشته باشید!
اکنون، یک باشگاه انحصاری را تجسم کنید که اعضای آن پاداش دریافت میکنند؛ اما نه به دلیل اینکه میزان زیادی انرژی برای حفاری و استخراج کردن مصرف کردهاند، بلکه به دلیل تعداد شمشهای طلایی که دارند و مایل به سهامگذاری یا قفل کردن آنها هستند.
در اینجا هر چه مشارکتکنندگان، شمشهای بیشتری داشته باشند، پتانسیل بیشتری نیز برای بدست آوردن پاداش دارند.
زیبایی این سیستم در سادگی و افزایش بهرهوری مصرف انرژی آن است؛ چراکه در این سیستم، هیچ مسابقهای برای مصرف انرژی بیشتر وجود ندارد. در عوض، شرکتکنندگان که اغلب به آنها ولیدیتور (Validator) یا اعتبارسنج گفته میشود، برای ایجاد بلاکهای جدید بر اساس مقدار ارز دیجیتالی که داوطلبانه سهامگذاری یا به عنوان وثیقه قفل میکنند، انتخاب میشوند.
تاریخ دقیق معرفی این الگوریتم به صنعت ارزهای دیجیتال مشخص نیست؛ اما برخی منابع گفتهاند که ایده اثبات سهام برای اولین بار در سال 2011 و در میان بحث و گفتگوهای جامعهی بیتکوین در انجمن بیتکوین تاک (Bitcointalk) مطرح شده است. در آن زمان، الگوریتم اثبات سهام PoS به عنوان یک جایگزین برای الگوریتم پر مصرف اثبات کار و با هدف حل کردن مشکلات آن معرفی شده بود. پس از معرفی اولیه، الگوریتم PoS توسط توسعهدهندگان مختلف بهبود یافته و نسخههای مختلفی از آن ارائه شده که هر یک از این نسخهها ویژگیها و مکانیزمهای متفاوتی دارند.
استیکینگ (Staking)؛ واژهای است که افراد از همان ابتدا که به دنیای بلاک چین و ارزهای دیجیتال قدم میگذارند، زیاد به گوششان میخورد. استیکینگ یک نوع روش درآمد غیرمستقیم (Passive Income) است. این اصطلاح به درآمد اضافهتری که افراد با کمترین زحمت و فعالیت و تنها با سرمایهگذاری خود کسب میکنند اشاره میکند. اما این درآمد چطور حاصل میشود؟
📌استیکینگ چیست؟ کسب درآمد از استیکینگ
استیکینگ یا استیک کردن در معنای لغوی، همان مشارکت یا سهامگذاری ترجمه میشود. پروژههای مختلف، اهداف مختلفی هم برای استفاده از سیستم استیکینگ دارند. در اینجا سعی کردهایم، مفهوم استیکینگ و کاربرد آن در بلاکچین را شفافسازی کنیم. در دنیای بلاکچینها، منظور از استیکینگ، قفل کردن مقدار خاصی از یک رمزارز در ازای فرصتی برای اعتبارسنجی بلاکهای تازه است. اگرچه واژه قفل کردن مصطلح شده است؛ اما ایرادی که به آن وارد میباشد این است که اگرچه رمزارزها در یک قرارداد هوشمند و دور از دسترس قرار میگیرد، اما مشارکتکنندگان در هر زمان که مایل بودند میتوانند برای برداشت آنها، بدون اینکه متحمل هیج جریمهای شوند، درخواست کنند. بنابراین عملا نمیتوان گفت «قفل» شده است.
بلاکچینهای مبتنی بر اثبات سهام PoS را میتوان بلاکچینهایی امن دانست. پاداش و همچنین جریمه از مولفههایی هستند که به عنوان یک انگیزه یا تدبیر هوشمندانه برای رفتار صادقانه و در راستای تامین امنیت شبکه عمل میکنند. از این جریمه عمدتا با عنوان اسلشینگ (Slashing) یاد میکنند.
