توسعهدهندگان رمز ارز بیت کوین و ارز دیجیتال مونرو از جوامع متعهد و پایبند به الگوریتم اجماع گواه اثبات کار هستند اما اتریوم مسیر متفاوتی را انتخاب کرده است.
تو صرافی ارز پلاس میتونی فقط با ۱۰ هزار تومان و با کارمزد صفر، همه ارزهای دیجیتال رو معامله کنی!
بروز رسانی اتریوم ۲.۰
به نظر میرسد که سالها از معرفی بهروزرسانی اتریوم میگذرد و همینطور هم است. این بهروزرسانی از سال ۲۰۱۸ تاکنون در حال توسعه بوده است. اتریوم ۱.۰ مشکلاتی در خصوص مقیاسپذیری و امنیت دارد. با بهروزرسانی برنامهریزی شده، این مسائل بهبود خواهد یافت.
این بهروزرسانی مهم و بزرگ شامل طراحی و مهندسی مجدد کل پلتفرم اتریوم است که منجر به عرضه نسخه جدید و مقیاسپذیرتر خواهد شد. این نسخه از شبکه اتریوم قرار بود در تابستان سال ۲۰۲۰ عرضه شود، اما هنوز در دست توسعه قرار دارد.
تمام فازهای بهروزرسانی اتریوم باید تکمیل شود که این موضوع باعث میشود چندین سال دیگر شاهد اجرای بهروزرسانی باشیم. این فازها عبارتند از:
- فاز صفر: زنجیره بیکن (Beacon Chain). زمان مورد انتظار عرضه: سال ۲۰۲۰
- فاز ۱: زنجیرههای شارد. زمان مورد انتظار عرضه: سال ۲۰۲۱
- فاز ۱.۵: تبدیل شبکه اصلی به یک شارد. زمان مورد انتظار عرضه: سال ۲۰۲۱
- فاز ۲: شکلگیری کامل شاردها. زمان مورد انتظار عرضه: بعد از سال ۲۰۲۱.
یکی از تغییرات بحثبرانگیز اتریوم ۲.۰، انتقال از اجماع گواه اثبات کار به گواه اثبات سهام است.
انتقال از گواه اثبات کار به گواه اثبات سهام
اتریوم ۱.۰ در حال حاضر همانند بیت کوین مبتنی بر الگوریتم اثبات گواه اثبات کار است.
هرچند، شبکه اتریوم با عرضه نسخه ۲.۰ شاهد تغییر در الگوریتم اجماع خود خواهد بود. به عبارت سادهتر، این موضوع بدان معنا است نحوه دستیابی همتایان (Peers) به یک توافق مشترک درباره وضعیت فعلی دفترکل توزیع شده اتریوم تغییر خواهد کرد.
این موضوع بر نحوه استخراج اتر و نحوه پاداش به ماینرها به ازای تایید تراکنشهای شبکه تاثیرگذار خواهد بود. این بهروزرسانی، روشهای مورد استفاده توسط ماینرها و پیشنیازهای موردنیاز برای تایید شبکه و دریافت پاداش را تغییر خواهد داد. در مرحله اول، به ماینرها، تاییدکنندگان گفته خواهد شد.
این موضوع بر اترهایی که در اختیار داریم چه تاثیری خواهد گذاشت؟
به طور خلاصه میتوان گفت که هیچ تاثیری نخواهد گذاشت. اتریوم ۲.۰ کاملا مطابق با اتریوم خواهد بود و از آن پشتیبانی خواهد کرد. این بهروزرسانی در واقع یک تغییر در زیرساخت اتریوم است. این موضوع بدان معنا است که نیازی نیست کاربران یا توسعهدهندگان برنامههای غیرمتمرکز کاری انجام دهند. بنابراین، میتوانید بدون هیچگونه مشکلی از اترهای خود در اتریوم ۲.۰ استفاده کنید.
