مختصری از الگوریتم اثبات سهام

اثبات سهام یا POS چیست؟

از آنجایی که پروتکل هایی مانند Polkadot، Solana، Cardano و Ethereum 2.0 در حال تبدیل شدن به نام های شناخته شده در جامعه کریپتو هستند، برخی ممکن است این سوال را داشته باشند که آیا اثبات سهام (proof-of-stakeیا به اختصارpos) ارزهای دیجیتال را از نظر قیمت و … بالا میبرد؟

منبع: Adobe Stock.

از آنجایی که پروتکل‌هایی مانند کاردانو،سولانا،پولکادات واتریوم-2 در حال تبدیل شدن به نام‌های شناخته شده در جامعه رمزنگاری هستند، ممکن است برخی از خود بپرسند که آیا الگوریتم اثبات سهام ارزهای دیجیتال را از نظر قیمت و عملکرد به اوج بیشتری می‌رساند. پروتکل‌های اثبات سهام سال‌هاست که در حال توسعه هستند، و آنها لشگری از توسعه‌دهندگان، سرمایه‌گذاران و طرفداران آینده را جمع‌آوری کرده‌اند که همگی می‌خواهند شاهد موفقیت آن‌ها باشند.

اینکه الگوریتم اثبات سهام به مکانیسم اجماع غالب در آینده تبدیل شود یا خیر، مزایا و معایب خاص خود را دارد. پس بیایید ببینیم آنها چه هستند.

تاریخچه مختصر اثبات سهام

ایده اثبات سهام که در جولای 2011 توسط QuantumMechanic در یکی از انجمن های سایت bitcointalkمطرح شد،اکنون به عنوان مصنوع تاریخ ارزهای دیجیتال ذخیره شده است. پوستر جزئیات مکانیزم PoS را نشان می‌دهد، اما تلاش می‌کند تا راه‌حلی برای مشکلات بیت‌کوین باشد. پاسخ کاساسیوس به این سوال جالب است. پاسخ اول آینده این را در مورد دیگر انواع برنامه‌ها اعمال می‌کند و نه برای بیت‌کوین، که به نظر می‌رسد همینطور است.

در سال 2012، Peercoin توسعه یافت که ترکیبی از پروتکل های اثبات کارو اثبات سهام را استفاده می کرد. در سال 2014، وایت پیپر اجماع بدون استخراج و همچنین راه حلی توسط ویتالیک بوترین برای مشکل الگوریتم اثبات سهام منتشر شد. کاردانو و پولکادات و همچنین پروژه های دیگری که از اثبات سهام استفاده می کنند به عنوان پروژه شروع به کار کردند. در سال 2019، شبکه اصلی Cosmos راه اندازی شد و جزئیات اتریوم2 تکمیل شد.

به سرعت به سال 2021 رسید و دنیای ارزهای دیجیتال علاقه بی سابقه ای را تجربه کرد و کاردانو و پولکادات به عنوان بزرگترین بلاکچین های اثبات سهام فعال در حال حاضر، رهبری این اتهام را داشتند. با توجه به اینکه پروژه‌هایی مانند سولاناNeo، Algorand، Binance coin و دیگرانی که همگی الگوریتم اثبات سهام را اتخاذ می‌کنند، زمان نشان خواهد داد که آیا الگوریتم اثبات سهام به مکانیزم اجماع غالب در بین پروژه‌های ارزهای دیجیتال تبدیل خواهد شد.

الگوریتم اثبات سهام چیست؟

بیت کوین و برخی دیگر از شبکه های رمزنگاری بر اساس مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) عمل می کنند. در ارزهای دیجیتال، مکانیسم‌های اجماع چیزی است که به کل سیستم اجازه می‌دهد با رایانه‌ها یا گره‌های جداگانه کار کند. آن‌ها از الگوریتم‌های اجماع استفاده می‌کنند تا وضعیت فعلی مورد توافق شبکه را مشخص کنند. این حیاتی است که هر گره باید دقیقاً یک نسخه از بلاک چین را داشته باشد و قوانین یکسانی را تأیید کند تا "در اجماع" باشد.

یکی از عوامل اصلی تمرکززدایی این است که تحت هیچ مقام مرکزی قرار نگیرید، زیرا قوانین حاکم بر هر پروژه بلاک چین از ریاضیات و کدها تبعیت می کنند. یک جایگزین برای آن، یک مرجع متمرکز است که نحوه اجرای پروژه را دیکته می‌کند، می‌تواند تغییراتی در توافق ایجاد کند، و شرکت‌کنندگان سیستم را سانسور یا تبعیض می‌کند.

فناوری بلاک چین به عنوان یک دفتر کل دیجیتال عمل می کند که همه می توانند آن را ببینند. چه چیزی مانع از دستکاری سایر کاربران در این دفتر کل دیجیتال می شود؟ در شبکه های قدیمی، این همان کاری است که مکانیزم اثبات کارانجام می دهد.

مکانیزم اثبات کار با استفاده از هش ها، رشته های داده طولانی با طول مشخص، اطمینان حاصل می کند که بلاک چین غیرقابل تغییر است. هر بلوک، یا مجموعه داده، از طریق کار محاسباتی گسترده تایید شده است.