با این وجود باید بدانید که عوامل مخرب تنها با داشتن 33 درصد از کل میزان توکنهای استیک شده میتوانند عملکرد زنجیره را متوقف کنند و مانع از رسیدن به اجماع و تولید بلاکهای جدید شوند. جدا از این واقعیت که شما باید هزینه زیادی برای خرید این مقدار توکن بپردازید، عواقب به خطر انداختن امنیت شبکه، این سرمایهگذاری شما را نیز در خطر قرار میدهد. اگرچه احتمال این حمله، وجود دارد؛ اما از لحاظ اقتصادی غیرمنطقی است. مسلما کاربران در رمزارزی سرمایهگذاری میکنند که مایل هستند این رمزارز در گذر زمان با ارزشتر شود. بنابراین، زمانی که تراکنش تقلبی در شبکه ثبت شود، شهرت و امنیت آن به خطر میافتد و از اعتماد عموم به شبکه کاسته میشود. این امر، مسلما قیمت ارز را با کاهش روبرو میکند. چرا یک ولیدیتور به شبکهای حمله کند که سهام قابل توجهی از رمزارز بومی آن را در اختیار دارد؟ پس، فعالیت در راستای حفظ امنیت شبکه به نفع ولیدیتور و سرمایهگذاری وی است.
برای اینکه یک مشارکت کننده در یک سیستم PoS، به یک ولیدیتور تبدیل شود باید مقدار ثابتی از رمزارز بومی شبکه را استیک یا قفل کند. به عنوان مثال، در شبکه اتریوم، یک کاربر به حداقل 32 واحد اتریوم (ETH) نیاز دارد تا بتواند به عنوان یک نود در شبکه به فعالیت بپردازد. این ETHها، در یک قرارداد هوشمند در شبکه اتریوم قفل میشود. هنگامی که بلاکی از تراکنشها آماده پردازش است، پروتکل اثبات سهام یک نود اعتبارسنج را برای بررسی بلاک انتخاب میکند. ولیدیتور بررسی میکند که آیا تراکنشهای موجود در بلاک معتبر و صحیح هستند یا خیر. در صورت معتبر بودن، آنها بلاک را به بلاکچین اضافه میکنند و برای این مشارکت پاداش های رمزارزی دریافت می کنند. با این حال، اگر یک اعتبارسنج، اضافه کردن یک بلاک با اطلاعات نادرست را پیشنهاد کند، ممکن است که برخی از داراییهای سهام خود را به عنوان جریمه از دست بدهد.
در ادامه به برخی از مزایای الگوریتم اجماع اثبات سهام میپردازیم:
همزمان با افزایش محبوبیت و پذیرش ارزهای دیجیتال، بسیار مهم است که تاثیرات محیط زیستی آنها را نیز در نظر بگیریم. همانطور که میدانید، بیت کوین به عنوان یکی از شناختهشدهترین رمزارزها، از سیستمی به نام اثبات کار PoW استفاده میکند. این مکانیزم، توسط ساتوشی ناکاموتو در سال 2008 معرفی شد. همانطور که پیشتر گفتیم نحوه عملکرد این مکانیزم به این صورت است که ماینرها باید معادلات ریاضی پیچیدهای را حل کنند تا بتوانند بلاکهای جدید را خلق کنند. این فرایند انرژی برق زیادی را مصرف میکند و این موضوع، متاسفانه رد پای کربنی آن بر محیط زیست را افزایش میدهد.
الگوریتم اجماع اثبات سهام به میان آمد تا امیدی برای یک تکنولوژی پایدار و سازگار با محیط زیست وجود داشته باشد. برخلاف PoW، شما نیازی به سختافزارهای ASIC و GPU و اتلاف انرژی برق را ندارید و انتخاب ولیدیتور بر اساس روشی شبه تصادفی انجام میپذیرد. در الگوریتم اثبات سهام، کاربران ملزم به هولد یا نگهداری مقدار خاصی ارز دیجیتال هستند تا صلاحیت اعتبارسنجی تراکنشها را بدست بیاورند. این امر، مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد و آن را به یک سیستمی که دوستدار محیط زیست است، تبدیل میکند.