نقش توان محاسباتی در گواه اثبات کار
گواه اثبات کار، الگوریتم اجماع اصلی و اولیه شبکه بلاک چین است. این الگوریتم در بلاک چین برای تایید تراکنشها و تولید بلاکهای جدید و افزودن آنها به زنجیره استفاده میشود. با وجود گواه اثبات کار، ماینرها با یکدیگر رقابت میکنند تا تراکنشهای موجود در شبکه را تکمیل کنند و پاداش خود را دریافت کنند. شاید مطالبی درباره حل کردن معادلههای رمزنگاری مطالعه کرده باشید که ماینرها باید حل کنند تا پاداش دریافت کنند.
مشکل مصرف انرژی در گواه اثبات کار
ماینینگ بیت کوین به یک مسأله برای محیط زیست تبدیل شده است. منتقدان سالها است به انتشار کربن و آلایندهها توسط بیت کوین به عنوان یکی از مهمترین مسائل این ارز دیجیتال اشاره کردهاند. این موضوع، یکی از تأثیرات جانبی روش گواه اثبات کار و توان محاسباتی مورد نیاز این روش است که برای مشارکت در شبکه و تایید تراکنشها، الزامی است. ماینینگ بیت کوین شامل سطح بالایی از مصرف برق و انتشار آلایندهها است.
در ماه جولای ۲۰۱۹ تخمین زده شده است که مصرف برق بیت کوین تا چه حد است. این مقدار به طور سالانه بیش از ۷۰ تراوات ساعت است. این مقدار تقریبا برابر با مصرف برق کشورهای کوچک اروپایی نظیر اتریش است. اگرچه مصرف برق بیت کوین، ۰.۲۸ درصد کل مصرف برق در سراسر جهان است، اما همچنان مقدار چشمگیری است.
از آنجایی که اتریوم ۱.۰ نیز مبتنی بر گواه اثبات کار است، با مسائل مشابهی با مشکلات بیت کوین مواجه است. اتریوم ۱.۰ نیز همانند بیت کوین و با استفاده از توان محاسباتی زیاد استخراج میشود، در نتیجه مصرف برق چشمگیری دارد. بدین ترتیب، طبق گزارش Digiconomist، شبکه اتریوم سالانه ۱۱.۱ تراوات ساعت برق مصرف میکند.
همانطور که تصویر زیر نشان میدهد، مصرف برق اتریوم قابل مقایسه با مصرف برق کشور سودان است. علیرغم اینکه اتریوم ۸۵ درصد انرژی کمتری نسبت به بیت کوین مصرف میکند، اما همچنان به اندازهای است که میتواند روزانه برق ۷۱۷,۷۹۷ خانوار آمریکایی را تأمین کند.
ارائه توان محاسباتی بیشتر به معنای کنترل داشتن بیشتر است
احتمال برنده شدن در بخت آزمایی ماینینگ ارز دیجیتال یا به عبارت دیگر، دریافت پاداش به ازای حل کردن معادلههای رمزنگاری یک هش خاص رابطه مستقیمی با افزایش منابع و توان محاسباتی دارد که در اختیار ماینینگ قرار میگیرد. این موضوع بدان معنا است که حملههای ۵۱ درصد ناشی از در اختیار داشتن توان محاسباتی چشمگیر است. این موضوع بیانگر در اختیار داشتن بخش عمدهای از هش ریت شبکه است.
در اختیار گرفتن ۵۱ درصد توان محاسباتی شبکه در شبکههای کوچکتر نظیر اتریوم کلاسیک، هزینه کمتری دارد. اگر بخواهید ۵۱ درصد هش ریت شبکههای بیت کوین و اتریوم را در اختیار داشته باشید، هزینههای آن به ترتیب ۵۴۹,۱۱۳ و ۲۴۷,۶۲۸ دلار خواهد بود. در شبکه اتریوم کلاسیک، این هزینه برابر با ۴۶۸۶ دلار است.