در مقابل مکانیسم اثبات سهام نوعی مکانیسم توافقی است که از گره های اعتبارسنجی بر اساس مختصری از الگوریتم اثبات سهام توکن های قابل استیک استفاده می کند. به جای قدرت محاسباتی که بلوک‌ها را در مکانیزم اثبات کار ایجاد می‌کند، مکانیزم اثبات سهام با تکیه بر اعتبارسنجی‌ها، که کاربرانی هستند که توکن‌ها را به اشتراک می‌گذارند، بلوک‌ها را ایجاد می‌کند. به هر اعتبارسنجی فرصتی تصادفی داده می شود تا یک پاداش بلوک به دست آورد.

با این حال، اگرچه توسعه خوبی را پشت سر گذاشته است، اما مفهوم PoS هنوز جدید است و تنها زمان نشان خواهد داد که آیا اثبات سهام ،مکانیسم اجماع غالب عصر جدید خواهد بود یا خیر.

اثبات سهام چگونه کار می کند

استخراج در پروتکل‌های ارز دیجیتال Proof-of-Work از قدرت محاسباتی برای اعتبارسنجی بلوک‌ها استفاده می‌کند. این برای تأیید شبکه و اطمینان از قانونی بودن تراکنش ها است. این مشکل «دوباره خرج کردن» را که در آن همان توکن می‌تواند در تراکنش دیگری استفاده شود، از بین می‌برد. از آنجایی که به کار محاسباتی گسترده ای برای تایید اعتبار یک بلوک نیاز دارد، این در نهایت شبکه را ایمن می کند. اگر چیزی برای به دست آوردن الگوریتم به قدرت محاسباتی شدید نیاز دارد، تلاش برای معکوس کردن آن کد کار بسیار بزرگی است.

Proof-of-stake تلاش می کند تا این ایده های Proof-of-Work را در ذهن تکرار کند، اما آنها را به گونه ای متفاوت اجرا می کند. در پروتکل‌های Proof-of-Stake، از الگوریتمی استفاده می‌کند که انتخابی را برای یک گره به عنوان اعتباربخش برای یک بلوک می‌دهد. اینها در «انتخاب سن سکه» یا «انتخاب بلوک تصادفی» پردازش می‌شوند.

1. انتخاب سن سکه

درک این یکی کمی ساده تر از انتخاب بلوک تصادفی است. Coin Age Selection توسط پیرکوین ، یکی از اولین ارزهای دیجیتالی که از Proof-of-Stake استفاده کرد، استفاده شد. مکانیزمی است که بلاک ها را بر اساس مدت زمان توکن ها تایید می کند. با Peercoin، حداقل 30 روز برای توکن های خرج نشده باید نگه داشته شود تا یک بلوک جعل شود و از آن برای امضای یک بلوک استفاده شود. حداکثر احتمال ضرب بلوک بعد از 90 روز به دست می آید تا از قدرت بیش از حد سهام قدیمی جلوگیری شود.

اگرچه این در ایده های اولیه اثبات سهام استفاده می شود، پروتکل های جدیدتر اکنون از انتخاب بلوک تصادفی برای مکانیسم توافق خود استفاده می کنند.

2. انتخاب بلوک تصادفی

برای دریافت تصویر بهتری از اعتبار‌دهنده‌ها در انتخاب بلوک تصادفی، در اتریوم2 گره اعتبارسنجی کسی است که 32 اتریوم را به اشتراک گذاشته است و رایانه‌ای دارد که به منظور «ضرب» یا «ساخت» بلوک‌ها کار می‌کند. «ضرب» همان چیزی است که «استخراج کردن» در Proof-of-Work انجام میدهد.

هنگامی که یک ماینر در سیستم‌های اثبات کار، یک بلوک را تأیید می‌کند، به آن ماینر یا استخر ماینینگ پاداشی در قالب توکن‌های ارز دیجیتال مانند BTC، LTC، ETH و غیره داده می‌شود. در Proof-of-Stake، اعتبارسنجی یک بلوک را از طریق یک انتخاب "تصادفی" تایید می کند. در مورد اتریوم 2.0، اعتبارسنجی که 32 اتریوم را استیک میکند،شانسی تصادفی برای اعتبارسنجی یک بلوک دارد. این شانس مشابه سایر گره های اعتبارسنجی در شبکه است. داشتن اتریوم بیشتر بر این شانس تأثیر نمی گذارد، برخلاف داشتن قدرت هش بیشتر در سیستم اثبات کار مانند بیت کوین، که شانس بیشتری برای دریافت پاداش بلاک می دهد. بنابراین یک سازمان می تواند چندین گره برای افزایش احتمال ضرب کردن یک بلوک داشته باشد، اما هر گره شانس تصادفی مشابهی با هر گره دیگری دارد.

اگرچه هر پروتکل ممکن است در اجرا متفاوت باشد، اما اینها اجزای اساسی پروتکل‌های اثبات سهام انتخاب بلوک تصادفی هستند.

بهبودهای بالقوه اثبات سهام نسبت به اثبات کار

مکانیسم‌های اجماع PoS از این جهت قابل توجه هستند که تلاش می‌کنند مسائل مقیاس‌پذیری و قابلیت استفاده مکانیسم‌های اجماع اثبات کار را حل کنند. برای مثال، Proof-of-Stake مقدار زیادی انرژی الکتریکی را که برای استخراج بلوک ها استفاده می شد، ذخیره می کند.در Proof-of-work برای ایجاد یک بلوک جدید و در نتیجه ایمن سازی شبکه، انرژی بسیار زیادی هزینه می شود. اثبات سهام فقط مستلزم این است که اعتبارسنجها رایانه‌های خود را راه‌اندازی کنند یا اینکه کاربران توکن‌هایی برای استیک کردن در استخر داشته باشند.