در الگوریتم اثبات کار، ماینرها برای رقابت با یکدیگر، نیازمند تجهیزات ماینینگ خاصی برای اجرای کار محاسباتی هستند. بنابراین یک بلاکچین مبتنی بر الگوریتم PoS، در مقایسه با ماینینگ موانع کمتری برای نودها جهت ورود و پیوستن به شبکه وجود دارد و نیازی به خرید پیوسته سخت افزارهای گران قیمت و مصرف مقداری زیادی انرژی وجود ندارد.
خرید توکنهای بومی یک شبکه برای تبدیل شدن به یک اعتبارسنج برای کاربران بسیار آسانتر از خرید تجهیزات ماینینگ پیشرفته است. این بدان معناست که افراد بیشتری در سراسر جهان میتوانند به عنوان یک عضو فعال در امنیت یک شبکه بلاکچینی مشارکت کنند.
ناگفته نماند که سخت افزارهای ماینینگ در گذر زمان، کارایی و ارزش خودشان را از دست میدهند. فرایند مداوم استخراج نیاز به انرژی زیادی دارد که به مرور هزینهی بیشتری را برای کاربر (کسی که قبض برق خود را پرداخت میکند) به همراه دارد. اساسا ماینرها، سکههای استخراج شدهی خودشان را میفروشند تا بهای انرژی مصرف شده برای ماین آنها را بپردازند. این در حالی است که در مکانیسم اجماع اثبات سهام، ولیدیتورها سکههای بومی شبکه را خریداری و قفل میکنند که این مساله میتواند بر افزایش قیمت آن سکهها تاثیر مثبت بگذارد!
📌چالشهای پیش روی بیتکوین چیست؟
در شبکه مبتنی بر الگوریتم اثبات کار، ماینرها ملزم به حل پازلهای رمزنگاری هستند و تا زمانی که یکی از آنها موفق به پیدا کردن جواب نشود، بلاکی تولید نخواهد شد. اما در شبکه مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام، ولیدیتورها به راحتی و عمدتا کمی پیشتر برای تولید بلاک انتخاب میشوند و نیازی به پروسه رقابتمحور ماینینگ نیست.
به طور مثال در شبکهای همچون اتریوم، ولیدیتورهایی که مسئول تولید بلاک هستند، دو ایپاک جلوتر انتخاب میشوند. در واقع، انتخاب تولیدکنندگان بلاک، روند پیچیدهای نیست. این امر، سبب میشود فاصله زمانی تولید بلاکها تا حدی زیادی منظم و پیوستهتر باشد. در حالی که در شبکه بیت کوین یک بلاک میتواند در فاصله زمانی 10، 20، 8 دقیقه و یا غیره ماین شود. اگرچه شبکه سعی میکند که با تنظیم سختی، سرعت تولید بلاکها را به طور میانگین درهر 10 دقیقه ثابت نگه دارد، اما این سرعت بستگی به پیدا کردن جواب توسط ماینرها دارد و از این رو، معیار ثابتی نیست.
در نمودارهای زیر، میانگین فاصله زمانی تولید بلاک در شبکه بیت کوین و اتریوم نمایش داده شده است. همانطور که مشاهده میکنید این فاصله زمانی (نمودار قرمز رنگ) در شبکه اتریوم که بر پایه گواه اثبات سهام است، پیوسته و پایدارتر است. این در حالی است که این معیار برای شبکه بیت کوین (نمودار نارنجی رنگ) پرنوسان بوده است.
بدون شک، مکانیسم اثبات سهام به یکی از الگوریتمهای محبوب در دنیای ارزهای دیجیتال تبدیل شده است. با این حال، این الگوریتم معایبی نیز دارد. از جمله این معایب میتوان به خطر تمرکزگرایی اشاره کرد که این مساله برخلاف ماهیت غیرمتمرکز بلاکچین است.
سیستمهای مبتنی بر الگوریتم PoS در برابر تمرکزگزایی آسیبپذیر هستند؛ چراکه کنترل شبکه تا حد زیادی به سرمایه یا ثروت بستگی دارد. در واقع، کسانی که توکنهای بیشتری دارند، تاثیر بیشتری در عملکرد و حاکمیت شبکه میگذارند که این امر میتواند احتمال متمرکز شدن و سوءاستفاده از آن را افزایش میدهد.