نقش سرمایه در گواه اثبات سهام
مفهوم گواه اثبات سهام بیان میکند که توانایی افراد برای استخراج از طریق تایید تراکنشهای هر بلاک رابطه مستقیمی با مقدار سرمایهای دارد که در شبکه استیک کردهاند.
استیکینگ به معنای مسدودسازی داراییهای ارز دیجیتال در شبکه و دریافت پاداش به ازای انجام این کار است. گواه اثبات سهام به نودها پاداش میدهد تا بر اساس مقدار بازگشت سرمایه و سود، به تایید شبکه و تراکنشهای آن بپردازند. این موضوع بدان معنا است که برای انجام ماینینگ در اتریوم ۲.۰ باید اتر خود را در شبکه مسدود کنید.
در اتریوم ۲.۰، باید حداقل ۳۲ اتر استیک کنید تا به یک تاییدکننده تبدیل شوید. هرچند، سرویسها و استخرهای استیکینگ امکان مشارکت و حضور تمام افراد را مهیا میکنند که طی این سرویسها، اتر کمتری سرمایهگذاری خواهید کرد.
استیک سرمایه بیشتر به معنای داشتن قدرت بیشتر است
از آنجایی که اتریوم ۲.۰ به توزیع پاداشهای ماینینگ بر اساس مقدار استیکینگ خواهد پرداخت، ماینر هرچه اتر بیشتری در اختیار داشته باشد، توان ماینینگ بیشتری خواهد داشت. به عبارت سادهتر، این موضوع منجر به پولدارتر شدن ثروتمندان خواهد شد. مفهومی که در دنیای سرمایهداری با آن بسیار آشنا هستیم.
در گواه اثبات سهام، به منظور پیادهسازی موفق حمله ۵۱ درصد باید ۵۱ درصد ارز دیجیتال را در اختیار داشت. هرچند، میتوان پاداشهای حملات ۵۱ درصد را توسط پروتکلهای هوشمند و مناسب کاهش داد.
مکانیزم اجماع گواه اثبات سهام که در اتریوم ۲.۰ شاهد آن خواهیم بود، قوانینی را به کار خواهد گرفت که برای جلوگیری از انجام حملات به شبکه طراحی شدهاند. این قوانین عبارتند از:
- هر تاییدکننده که قوانین را نقض کند با اسلشینگ مواجه شده و از شبکه کنار گذاشته خواهد شد.
- سایر نودها، نود مخرب و تمام نودهایی که از فورک حمله کنندگان استفاده کردهاند را در بلک لیست خود قرار میدهند.
اسلشینگ (Slashing) به معنای حذف بخش چشمگیری از سرمایههای استیکشده تاییدکننده است. در موارد شدیدتر، این مقدار میتواند کل ۳۲ اتر استیکشده باشد.
اتریوم ۲.۰ کارآمدتر خواهد بود
سیستمهای گواه اثبات سهام معمولا عملکرد برتری نسبت به سیستمهای گواه اثبات کار دارند.
اتریوم ۲.۰ از نسخهای از شاردینگ استفاده خواهد کرد. شاردینگ یک روش تقسیمبندی است که راندمان سریعتر را امکانپذیر خواهد ساخت. این روش، بلاک چین اتریوم را به چند بلاک چین تقسیم میکند که موازی با یکدیگر اجرا میشوند. به این بلاک چینهای موازی، زنجیرههای شارد گفته میشود و در افزایش تعداد تراکنشهایی که اتریوم میتواند در یک ثانیه پردازش کند نقش بسیار مهمی ایفا میکنند. زنجیره شاردها فقط به دانلود، محاسبه، ذخیرهسازی و خواندن تمام تراکنشهای موجود در آن شارد نیاز دارند.
هر زنجیره شارد میتواند مقدار ترافیک و تراکنش برابر با شبکه اتریوم ۱.۰ را پردازش کند. بنابراین، افزایش کارایی و راندمان ارتباط مستقیمی با تعداد شاردها خواهد داشت.
