متوسط کریپتو پدیا

گواه اثبات سهام چیست؟ همه چیز درباره Proof of Stake

الگوریتم گواه اثبات سهام یا Proof Of Stake الگوریتم اجماع مشهوری در حوزه رمز ارزهاست. بسیاری از ارزهای رمزنگاری شده از الگوریتم PoS استفاده می‌کنند؛ شبکه بلاک چین اتریوم نیز در آینده‌ای نزدیک از الگوریتم گواه اثبات کار به الگوریتم پروف آف استیک مهاجرت خواهد کرد. در این مقاله به معرفی این مفهوم مهم در بازار رمز ارزها می‌پردازیم.

این مقاله در تاریخ ۱۴ شهریور ماه ۱۴۰۰ بروزرسانی شده است

الگوریتم گواه اثبات سهام چیست؟

الگوریتم Proof Of Stake که به اختصار آن را PoS می‌گوییم، یکی از معروف‌ترین و مهم‌ترین الگوریتم‌های اجماع در شبکه‌های بلاک چین است  که بعد از روش گواه اثبات کار (Pow) بیشترین کاربرد را فضای بلاک چین دارد. بیت کوین به عنوان بزرگترین رمز ارز جهان، از الگویتم گواه اثبات کار استفاده می‌کند. با گذشت زمان و با توسعه بیت کوین، انتقادهای فراوانی به این روش مطرح شد. در نهایت، الگوریتم Pos  اولین بار در سال ۲۰۱۱ و در فروم Bitcointalk به عنوان راه‌حلی برای رفع مشکلات الگوریتم گواه اثبات کار مطرح شد.

هر دو الگوریتم هدف یکسانی دارند. روش گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام، دو روش برای رسیدن به اتفاق نظر و اجماع در مورد اطلاعات ذخیره شده در یک شبکه بلاک چین هستند. اما روند رسیدن به این هدف در آنها کاملاً متفاوت است. از آنجا که یک شبکه بلاک چین، دیتابیسی توزیع شده دارد، در نتیجه به افراد زیادی نیاز دارد تا بتواند به کمک آن‌ها شبکه را به جلو ببرد. این افراد همان نودهای (Node) شبکه هستند.

این نودها وظیفه دارند تا صحت اطلاعات ارسال شده به شبکه را بررسی و در صورت تایید، در نسخه‌ خود (نسخه‌ای که کل اطلاعات در آن ثبت شده) ذخیره کنند. اما در نهایت نودها باید بر سر نسخه واحد معتبری از شبکه به توافق برسند. در نتیجه، این نودها باید میان هم به اجماع برسند یا هم نظر شوند و یک نسخه را به عنوان نسخه معتبر شبکه معرفی کنند. این نسخه واحد را لجر آن شبکه می‌نامیم. اما سوال این‌جاست که چگونه می‌توانیم به اجماع برسیم؟ با چه راه و روشی می‌توانیم یک نسخه واحد معتبر که تمام اطلاعات شبکه در آن ذخیره شده را ایجاد کنیم؟ این‌جاست که پای الگوریتم‌های اجماع (Consensus Mechanisms) به دنیای بلاک چین باز می‌شود.

ما برای رسیدن به این اجماع دو روش شناخته شده داریم: الگوریتم گواه اثبات کار، که ساتوشی ناکاموتو در بیت کوین از آن استفاده کرد و الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام که به عنوان جایگزینی برای روش گواه اثبات کار معرفی شد. اکنون به سراغ این پرسش می‌رویم که گواه اثبات سهام یا الگوریتم PoS چیست؟ چگونه کار می‌کند؟ و چرا اخیرا شبکه‌ها به سراغ این روش می‌روند؟