مکانیزم Proof-of-Stake وعده می دهد که مقیاس پذیرتر باشد، زیرا دارای معماری سبک تر است و به قدرت محاسباتی مورد نیاز Proof-of-Work نیاز ندارد. این بدان معناست که می‌توان قدرت بیشتری را به مواردی مانند سرعت تراکنش اختصاص داد تا فعالیت بیشتری در شبکه بدون مسدود شدن آن وجود داشته باشد. این امر پروژه های بلاک چین را مقیاس پذیرتر می کند، زیرا این شبکه برای پشتیبانی از پروژه های بیشتر در اکوسیستم سریعتر خواهد بود.

از سوی دیگر، سیستم‌های PoS نگرانی‌های عمده‌ای در مورد تمرکز عرضه، حل تعارض در صورت فورک و سایر معاوضه‌های امنیتی ایجاد می‌کنند. صرف نظر از تبلیغات، ما هنوز شاهد یک سیستم اثبات سهام کاملاً عملکردی هستیم که در مقیاس بزرگ و پروتکل سرمایه بالا پیاده سازی شده است.

از سوی دیگر، سیستم‌های PoS نگرانی‌های عمده‌ای در مورد تمرکز عرضه، حل تعارض در صورت فورک و سایر معاوضه‌های امنیتی ایجاد می‌کنند. صرف نظر از تبلیغات، ما هنوز شاهد یک سیستم اثبات سهام کاملاً عملکردی هستیم که در مقیاس بزرگ و پروتکل سرمایه بالا پیاده سازی شده است.

خلاصه

اگرچه Proof-of-Stake در مراحل ابتدایی خود است،نمونه‌های زیادی از برنامه‌های غیرمتمرکز گسترده یا ارزهای دیجیتال وجود ندارد که کاملاً به استفاده از اثبات سهام اختصاص داده شده باشند. هنگامی که سال ها آزمایش و اجرای عملی انجام شد، ممکن است به Proof-of-Stake نگاهی بیندازیم و پیشرفت های احتمالی را در معماری هر پروژه پیشنهاد کنیم. در حال حاضر، PoS امیدهای ارتشی از علاقه مندان به ارزهای دیجیتال را دارد که آن را چراغ امیدی برای آینده فناوری بلاک چین می دانند.

آشنایی با الگوریتم اثبات سوزاندن و نحوه کار آن در بلاکچین

الگوریتم اثبات سوزاندن (Proof Of Burn) از جمله مقیاس‌پذیرترین الگوریتم‌های اجماع است. بلاکچین‌های مبتنی بر اثبات سوزاندن از امنیت مختصری از الگوریتم اثبات سهام بالاتری برخوردار هستند و انتخاب اول پروژه‌های جدید و قوی کریپتوکارنسی هستند. این الگوریتم یک روش اجماعی است و به‌منظور حل مشکل مصرف بالای انرژی الگوریتم اثبات کار (PoW) مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌طورکلی وظیفه الگوریتم اجماع ایمن نگه‌داشتن شبکه، تأیید و انجام تراکنش‌ها در شبکه‌های بلاکچینی است. الگوریتم اثبات سوزاندن از لحاظ فنی شباهت‌های زیادی به مکانیسم‌های PoW و PoS دارد، اما برای رسیدن به اجماع و همچنین اعتبارسنجی بلاک‌ها از راه‌های خاص خود استفاده می‌کند. الگوریتم “PoB” مختصری از الگوریتم اثبات سهام چیست و چگونه کار می‌کند؟ در این مقاله به بررسی این الگوریتم، نقاط قوت و ضعف و همچنین معرفی پروژه‌هایی که از الگوریتم اثبات سوزاندن استفاده می‌کنند می‌پردازیم. با والکس همراه شوید.

بررسی الگوریتم‌های گواه اثبات کار و اثبات سهام

همان‌طور که خواندید، الگوریتم اثبات سوزاندن شباهت‌های زیادی به دو الگوریتم مشهور PoW و PoS دارد به همین جهت بهتر است در ابتدا مختصری درباره این الگوریتم بدانید تا درک این مکانیزم برایتان راحت‌تر باشد. سپس به بررسی الگوریتم اجماع اثبات سوزاندن می‌پردازیم.

الگوریتم Proof Of Work

در این الگوریتم، ماینرها برای حل مسائل ریاضی و رمزنگاری برای پیداکردن عدد نانس (Nonce) جهت ایجاد بلاک جدید، با دیگر رقابت می‌کنند. ماینری که موفق به حل یک بلاک شود می‌تواند اثبات کار انجام شده توسط خودش که همان هش بلاک است را به سایر ماینرهای شبکه نشان دهد و اطلاعات بلاک را در شبکه منتشر کند. سپس ماینرهای دیگر به بررسی کار انجام شده توسط آن ماینر می‌پردازند. چنانچه اعتبار کار تأیید شود، بلاک جدید ساخته و به شبکه اضافه می‌شود.