طراحی اجماع گواه اثبات سهام اتریوم به صورت نهاییسازی سریع (fast-finality) بیان میشود که طی آن، بلاکها با سرعت بیشتری نسبت به سیستمهای گواه اثبات کار تولید میشوند.
با وجود شاردینگ، شبکههای گواه اثبات سهام نسبت به شبکههای گواه اثبات کار، از لحاظ تعداد تراکنشها در ثانیه و انجام انتقال سرمایه در شبکه، کارآمدتر میشوند. سیستمهای گواه اثبات کار نظیر بیت کوین و اتریوم ۱.۰ دارای زمان انجام تراکنش طولانی هستند. استخراج یک بلاک در بلاک چین بیت کوین تقریبا ۱۰ دقیقه طول میکشد. اتریوم از این لحاظ سریعتر است و استخراج یک بلاک در این بلاک چین تقریبا ۱۰ الی ۲۰ ثانیه است. این عدد نسبت به بیت کوین به نظر کمتر میرسد، اما در اتریوم ۲.۰ قرار است این زمان با کمک شاردینگ بهبود یابد. اتریوم ۲.۰ سرانجام خواهد توانست تا ۱۰۰,۰۰۰ تراکنش در ثانیه را میسر سازد. این رقم در شبکه بیت کوین و اتریوم ۱.۰ به ترتیب ۴.۷ و ۱۵ تراکنش در ثانیه است. به عنوان مقایسه میتوان گفت که شبکه پردازش پرداختهای جهانی پیشرفته ویزا (VisaNET) میتواند تا ۲۴,۰۰۰ تراکنش در یک ثانیه را پردازش کند.
امنیت اتریوم ۲.۰ در گواه اثبات سهام
منتقدان گواه اثبات سهام به چند نقطه ضعف نظیر حملات Long-range اشاره میکنند. این نوع حملات همان حملات ۵۱ درصد هستند با این تفاوت که از بلاک جنسیس آغاز میشود. از دیگر نقاط ضعف نیز میتوان به تشخیص ضعیف (Weak subjectivity) اشاره کرد.
حملات Long-range و تشخیص ضعیف
در حمله Long-range، حملهکننده از وضعیت فعلی بلاک چین در بلاک جنسیس همراه با استیکینگ مقدار چشمگیری اتر استفاده میکند تا زنجیره مخرب جدیدی ایجاد کند و کاربران فریب بخورند و به سمت استفاده از این زنجیره جذب شوند. سپس این زنجیره جدید از زنجیره اصلی پیشی میگیرد و از نظر تئوری میتواند تاریخچه تراکنشها را با تراکنشها و بلاکهای جدید بازنویسی کند.
حملات Long-range به دلیل تشخیص ضعیف به وجود میآیند که بر روی نودهای جدید تازه اضافه شده به شبکه یا نودهایی که پس از مدت طولانی آنلاین شدهاند تاثیر میگذارد. این نودهای جدید نمیتوانند تشخیص دهند که کدام زنجیره، زنجیره اصلی هستند. بنابراین، تشخیص ضعیف، پیروی نودهای جدید یا نودهای آفلاین از سایر نودها درباره وضعیت فعلی سیستم است.
در سیستمهای گواه اثبات کار، یکی از روشهای بسیار خوب تشخیص زنجیره اصلی، قانون طولانیترین زنجیره است که بیانگر مقدار کاری است که برای ایجاد زنجیره انجام شده است.
در سیستمهای گواه اثبات سهام، تشخیص ضعیف به دلیل آن به وجود میآید که این قانون برای تشخیص زنجیره اصلی کافی و مناسب نیست، زیرا فرایند ایجاد و بهروزرسانی زنجیره جدید تقریبا بدون هزینه است.