همانطور که پیشتر اشاره کردیم، میزان استیک نود در شانس برنده شدن آن تاثیرگذار است. بنابراین استیک هولدرهای بزرگ، تسلط بیشتری بر اعتبارسنجی تراکنش دارند و این امر منجر به «تمرکز قدرت» میشود. از سوی دیگر، این مساله باعث میشود، ثروتمندان، در گذر زمان، ثروت بیشتری کسب کنند.
هم اکنون صرافیهای متمرکزی مانند کوینبیس و پلتفرمهای غیرمتمرکز زیادی همچون لیدو، زیرساختها یا خدماتی را ارائه میکنند که فرایند استیکینگ اتریوم را برای کاربران تسهیل میسازد. پروتکل استیکینگ لیدو (Lido) اکنون یک سوم از کل اتریومهای استیک شده را در اختیار دارد و این مساله سبب نگرانی اعضای جامعه از خطر تمرکزگرایی شده است. اعضای جامعه معتقدند که نفوذ و قدرت لیدو، ماهیت غیرمتمرکز شبکه اتریوم را تضعیف میکند.
📌آینده لیدو دائو؛ پیش بینی آینده قیمت ارز لیدو تا سال 2027
📌پروتکل لیدو، خطر تمرکزگرایی اتریوم را گوشزد میکند
PoS و PoW هر دو مکانیزمهای اجماعی هستند که برای خلق بلاکهای جدید در یک بلاکچین مورد استفاده قرار میگیرند. هر دو مکانیزم، دادههای ورودی بلاکچین را اعتبارسنجی میکنند و آن را امن نگهداری میکنند؛ اما این مهم، از روشهای مختلف انجام میشود. در طول این مقاله با برخی از تفاوتها آشنا شدید. در جدول زیر، به طور اجمالی این تفاوتها را گردآوری کردهایم.
| اثبات سهام PoS |
اثبات کار PoW |
| تولیدکنندگان بلاک، ولیدیتور نامیده میشوند | تولیدکنندگان بلاک، ماینر نامیده میشوند |
| مشارکتکنندگان برای تبدیل شدن به یک ولیدیتور، لازم است ارزهای بومی شبکه را خریداری و قفل کنند | مشارکتکنندگان برای تبدیل شدن به یک ماینر، باید تجهیزات گران قیمت خریداری و هزینه برق آنها را بپردازند |
| از لحاظ مصرف انرژی، کارآمدتر هستند | از لحاظ مصرف انرژی، پرمصرف محسوب میشوند |
| تولید بلاکها منظمتر و با فاصله زمانی ثابتتری انجام میشود. | تولید بلاکها از لحاظ زمانی از پیوستگی و نظم کمتری برخوردار است. |
در دنیای در حال تکامل ارزهای دیجیتال، فهرست رو به رشدی از رمزارزهایی جود دارد که از الگوریتم گواه اثبات سهام استفاده میکنند. برخی از ارزهای مبتنی بر اثبات سهام عبارتند از:
📌پالس چین چیست؟ آموزش دریافت ایردراپ Pulsechain
در ادامه به معرفی برخی از الگوریتمهای اثبات سهام میپردازیم:
در این نوع الگوریتم، تنها گروه کوچکی از ولیدیتورها صلاحیت اعتبارسنجی تراکنشها و تولید بلاکها را دارند. این ولیدیتورها که به آنها، نمایندگان یا Delegates میگویند از طریق رای کاربران انتخاب میشوند. در واقع، ولیدیتورهایی که بیشترین رای را در این انتخابات کسب کردهاند، حق افزودن بلاک به بلاکچین را دارند.
LPoS به کاربران اجازه میدهد تا توکنهای خود را به نودهای تولیدکننده بلاک قرض یا اجاره دهند تا آنها در فرایند اعتبارسنجی مشارکت کنند. این الگوریتم به کاربرانی که تعداد توکن یا سهم کمتری دارند، این امکان را میدهد تا با اجاره دادن توکنهای خود به ولیدیتورهای بزرگتر از یکسو شانس این ولیدیتورها برای تولید بلاک را افزایش دهند و از سوی دیگر از این گونه پاداشها بینصیب نمانند.