الگوریتم Proof Of Stake

در بلاکچین‌های اثبات سهام، الگوریتم اجماع به روش متفاوتی فعالیت می‌کند. به‌جای استفاده از عملگرهای هش، این مکانیزم از امضاهای دیجیتالی که مالکیت کوین‌ها را اثبات می‌کند، استفاده می‌کند. اعتبارسنجی بلاک‌های جدید به‌وسیله فورجر (Forger) و یا ماینتر (Minter) بلاک که به‌صورت تعیینی انتخاب می‌شوند، انجام می‌شود. هرچقدر یک فورجی بتواند کوین‌های بیشتری را نگه دارد احتمال انتخاب آن به‌عنوان اعتبارسنج بلاک بیشتر می‌شود. برخلاف الگوریتم اثبات کار در مکانیزم‌های PoS پاداش بلاکی ارائه نمی‌شود و تمامی چیزی که یک فورجر از اعتبارسنجی یک بلاک دریافت می‌کند کارمزد تراکنش‌های آن بلاک است.

الگوریتم اثبات سوزاندن (Proof Of Burn) چیست؟

اگرچه بیشتر سیستم‌های بلاکچین از الگوریتم PoW یا PoS استفاده می‌کنند، اما در حال حاضر الگوریتم اثبات سوزاندن به‌عنوان یک روش جایگزین برای الگوریتم‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. مکانیزم POB چیست؟ ایان استوارت (Iain Stewart) در سال ۲۰۱۲ مکانیسم اثبات سوزاندن را به‌عنوان یک روش مؤثر و کارآمد بین مکانیزم‌های اثبات کار و اثبات سهام معرفی کرد. در حال حاضر چند نسخه از الگوریتم اثبات سوزاندن وجود دارد که معتبرترین آن نسخه مربوط به ایان استوارت است. ایان در مورد مکانیسم PoB چنین می‌گوید: «فکر می‌کنم ابداع چیزی که به طور واضح بیانگر دو نقطه نظر متفاوت است، باید جالب باشد. البته یک مورد وجود دارد و آن هم سوزاندن توکن است.»

مکانیزم اثبات سوزاندن اساساً شبیه الگوریتم اثبات کار به نظر می‌رسد، اما میزان انرژی مصرفی آن نظیر الگوریتم اثبات ظرفیت خیلی کاهش پیدا کرده است. عملیات تأیید بلاک در شبکه PoB به منابع محاسباتی قدرتمند و سخت‌افزارهای استخراج قدرتمند نیاز ندارد. در مقابل ارزهای دیجیتال به‌عنوان یک روش سرمایه‌گذاری داخل این بلاکچین سوزانده می‌شوند به همین جهت برای ماینرهای انتخاب شده منابع فیزیکی الزامی نیست. در بلاکچین‌های مبتنی بر الگوریتم اجماع اثبات سوزاندن، ماینرها در یک ریگ ماینینگ مجازی سرمایه‌گذاری می‌کنند. به عبارتی کاربران برای به‌دست‌آوردن حق استخراج و اعتبارسنجی تراکنش‌ها، با سوزاندن کوین‌ها تعهدشان به شبکه را نشان می‌دهند. عملیات سوزاندن کوین‌ها، همان قدرت ماینینگ مجازی است و کاربر هرچقدر کوین‌های بیشتری برای سیستم بسوزاند، قدرت استخراج بیشتری به دست می‌آورد و شانس بیشتری برای انتخاب‌شدن جهت اعتبارسنج بلاک بعدی دارد.

در این مکانیسم کاربران کوین‌های خود را مانند گواه اثبات سهام استیک می‌کنند، اما برخلاف PoS این کوین‌ها به کاربران برگردانده نمی‌شود. این کوین‌ها به یک آدرس عمومی به‌صورت تصادفی و بدون کلید خصوصی ارسال می‌شوند و قابل برگشت هم نیستند و کلاً از چرخه بازار خارج می‌شوند. به‌طور‌کلی امکان فروش و خرید ارز دیجیتال دیگر وجود ندارد.

الگوریتم اجماع اثبات سوزاندن چگونه کار می‌کند؟

منظور از الگوریتم اثبات سوزاندن، فرستادن تعدادی کوین به آدرس‌های عمومی و غیرقابل‌بازگشت است که اصطلاحاً به آن «سوزاندن کوین» گفته می‌شود. با انجام این کار تعداد کوین‌های موجود در بازار کم می‌شود و ارزش بازار افزایش پیدا می‌کند. پس از سوزاندن کوین‌ها، امنیت شبکه نیز افزایش پیدا می‌کند. در الگوریتم اثبات سوزاندن امنیت شبکه با سوزاندن کوین حفظ می‌شود.

ایده اصلی استفاده از این روش این است که کاربر با سوزاندن رمزارز نشان می‌دهد که در بلندمدت می‌تواند به آن ارز متعهد باشد، زیرا آنها ضرری کوتاه‌مدت را برای سود بلندمدت متحمل می‌شوند. سوزاندن کوین نیاز به منابع خاصی ندارد و تنها اقدام موردنیاز همان تمایل افراد برای به تعویق انداختن سود خود است. بدین ترتیب هرچقدر تعداد کوین بیشتری توسط کاربر سوزانده شود، شانس او برای استخراج موفق بلاک بعدی افزایش پیدا می‌کند و در نتیجه پاداش او افزایش پیدا می‌کند. هزینه استخراج کوین در شبکه اثبات سوزاندن با گذشت زمان افزایش پیدا می‌کند، زیرا کوین‌های بیشتری باید سوزانده شوند تا استخراج بلاک بعدی را تأمین کنند.