بر خلاف گواه اثبات کار، در گواه اثبات سهام برای ایجاد زنجیرههای بهروزرسانیشده به تلاش زیادی نیاز نیست. بنابراین، نودهای جدید یا نودهایی که مدت طولانی آفلاین بودهاند باید به اطلاعات دریافت شده از جانب سایر نودها درباره زنجیره معتبر اعتماد کنند و در نتیجه، تشخیص ضعیف به وجود میآید.
در گواه اثبات کار، فرض میشود که حملات Long-range با ایجاد زنجیره جدید از بلاک جنسیس امکانپذیر نیست، زیرا به سرمایهگذاری عظیمی در منابع محاسباتی نیاز است تا زنجیره جدید به طول زنجیره اصلی دست یابد. بدین ترتیب، یک حمله استاندارد ۵۱ درصد همچنان در گواه اثبات کار امکانپذیر است، اما قانون طولانیترین زنجیره در سیستمهای گواه اثبات کار برای مواجهه با مسائل مرتبط با تشخیص ضعیف و حملات ۵۱ درصد کافی است.
در گواه اثبات کار، به دلیل هزینه ایجاد، اجرا و حفظ منابع در ازای سود کم و حداقلی، احتمال حملات به شبکه کاهش مییابد. بنابراین، توان محاسباتی که صرف تایید بلاکها شده است، امنیت بلاک چین گواه اثبات کار در مقابل عوامل مخرب را تضمین میکند. در نتیجه، زنجیرههای کوچکتر، آسیبپذیرتر هستند.
آیا اتریوم ۲.۰ این مشکلات را دارد؟
از نظر تئوری بله. هرچند، به دلیل نسخه گواه اثبات سهام اتریوم ۲.۰، عوامل مخرب باید از اقدامات امنیتی انجامشده برای جلوگیری از حملات ۵۱ درصد عبور کنند. این اقدامات محافظتی، حمله به شبکه بدون از بین بردن تمام دارایی اتر را تقریبا غیرممکن میکند.
در خصوص تشخیص ضعیف، برای آنکه از صحت اطلاعات درباره زنجیره معتبر اطمینان حاصل شود، نودی که جدید است یا پس از مدتها آنلاین شده است، باید هش بلاک اخیر را از منبع معتبری نظیر مرورگر بلاک چین دریافت و آن هش را به عنوان چکپوینت در کلاینت بلاک چین خود قرار دهد. این روش مواجهه با تشخیص ضعیف است که متکی به اعتماد به منبع معتبر است. اگرچه این روش کاملا مطابق با سیستم بدون نیاز به اعتماد نیست، اما تا زمانی که منبع معتبر هک یا به آن نفوذ نشده باشد مشکلی در این روش ایجاد نمیشود.
انجام هرگونه حمله منجر به اسلشینگ (slashing) خواهد شد. در نتیجه، چنین اقدامی به حدی هزینهبر خواهد بود که اجرای آن از نظر اقتصادی منطقی نباشد. طراحی اتریوم ۲.۰ طوری است که علیرغم جداسازیهای مختلف و حتی آفلاین شدن تعداد بسیار زیادی نود، همچنان فعال باقی میماند. با انجام چنین اقداماتی، پیامد سوءرفتارها و اقدامات مخرب برابر با از دست دادن سپرده و پاداش خواهد بود، در حالی که جریمه این اقدامات در گواه اثبات کار فقط پاداشها بود. این موضوع به عنوان بهبود امنیت شبکه در نظر گرفته میشود. بنابراین، اتریوم ۲.۰ یک گواه اثبات سهام ساده نیست.
ریسک متمرکزسازی
گواه اثبات سهام بر اساس استیکینگ است. به نگهداری مقداری اتر در شبکه توسط کاربران، استیکینگ گفته میشود. بنابراین، پاداشهای بزرگتر و بیشتر به شرکت کنندگان ثروتمندتر تعلق خواهد گرفت. این موضوع منجر به اثر گلوله برفی سود سرمایهگذاری برای دارندگانی با توکنهای بیشتر خواهد شد. این موضوع، فرآیند تایید غیرمتمرکز شبکه را با تهدید مواجه میکند. در واقع، این فرآیند، قدرت بیشتری به تاییدکنندگان ثروتمند ارائه میدهد.