آشنایی با الگوریتم‌های PoS و PoW

مکانیزم اجماع هیبریدی گواه اثبات کار گواه اثبات سهام امنیت

تا اینجا با هدف الگوریتم‌های اجماع آشنا شدیم. در این مرحله به صورت مختصر این دو الگوریتم مشهور را مقایسه می‌کنیم. به طور کلی یک الگوریتم اجماع دو مولفه اساسی دارد؛ ایجاد بلاک و امنیت شبکه. در الگوریتم گواه اثبات کار، نودهای ماینر برای یافتن بلاک جدید رقابت می‌کنند. در این روش، رقابت بر سر یافتن پاسخ برای یک معادله ریاضی است و هرکس قدرت پردازشی بالاتری داشته باشد، شانسش برای یافتن بلاک افزایش خواهد یافت. برای آسیب رساندن به امنیت این شبکه، افراد کافی است تا بخش زیادی از قدرت پردازشی شبکه را در اختیار بگیرند که به آن حمله ۵۱ درصد نیز گفته می‌شود. اما هزینه چنین حملاتی بسیار بالاست و توجیه اقتصادی ندارد.

روش ایجاد بلوک جدید و تامین امنیت در الگوریتم گوه اثبات سهام چیست؟ در روش PoS ساختار کاملا متفاوت است. در این روش، ما نودهای ماینر نداریم و به جای آن‌ها نودهای اعتبارسنج (Validator) داریم. این نودها باید رمز ارز اصلی شبکه را خریداری کرده و آن را در شبکه قفل کرده و استیک یا Stake (سپرده‌گذاری) کنند. در این روش یک نود به صورت اتفاقی انتخاب شده و بلاک جدید در شبکه را ایجاد می‌کند.

الگوریتم PoS چطور کار می‌کند؟

نودها در شبکه‌هایی که از الگوریتم Proof Of Stake استفاده می‌کنند باید رمز ارز اصلی آن شبکه را Stake (سپرده‌گذاری) کنند. در این صورت به نودهای اعتبار سنج یا Validator در شبکه تبدیل می‌شوند. اکنون این نودها وظیفه بررسی تراکنش‌ها و همچنین ایجاد بلاک‌های جدید در شبکه را برعهده دارند.

برخلاف روش PoW، در روش پروف آف استیک نیازی به خرید پردازنده‌های بسیار قوی نیست. در نتیجه مصرف انرژی در شبکه به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. از طرفی، برای نود شدن در چنین شبکه‌هایی نیاز به سرمایه اولیه بالایی نیست. در نتیجه افراد راحت‌تر وارد شبکه می‌شوند و این به غیرمتمرکزتر شدن شبکه کمک زیادی می‌کند.

در الگوریتم گواه اثبات سهام، نودها همواره در یکی از این دو وضعیت قرار دارند؛ یا به عنوان نود منتخب برای ایجاد بلاک جدید معرفی شده‌اند که در این وضعیت باید با توجه به قوانین شبکه بلاک جدید را تولید کنند. یا به عنوان نود منتخب معرفی نشده و باید بلاک معرفی شده توسط نود منتخب را تایید کنند. به این تایید کردن، شهادت دادن و یا گواهی دادن (Attesting) نیز گفته می‌شود. نودها برای ایجاد بلاک جدید و همچنین گواهی بلاک‌های معرفی شده، پاداش دریافت خواهند کرد. در صورتی که یک نود روی یک بلاک غیرمعتبر گواهی دهد، جریمه شده و دارایی که سپرده‌گذاری کرده را از دست خواهد داد.

همانطور که در بالا اشاره شد، در اینجا رقابتی میان نودها برای ایجاد بلاک جدید وجود ندارد. بلکه با سازوکاری اتفاقی، یک نود وظیفه این کار را به عهده می‌گیرد. به همین دلیل یکی از تفاوت‌های اساسی میان روش گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام، نحوه ایجاد بلوک جدید در شبکه است. البته برای این انتخاب شدن، فاکتورهایی در نظر گرفته خواهد شد که مقدار دارایی استیک شده، حسن رفتار نود در گذشته و همچنین مدت زمانی که دارایی او در شبکه قفل شده از جمله مهمترین این فاکتورها به شمار می‌آید. اما اینجا سوالی مهم مطرح می‌شود.