بررسی نقاط قوت و ضعف مکانیزم اثبات سوزاندن

در حقیقت تمامی الگوریتم‌ها اجماع نقاط قوت و ضعف مخصوص خودشان را دارند و الگوریتم اثبات سوزاندن نیز از این قاعده جدا نیست. اختلاف‌نظرهای زیادی درباره نقاط ضعف و مزایا این الگوریتم وجود دارد به همین جهت به بررسی معتبر‌ترین آنها پرداختیم.

نقاط قوت الگوریتم PoB

• پایین بودن میزان مصرف انرژی
• عدم نیاز به سخت‌افزارهای قدرتمند
• غیرمتمرکز بودن شبکه به‌واسطه حضور تمام افراد با دارایی‌های مختلف
• امنیت بالا شبکه به‌واسطه هزینه اولیه برای تبدیل‌شدن به ماینر
• ارزشمند بودن رمزارزهای این شبکه به‌واسطه سوزانده شدن کوین‌ها

نقاط ضعف الگوریتم PoB

• برخی از کاربران معتقدند الگوریتم اثبات سوزاندن با محیط سازگار نیست زیرا تولید ارزهای دیجیتال به منابع پردازشی زیادی نیاز دارد.
• کاربرد این مکانیزم در مقیاس‌های بزرگ به اثبات نرسیده است و آزمایش‌های بیشتری نیاز است.
• در این الگوریتم اجماع پردازش توکن سوزی شفاف یا قابل تأیید توسط کاربران معمولی نیست.

چه نکاتی الگوریتم PoB را برتر و ویژه می‌کند؟

در حقیقت این الگوریتم با هدف رفع مشکلات و بهبود کارایی الگوریتم‌های PoW و PoS به وجود آمده است. الگوریتم اثبات سوزاندن سعی دارد با استفاده از راه‌حل‌های موثری که ارائه می‌کند نسبت به دو الگوریتم دیگر، کارآمدتر باشد. نکاتی که وجب تمایز این الگوریتم شده‌اند، عبارت‌اند از:

• کاهش ارزهای دیجیتال در گردش: نودهای شبکه برای ایجاد بلاک‌های جدید مجبور به سوزاندن کوین‌های شبکه هستند به همین جهت عرضه آنها کم می‌شود و در نتیجه قیمت آن افزایش پیدا می‌کند.
• ایمنی شبکه: در این الگوریتم ماینرها توکن‌های خود را می‌سوزانند و تلاش خود را می‌کنند تا شبکه به‌درستی کار کند تا بلاک بعدی ایجاد شود و بتوانند پاداش خود را دریافت کنند.
• سوزاندن کوین‌ها مختصری از الگوریتم اثبات سهام و عدم بازگشت به شبکه: در این روش اعتبارسنج‌ها به کوین‌های خود دسترسی ندارند و روند عرضه کوین‌ها دائماً در حال کم‌شدن است. این مسئله موجب ارزشمند شدن و افزایش بهای کوین‌ها می‌شود.
• مزایای اقتصادی: در روش اثبات سوزاندن به دلیل سوزانده شدن کوین‌ها برای ایجاد بلاک جدید، تعداد کوین‌های در گردش کنترل می‌شوند. این مسئله باعث می‌شود کارایی آن نسبت به دو روش دیگر از مزایای اقتصادی بیشتری بهره‌مند شود.

کدام رمز ارزها از الگوریتم اثبات سوزاندن استفاده می‌کنند؟

کانتر پارتی (Counterparty): اولین شبکه بلاکچینی که از الگوریتم استفاده می‌کند، «کانتر پارتی» نام دارد. کوین این شبکه ارز “XCP” است و از طریق روش گواه اثبات سوزاندن به وجود آمده است. برای استخراج این ارز، کاربران باید مقدار مشخصی بیت کوین را به یک آدرس عمومی قابل‌مشاهده ارسال کنند. این بیت کوین‌ها اصطلاحاً سوزانده شده و از چرخه بازار خارج می‌شوند. این کاربران به نود شبکه تبدیل می‌شوند و با ایجاد بلاک جدید، پاداش دریافت می‌کنند.

اسلیم کوین (Slimcoin): این شبکه به‌صورت هم‌زمان از الگوریتم‌های اجماع PoW ،PoS و PoB بهره می‌برد. کاربران برای تبدیل‌شدن به ماینر در این شبکه نرم‌افزار مخصوص آن را نصب کنند و ۱۰۰۰ واحد کوین “SLM” را به آدرس‌های مخصوص سوزاندن کوین‌ها ارسال کنند. این آدرس‌ها ثابت هستند و کلید خصوصی آنها در اختیار کسی نیست.

اثبات سوزاندن؛ الگوریتمی کارآمد

در این بلاگ از والکس به بررسی الگوریتم اجماع اثبات سوزاندن پرداختیم و مزایا و معایب آن را بررسی کردیم. به‌طورکلی نمی‌توان گفت که یک مکانیسم اجماع نسبت به مکانیسم دیگر برتری دارد؛ زیرا هر کدام از آنها مزایا معایبی دارند. الگوریتم اثبات سوزاندن یکی از مکانیسم‌های اجماع در بلاکچین است که سعی می‌کند مشکلات و کاستی‌های دو الگوریتم PoW و PoS را رفع کند و روشی نوین برای استفاده در شبکه بلاکچین تبدیل شود.