کسانی که اتر بیشتری استیک کنند، به دلیل هزینههای ثابت تجهیزات ماینینگ، حاشیه سود روزافزونی دریافت خواهند کرد. به علاوه، با افزایش پاداشها، سرمایهگذاران به حفظ توکنهای خود بیشتر ترغیب میشوند.
در سیستم گواه اثبات سهام، هزینه سختافزار برای کاربری با ۳۲ اتر مشابه با کاربری با ۲۰۰ اتر خواهد بود، زیرا تمرکز به جای توان ماینینگ، بر روی استیکینگ است. به این دلیل، بعضی از افراد اذعان کردهاند که هزینه ماینینگ نسبت به هزینههای خرده سهامداران بسیار زیاد است و میتواند منجر به آفلاین شدن آنها شود. این موضوع ممکن است باعث افزایش متمرکزسازی بر اساس ثروت و دارایی شود.
هرچند، تمام کاربران میتوانند بدون نیاز به در اختیار داشتن سختافزار تخصصی، به تاییدکننده گواه اثبات سهام تبدیل شوند. بنابراین، میتوان بیان کرد که بلاک چینهای مبتنی بر گواه اثبات سهام به دلیل موانع کمتر ورود به آنها، از شانس بیشتری برای غیرمتمرکزسازی بیشتر برخوردار هستند. در نتیجه، باید فاصله کمتری بین قدرت دارندگان و استیک کنندگان وجود داشته باشد.
گواه اثبات کار به دلیل هزینههای زیاد توان محاسباتی مورد نیاز برای تایید تراکنشها، به دارندگان و خرده سرمایهگذاران امکان رقابت اقتصادی نمیدهد. این موضوع، ریسک کاهش غیرمتمرکزسازی را به همراه دارد.
هرچند، برای جبران این موضوع، سیستم گواه اثبات کار بیت کوین با محدود کردن حجم بلاک، راندمان و مقیاسپذیری را فدای دستیابی به سطح بالاتری از غیرمتمرکزسازی کرده است. هدف از این کار، جلوگیری از کاهش نودهای کامل از طریق کنترل توان محاسباتی مورد نیاز برای استخراج بلاک است.
با این حال، در صورتی که استخرهای ماینینگ، بخش عمدهای از هش ریت را در اختیار داشته باشند، متمرکزسازی همچنان در گواه اثبات کار امکانپذیر است. با توجه به اینکه منابع محاسباتی تخصصی برای استخراج بیت کوین نیاز است، میتوان مشاهده کرد که این موضوع چگونه میتواند به متمرکزسازی ییانجامد، زیرا استخرهای ماینینگ بزرگ، شرکتکنندگان مهم این عرصه را تشکیل میدهند.
کلام آخر
در پایان، قدرت فارغ از اینکه چطور به دست آمده باشد، فسادپذیر و قابل متمرکز شدن است. غیرمتمرکزسازی بین گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام نسبی است و مسائل موجود، اجتنابناپذیر هستند. هیچ سیستمی بدون نقص نیست و همواره نکات مثبت و منفی وجود دارند.
نکات مثبت و منفی بین گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام یک بحث فلسفی، فرضی و تئوری است که پیچیدهتر از مسائلی است که در این مقاله به آنها پرداختیم. این دو سیستم، به روشهای متفاوتی به غیرمتمرکزسازی میپردازند و همچنان از جوانب مختلف، آسیبپذیر هستند. اتریوم در صدد استفاده از سیستم گواه اثبات سهام هیبرید و دوگانهای برای کاهش ریسکهای موجود و بهبود شبکه خود و همچنین کاهش تاثیرات منفی بر محیط زیست است.