در شبکه‌هایی که از الگوریتم گواه اثبات کار استفاده می‌کنند، نودها به دستگاه‌های ماینر احتیاج دارند و در الگوریتم گواه اثبات سهام، افراد به رمز ارز اصلی شبکه احتیاج دارند تا آن را در شبکه سپرده‌گذاری کنند؛ اما در ابتدا که رمز ارزی وجود ندارد پس افراد چطور می‌توانند آن را خریداری کرده و با سپرده‌گذاری آن، به نود شبکه تبدیل شوند؟ به همین دلیل برخی از شبکه‌ها، مقداری از کوین اصلی شبکه را از قبل استخراج می‌کنند (Pre-mined-coins) و یا در زمان راه‌اندازی شبکه از الگوریتم گواه اثبات کار استفاده کرده و سپس به الگوریتم گواه اثبات سهام مهاجرت می‌کنند.

راه‌اندازی نود در یک شبکه مبتنی بر PoS

بالاتر گفتیم که در الگوریتم گواه اثبات کار، نودها باید دستگاه‌های ماینر با قدرت پردازشی بالا راه‌اندازی کنند؛ در نقطه مقابل آن و در الگوریتم Proof Of Stake نودها با سپرده‌گذاری یا Staking رمز ارز اصلی آن شبکه، به نود تبدیل می‌شوند. اما در این ساختار نیز باید یک دستگاه با حداقل شرایط تعیین شده به منظور راه‌اندازی نرم افزار شبکه نیز داشته باشند. عموما داشتن یک لپ تاپ و اتصال دائم به اینترنت برای این شبکه‌ها کافی است. همچنین این افراد باید مقداری از رمز ارزهای آن شبکه (مثلا برای اتریوم، حداقل ۳۲ رمز ارز اتر است) را خریداری و در شبکه سپرده‌گذاری کنند. پس از Stake کردن، این دارایی قفل شده و قابل استفاده نخواهد بود. البته هرگاه نود تصمیم بگیرد دارایی خود را از شبکه خارج کند، پس از گذشت مدتی مشخص، این دارایی آزاد شده و قابل استفاده خواهد بود.

از طرفی سایر افراد که قصد راه‌اندازی نود ندارند، می‌توانند رمز ارز خود را در یکی از استخرهای استیکینگ آن شبکه Stake کرده و با در اختیار قرار دادن دارایی خود به یک استخر استخراج، در سود آن استخر سهیم شوند.

انواع الگوریتم‌های اجماع گواه اثبات سهام

انواع الگوریتم‌های اجماع گواه اثبات سهام

الگوریتم گواه اثبات سهام یک ایده کلی برای رسیدن به اجماع در یک شبکه بلاک چین است. اما برای اجرای آن، معماری‌ها و سازوکارهای وجود دارند که هر شبکه بسته به نیازهای خود از یکی از این سازوکارها استفاده می‌کند. در این بخش برخی از مشهورترین روش‌های PoS را معرفی می‌کنیم:

DPoS‏ (‏گواه اثبات سهام وکالتی)

الگوریتم اجماع Delegated Proof of Stake یا گواه اثبات سهام وکالتی که در ابتدا به عنوان راهکاری برای رفع مشکل مقیاس‌پذیری بیت کوین مطرح شد، اکنون در بسیاری از شبکه‌های شناخته شده استفاده می‌شود. در این روش، افرادی به عنوان نماینده از طرف سپرده‌گذاران، وظیفه ایجاد بلاک جدید را برعهده می‌گیرند. شبکه EOS از شبکه‌های بلاک چین است که از این روش استفاده می‌کند. این روش به اختصار DPoS نام‌گذاری شده است. این روش در واقع یک سیستم مبتنی بر دموکراسی است؛ به عبارتی، به جای آنکه نودهای یک شبکه، خود تراکنش‌ها را تایید کنند، افرادی را از میان خود انتخاب می‌کنند و کار تایید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها را به این افراد منتخب، محول می‌کنند.