نظر شما درباره این مکانیسم چیست؟ آیا می‌تواند جایگزین روش‌های دیگر شود؟ نظرات خود را با ما در میان بگذارید.

سؤالات متداول

الگوریتم مختصری از الگوریتم اثبات سهام اجماع بلاکچین مسئول تامین امنیت شبکه، تایید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها است. برای انجام این کار در الگوریتم PoB از سوزاندن توکن استفاده می‌شود.

در ابتدا باید کوین‌های خود را به یک آدرس غیر قابل دسترس ارسال کنید. هنگامی که شبکه تایید کند که کاربر کوین‌های خود را به این آدرس فرستاده است، کاربر امتیازی به عنوان کوین های موثر سوزانده شده دریافت می‌کند.

معرفی الگوریتم Proof of Capacity

هنکامی که صحبت از الگوریتم اجماع در دنیای کریپتوکارنسی می‌شود،‌ دو اسم خیلی سریع به ذهن می‌‌آید، گواه اثبات کار (Proof of Work) و گواه اثبات سهام (Proof of Stake). برای درک بهتر قبل از پرداخت به گواه اثبات ظرفیت، مختصری در مورد این دو مکانیسم اجماع صحبت می‌کنیم.

POW یکی از شناخته‌شده‌ترین الگوریتم‌های ماینینگ است که در آن ماینرها از منابع کامپیوتری برای حل توابع پیچیده ریاضی به نام تابع هش استفاده می‌کنند. بیت کوین به عنوان پادشاه ارزهای دیجیتال و نخستین رمزارز، از این مکانیسم اجماع و تابع هش SHA-256 استفاده می‌کند. این توابع هش ویژگی‌های خاصی دارند، مثلا:

1)یک‌طرفه هستند و نمی‌توان از خروجی به ورودی رسید.

2)برای یک ورودی مشخص، خروجی ثابتی دارند.

3)خروجی تابع خیلی سریع مشخص می‌شود.

4)کوچکترین تغییری درمقادیر ورودی، خروجی را تغییر می‌دهد.

5)خروجی تابع به شکل کاملا تصادفی مشخص می‌شود.

برای حل این توابع، به قدرت محاسباتی محض نیاز است، تا بتوان مقدار دقیق ورودی تابع را برای به دست آوردن خروجی مناسب پیدا کرد. یکی از متغیرهای ورودی در تابع هش، نانس (Nonce) است.

Nonce متغیری است که ماینر تا زمانی که بتواند هش مناسب را تولید کند، به طور مداوم آن را تغییر می‌دهد. این محاسبات قدرت پردازشی زیادی می‌طلبد و برای حل مسئله به انرژی و منابع زیادی نیاز است. هر چقدر سختی شبکه بیتکوین افزایش یابد، توان پردازشی مورد نیاز برای یافتن عدد نانس مناسب نیز افزایش می‌یابد.

در مکانیسم اجماع POS ساختار متفاوت است و کسانی که مایل به نوشتن و تایید تراکنش‌ها هستند، باید مقداری از رمزارز آن پروژه را سپرده‌گذاری (Stake) کنند. نودهای تاییدکننده (Validator) بلاک‌های جدید را می‌سازند و هر کسی که رمزارز بیشتری را استیک کرده باشد، شانس بالاتری برای نوشتن بلاک دارد.

پروتکل شبکه بیت کوین طوری طراحی شده که با استقبال افراد به سرمایه‌گذاری در ماینینگ، برای ثابت نگه داشتن زمان ایجاد بلاک، سختی استخراج را افزایش می‌دهد. در نتیجه گواه اثبات کار زمانی که بیت‌کوین یک فناوری نسبتا نوپا بود به خوبی کار می‌کرد، اما رشد تصاعدی کاربران شبکه منجر به انحصار ماین در دستگاه‌های ASIC شد، که برای حل توابع هش انرژی خیلی زیادی مصرف می‌کنند. در رقابت برای ماین بیت‌کوین آن‌هایی که شکست می‌خورند، در واقع انرژی مصرف شده را هدر می‌دهند. نتیجه این امر مصرف زیاد انرژی است که بسیاری آن را برای محیط زیست بد می‌دانند.

مصرف انرژی بیتکوین

در گواه اثبات سهام اگرچه مشکل مصرف انرژی حل شده است؛ اما غیرمتمرکز بودن در این الگوریتم جای بحث دارد. هر کس که میزان بیشتری توکن استیک کرده باشد،‌ شانس بیشتری دارد و پاداش بیشتری هم دریافت می‌کند، در نتیجه رفته رفته قدرت بیشتری در شبکه به دست می‌آورد.

اکنون می‌توانیم بگوییم هنوز هم به الگوریتمی نیاز داریم که مصرف انرژی معقولی داشته باشد و به میزان کافی غیرمتمرکز باشد، یعنی هر کسی با هر میزان توانی اگر مایل بود، بتواند در فرآيند شبکه تاثیرگذار باشد. گواه اثبات ظرفیت یا Proof of Capacity که با نام Proof of Space هم شناخته می‌شود، یک الگوریتم استخراج نسبتا جدید است، که ابتدا توسط یک ارز دیجیتال به نام Burstcoin به کار گرفته شد.