الگوریتم NPoS که به آن الگوریتم اثبات سهام نامزد شده نیز میگویند، تقریبا مشابه الگوریتم اثبات سهام نیابتی است اما با این تفاوت که هم نامزدها (رایدهندگان) و هم ولیدیتورها در صورت تخلف و اقدامات مخرب ولیدیتورها جریمه و حتی وثیقه خودشان (سرمایه استیک شده) را از دست میدهند. از این رو، نامینیتورها باید دقت بیشتری در انتخاب ولیدیتورها بکنند و تنها قابل اعتماد ترین آنها را برگزینند.
اول از همه باید بگوییم که اتریوم 2.0 شبکهی جداگانه و جدیدی نیست و این عنوان تنها به بهروزرسانی یا نسخهی جدیدی از شبکهی اصلی اتریوم اشاره میکند که الگوریتم اجماع آن از اثبات کار به اثبات سهام تغییر یافته است. بنابراین اتریوم 2 یکی از به روزرسانی یا آپدیتهایی است که بر روی شبکهی اتریوم اعمال شده است. هرچند که استفاده از نام «اتریوم 2» به دلیل ابهام و درک نادرستی که به وجود میآورد، تقریبا کنار گذاشته شده است. آپگرید اتریوم 2.0 یک فرایند چندمرحلهای است که هنوز هم ادامه دارد؛ اما اگر بخواهیم مهمترین مرحله یا فاز آن تاکنون را معرفی کنیم باید به مرج یا ادغام «Merge» اشاره کنیم. مرج اتریوم در تابستان 2022 اتفاق افتاد و طی آن زنجیره مستقلی به نام بیکن چین (Beacon Chain) که بر پایه الگوریتم اثبات سهام عمل میکرد با زنجیره اصلی اتریوم که بر پایهی الگوریتم پرهزینه PoW بود، ادغام و مرج شد. این تغییر باعث شد تا اتریوم از یک روش قدیمی و پرهزینه برای تأیید تراکنشها به یک روش جدید و کارآمدتر روی آورد.
📌مرج اتریوم چیست و چه اهمیتی دارد؟
بلاکچین اتریوم در ابتدا از مکانیزم اثبات کار استفاده میکرد، اما در سپتامبر 2022 به الگوریتم اثبات سهام مهاجرت کرد. این جابجایی توانست میزان برق مصرفی این بلاکچین را 99.84 درصد کاهش دهد. ویتالیک بوترین گفت این کاهش برق مصرفی توانسته است 0.2 درصد در کاهش گرمای جهانی موثر باشد.
همانطور که جهان با سرعت فزایندهای در حال دیجیتالی شدن است، نباز به سیستمهای کارآمدتر و بهینهتر برای ثبت اطلاعات بیش از پیش احساس میشود. پروتکلهای اجماع، اعتبارسنجی تراکنشها را به روشی غبرمتمرکز و بدون نیاز به یک مرجع مرکزی امکانپذیر میکند. الگوریتم اثبات کار PoW، پیشگام سازوکارهای اجماع بلاکچین است، اما در آینده و با توجه به افزایش پذیرش این تکنولوژی، ماهیت رقابتی و مصرف انرژی بالای آن، سبب ناکارامدی آن خواهد شد. از این رو، الگوریتم اثبات سهام به میان آمد تا برخی از مشکالات الگوریتم اثبات سهام را بهبود بخشد. در الگوریتم PoS برای اینکه تعهد و قابل اعتماد بودن خودتان به شبکه را اثبات کنید باید مقدار مشخصی از ارزدیجیتال بومی آن بلاک چین را در یک بازه زمانی مشخص نگهداری کنید.
از سال 1401 تصمیم گرفتم در رسانه بلاکپست به تولید محتوا در مورد فناوری بلاکچین و صنعت جذاب ارزهای دیجیتال بپردازم. سعی میکنم تا مفاهیم پیچیده این حوزه رو درک ...