RPoS (گواه اثبات سهام تصادفی)

یکی از انتقادهایی که به روش DPoS می‌شود، متمرکز بودن آن است. هر کسی (برای مثال استخرها) که دارایی بیشتری را استیک کرده‌اند، رای آنها وزن بیشتری خواهد داشت؛ اما در روش Random Proof of Stake که به اختصار آن را RPoS می‌گویند، انتخاب نودهای تاییدکننده تراکنش‌ها، به صورت تصادفی انتخاب می‌شوند. در این روش، بلاک‌ها توسط نودهایی ایجاد می‌شود که به صورت تصادفی و رندوم انتخاب شده‌اند. شبکه بلاک چین اتریوم از این روش استفاده خواهد کرد.

تفاوت الگوریتم گواه اثبات سهام با گواه اثبات کار چیست؟

گواه اثبات سهام در واقع یک راه دیگر برای اعتباربخشی به تراکنش‌ها و برقرار کردن توافق توزیع شده است. هدف گواه اثبات کار و گواه اثبات سهام یکسان است ولی فرایند رسیدن به این هدف متفاوت است.

در روش گواه اثبات کار برای ایجاد هر بلاک باید قدرت پردازشی بسیار بالایی صرف شود. در نتیجه مصرف برق در این روش بسیار بالاست. اما در روش گواه اثبات سهام، نیازی به تجهیزات پیچیده برای حل توابع ریاضی و رسیدن به هش معتبر برای ایجاد بلاک جدید نیست. در مراجع بسیاری، استفاده از روش PoS را مساوی با صرفه‌جویی ۹۹ درصدی مصرف انرژی در مقایسه با روش PoW می‌دانند.

یکی دیگر از تفاوت‌های اساسی، ورود آسان عامه مردم برای مشارکت در شبکه‌های PoS است. برای ورود به شبکه‌های PoW مانند بیت کوین، نیاز به سرمایه اولیه بالایی دارد. خرید دستگاه‌های ماینر، تامین انرژی برای راه‌اندازی آن‌ها و همچنین تعمیرات و نگهداری از این تجهیزات حساس، عمدتا هزینه‌بر بوده و همه افراد قادر به مشارکت در این شبکه‌ها نیستند. اما در مورد PoS اینطور نیست. تقریبا در این روش نیازی به سرمایه اولیه نیست و در نتیجه افراد بیشتری می‌توانند در شبکه مشارکت کنند.

هرچند در الگوریتم PoS احتمال حمله ۵۱ درصد به صورت کامل از بین نمی‌رود با این‌حال احتمال آن بسیار کاهش می‌یابد. زیرا در این روش، فرد یا گروه مهاجم باید بخش قابل توجهی از دارایی خود را در معرض ریسک قرار دهند. همچنین پس از وقوع این حمله، قیمت رمز ارز این شبکه قطعا کاهش جدی کرده و این افراد از این حیث نیز متضرر خواهند شد. در نتیجه، این حمله توجیه اقتصادی نداشته و افراد انگیزه اقتصادی برای انجام این کار ندارند.

نقاط قوت و ضعف در الگوریتم گواه اثبات سهام

نقاط قوت و ضعف در الگوریتم گواه اثبات سهام

هر الگوریتمی برای خود دارای نقاط ضعف و قدرت مخصوص به خود است که الگوریتم POS نیز از این بابت مستثنی نیست. پس در اینجا به معرفی آنها خواهیم پرداخت.

نقاط قوت

  • مهمترین نقطه قوت این الگوریتم عدم نیاز به مصرف مقادیر زیادی انرژی است.
  • عدم نیاز به تولید کوین‌های بیشتر به منظور پاداش دادن به ماینرها
  • کاهش خطر متمرکز شدن شبکه و حمله ۵۱ درصد
  • عدم نیاز به خرید دستگا‌ه‌های سخت افزاری و امکان برداشت موجودی استیک شده در هر زمان
  • عدم تاثیر قیمت کوین شبکه در میزان درآمد کاربران آن

نقاط ضعف

  • به دلیل استیک کردن کوین در سیستم، گردش کوین‌ها محدود شده و کاربری آن کم می‌شود
  • دسترسی کمتر به دارایی‌ها زیرا برای بدست آوردن سود بیشتر باید کوین‌ها را درون شبکه نگهداری کنید

الگوریتم گواه اثبات سهام در اتریوم ۲.۰

تحلیل قیمت اتر ETH

شبکه اتریوم در آینده الگوریتم اجماع خود را به PoS تغییر خواهد داد. در این بخش نحوه کار PoS در شبکه اتریوم ۲ را معرفی خواهیم کرد.