در این مکانیسم ماینرها از فضای خالی هارد استفاده می‌کنند و آن را برای مشارکت در شبکه پلات (Plot) می‌کنند. هر پلات به نوعی یک راه‌ برای حل مسئله ماین بوده و فرآیند پلات‌کردن پیچیده و زمان‌بر است؛ در نتیجه استخراج‌کنندگان با توجه به زمان ایجاد هر بلاک که تقریبا ۴ دقیقه و کوتاه است، پیش از شروع فرآیند ماین راه‌حل‌های مسئله‌ها را محاسبه و ذخیره می‌کنند. در هر دور از اجماع، راه‌حلی که زودتر به نتیجه برسد برنده است و آن ماینر بلاک را نوشته و پاداش را به دست می‌آورد. اگر متوجه نشدید نگران نباشید، در قسمت بعد بیشتر در مورد نحوه عملکرد توضیح می‌دهیم.

یک ماینر اگر می‌خواهد شانسش را برای برنده شدن افزایش دهد، در POW باید توان پردازشی بیشتری فراهم کند، در POS باید توکن‌های بیشتری استیک کند و در POC باید هارد بزرگتر با حافظه بیشتری را به منظور ایجاد پلات‌های بیشتر به اشتراک بگذارد. پلات‌های بیشتر، شانس ماینر برای ارائه راه‌حل سریع‌تر را افزایش می‌دهد.

گواه اثبات ظرفیت چطور کار می‌کند؟

دو مرحله اصلی در اجرای الگوریتم Proof of Capacity وجود دارد:

-فرآیند پلات کردن.

-فرآيند ماین کردن.

در اولین گام شما پلات‌های منحصر‌به‌فرد خود را روی هاردتان می‌سازید. برای پلات کردن از یک تابع هش به نام Shabal استفاده می‌شود. محاسبات این تابع از SHA256 بیتکوین بسیار پیچیده‌تر است، به همین دلیل ماینرها راه‌حل های الگوریتم Shabal را از قبل محاسبه کرده و روی هارد دیسک ذخیره می‌کنند. در ادامه در رابطه با هر کدام از دو مرحله توضیح می‌دهیم.

مرحله اول: پلات کردن هارد

می‌توان گفت که پلات کردن معادل تولید کردن نانس است و هر پلات روی هارد شما یک نانس محسوب می‌شود. این نانس با آن‌ چیزی که در بیت کوین محاسبه می‌شود، متفاوت است. برای پیدا کردن Nonce باید از داده‌های خود از جمله شناسه‌تان (ID)، هش مکرر بگیرید؛ بنابراین می‌توان گفت که نانس‌‌هایی که هر کس محاسبه می‌کند، مختص خود اوست.

هر نانس شامل ۸۱۹۲ هش است که هر جفت از آن‌ها، در جایی به نام اسکوپ (Scoop) کنار هم قرار می‌گیرند. پس در مجموع ۴۰۹۶ اسکوپ وجود خواهد داشت، که هر کدام از آن‌ها دارای یک شماره از ۰ تا ۴۰۹۵ هستند. هر میزان که فضای بیشتری داشته باشید،‌ نانس‌های بیشتری می‌توانید بسازید. تصویر زیر مثالی از Scoopهای یک نانس است.

مرحله دوم: ماین کردن

حین فرآیند ماین یکی از نتایج محاسبات، عدد اسکوپ است، که این عدد بین ۰ تا ۴۰۹۵ خواهد بود. پس از به دست آوردن این عدد، در هر کدام از نانس‌های موجود در هارد، به اسکوپ مورد نظر رفته و از داده آن برای محاسبه پارامتری به نام مهلت زمانی یا Deadline استفاده می‌کنیم. در نهایت مینیموم همه ددلاین‌های محاسبه شده را به دست می‌آوریم.

Deadline عددی بر حسب ثانیه و مدت زمانی است، که از آخرین بلاک باید گذشته باشد تا شما بتوانید بلاک جدید را ثبت کنید. پس اگر حداقل مهلت زمانی که محاسبه کرده‌اید گذشته و هنوز بلاک جدیدی ثبت نشده است، شما برنده رقابت هستید. بلاک جدید را ایجاد کرده و پاداش آن را به دست می‌آورید. با داشتن فضای هارد بزرگ‌تر و تعداد نانس بیشتر، شانس بالاتری برای دست‌یابی به کوچکترین Deadline خواهید داشت.

کدام پروژه‌ها از الگوریتم گواه اثبات ظرفیت استفاده می‌کنند؟

اولین پروژه‌ای که از این الگوریتم استفاده کرد، Burstcoin است که در ادامه به Signum تغییر نام داده است. Signum یک بلاکچین قابل شخصی‌سازی است که هر کس می‌تواند روی آن برنامه‌های غیرمتمرکز و توکن مخصوص به خودش را ایجاد کند و ادعا می‌کند که در مقایسه با سایر بلاکچین‌ها مثل بیت‌کوین و اتریوم پایدارتر است.

دیگر پروژه مطرحی که از گواه اثبات ظرفیت در کنار الگوریتم Proof of Time استفاده می‌کند، شبکه چیا (Chia) است. چیا خودش را یک بلاکچین سبز و دوستدار محیط زیست معرفی می‌کند که با ایده ایجاد یک بلاکچین پایدارتر برای توسعه سیستم مالی و پرداختی جهانی به وجود آمده است.