این شبکه به ولیدیتورها یا اعتبارسنج‌های خود متکی است و افراد با استیک ۳۲ رمز ارز اتر به نود این شبکه تبدیل خواهند شد. برای ایجاد هر بلاک در شبکه اتریوم، حداقل ۴ و حداکثر ۶۴ کمیته متشکل از ۱۲۸ نود اعتبارسنج از میان تمامی نودهای شبکه انتخاب می‌شوند. این نودها به صورت اتفاقی انتخاب خواهند شد. در نتیجه احتمال به کنترل درآوردن این شبکه، بسیار کاهش خواهد یافت.

فاکتور مهم بعدی در شبکه اتریوم ۲، اجرای شاردینگ در این شبکه است. شاردینگ یکی از راه‌کارهای لایه اول برای افزایش مقیاس‌پذیری شبکه بلاک چین است. در این شبکه، ۶۴ شارد مختلف وجود خواهد داشت که هر یک از این شاردها به صورت موازی با سایر شاردها عمل خواهند کرد. شبکه اتریوم فعلی، یکی از این ۶۴ شارد خواهد بود. بیکن چین (Beacon Chain) وظیفه ایجاد هماهنگی در این شبکه شارد شده را بر عهده دارد. همچنین پاداش نودها، جریمه نودهای خاطی نیز با بیکن چین مدیریت خواهد شد. زمانی که یک کاربر یک تراکنش را در شبکه اتریوم ارسال کند، این تراکنش درون یکی از این ۶۴ شارد وارد می‌شود. بیکن چین به صورت رندوم و یا استفاده از یک الگوریتم یکی از نودهای مستقر در آن شارد را انتخاب کرده و آن نود وظیفه دارد تراکنش را در Shard Block قرار دهد. سایر نودهای حاضر در این شارد، وظیفه دارند تا بلاک معرفی شده در همان شارد را بررسی و صحت آن را گواهی دهند. حداقل ۱۲۸ نود اعتبارسنج لازم است تا صحت یک بلاک شارد را تایید کنند. به این ۱۲۸ نود، کمیته گفته می‌شود. برای ارائه یک بلاک جدید از هر شارد، این کمیته باید این بلاک جدید را گواهی دهند. این کمیته ارائه بلاک جدید برای شارد خود را باید در یک بازه زمانی مشخص انجام دهند. به این بازه زمانی معین، slot گفته می‌شود. در هر اسلات تنها یک بلاک معتبر معرفی خواهد شد. هر ۳۲ اسلات را یک Epoch می‌گوییم. بعد از هر Epoch تمامی اعضای کمیته‌ها از آن خارج شده و برای epoch بعدی، افراد جدیدی انتخاب می‌شوند. با این کار، افراد به سختی می‌توانند کنترل هر شارد را در اختیار بگیرند.

سخن پایانی

در این مقاله با ساختار الگوریتم اجماع گواه اثبات سهام یا Proof of Stake آشنا شدیم. تفاوت‌های میان روش PoS و PoW به عنوان دو الگوریتم مطرح در بازار را بیان کردیم. همچنین نحوه کار شبکه‌های مبتنی بر الگوریتم پروف آف استیک و نحوه استیکینگ در این شبکه‌ها را معرفی کردیم. در انتها با تمرکز بر شبکه اتریوم، نحوه اجرای الگوریتم گواه اثبات سهام در شبکه اتریوم ۲ را تشریح کردیم. شما نیز نظرات خود را در این مورد با ما در میان بگذارید و بگویید که آیا آینده رمز ارزها و فناوری بلاک چین در دستان الگوریتم گواه اثبات سهام قرار خواهد گرفت یا خیر؟

منبع
میهن بلاکچین

نوشته های مشابه

0 دیدگاه
Inline Feedbacks
View all comments
دکمه بازگشت به بالا