نقاط قوت و ضعف الگوریتم Proof of Capacity چیست؟

هر کدام از الگوریتم‌های اجماع، نقاط ضعف و قوت مخصوص به خود را دارند و این‌گونه نیست که بگوییم یک الگوریتم اجماع کاملا از بقیه بهتر است. در مورد گواه اثبات ظرفیت نیز همین گونه است و در ادامه به بررسی نقاط قوت و ضعف این الگوریتم می‌پردازیم.

نقاط قوت مکانیسم Proof of Capacity

استخراج با هارد دیسک به طور قابل توجهی نسبت به استفاده از تجهیزاتی مانند ASIC یا GPU‌ها، انرژی کمتری مصرف می‌کند. این امر نگرانی بسیاری از دوستداران محیط زیست را هم برطرف خواهد کرد.

ماینرهایی که قبلا روی تراشه‌های اسیک یا ریگ‌های استخراج سرمایه‌گذاری کرده‌اند، هیچ برتری خاصی نسبت به دیگران ندارند.

به دلیل قیمت کم هارد نسبت به سایر قطعات، ماینرهای بیشتری می‌توانند ورود کنند و شبکه‌ای غیرمتمرکزتر ایجاد خواهد شد.

در گواه اثبات ظرفیت می‌توان از هر هارد معمولی از جمله موبایل‌های اندرویدی هم استفاده کرد و این باز هم منجر به تمرکززدایی بیشتر خواهد شد.

دستگاه‌های ASIC فقط برای استخراج بیت کوین کاربرد دارند، اما در POC اگر دیگر قصد ماین نداشتید، داده‌ها را پاک کرده و از هارد استفاده می‌کنید.

در ماین BTC شما هر چند وقت باید هزینه زیادی کرده و برای حفظ شانستان در پیدا کردن نانس، سخت‌افزارتان را به روز کنید؛ اما در مکانیسم POC هاردهای جدید نسبت به نسخه قبلی در همان حجم، مزیت زیادی در استخراج ایجاد نمی‌کنند و لزومی به هزینه کردن نیست.

نقاط ضعف مکانیسم Proof of Capacity

داده‌هایی که روی هارد دیسک پلات می‌شود، هیچ فایده‌ای جز استخراج ندارد و فضای زیادی را باید به این کار اختصاص داد.

اگرچه ورود به استخراج در گواه اثبات ظرفیت ساده است و مزیت محسوب می‌شود، اما مردم می‌توانند هاردهای بزرگتری را خریداری کرده و قدرت بیشتری به دست بیاورند. این موضوع می‌تواند بر تمرکززدایی شبکه تاثیر بگذارد.

اگر ماینینگ در این الگوریتم محبوب شود، احتمال ورود هکرها و سوءاستفاده وجود دارد. در حال حاضر بدافزارهای ماینینگ به طور تصاعدی در رایانه‌های متعددی در سراسر جهان گسترش یافته‌اند. در اثبات ظرفیت و استفاده از هارد دیسک، تشخیص استفاده از سخت‌افزار شما برای مقاصد غیرقانونی بسیار سخت‌تر است.

پذیرش گسترده POC می‌تواند یک رقابت شدید برای تولید هاردهای با ظرفیت بالا را آغاز کند که می‌تواند مخرب باشد.

در چنین مکانیسم‌هایی مشکل Nothing-at-Stake وجود دارد، یعنی گره‌ها می‌توانند رمزارز را استخراج کنند ولی خودشان از آن نداشته باشند. این موضوع باعث می‌شود تا ماینرها تعهد لازم به شبکه را نداشته باشند. در الگوریتمی مانند گواه اثبات سهام که ماینر باید سهامدار شبکه باشد، دغدغه بیشتری برای سلامت شبکه خواهد داشت.

الگوریتم Proof Of Burn (اثبات سوزاندن) در ارزهای دیجیتال

الگوریتم اثبات سوزاندن یا POB (مخفف شده عبارت Proof Of Burn) در واقع یک روش اجماع در شبکه بلاک چین می باشد، قبل از توضیح در مورد الگوریتم POB و جهت درک بهتر آن لازم است بدانید که در حال حاضر در تکنولوژی بلاک چین جهت ایمن نگهداشتن شبکه، تایید و انجام تراکنش ها از دو الگوریتم پرکاربرد استفاده می شود که عبارتند از:

• الگوریتم POW (الگوریتم اثبات کار)
• الگوریتم POS (الگوریتم اثبات سهام)

الگوریتم POB در سال 2012 میلادی و در راستای رفع مشکل مصرف میزان بالای انرژی در الگوریتم POW ایجاد شده است، در این مقاله ابتدا به دلیل شباهت POB به طور مختصر دو الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام را توضیح می دهیم و پس از آن به بررسی الگوریتم اثبات سوزاندن می پردازیم.

الگوریتم اثبات کار (POW) چیست؟

الگوریتم اثبات کار در واقع نخستین الگوریتم اجماع به کار رفته شده در بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال می باشد، این الگوریتم به اجماع رسیدن نودها را در شبکه بلاک چین بدون نیاز به نهاد متمرکز ایجاد می کند. مکانیسم الگوریتم اثبات کار در 5 مرحله زیر انجام می شود، این مراحل شامل:

1. رقابت ماینرها برای حل مسئله ریاضی، رمزنگاری و پیدا کردن عدد نانس صحیح جهت ایجاد بلاک جدید
2. انتشار اثبات کار و اطلاعات بلاک انجام شده به سایر ماینرها
3. بررسی کار انجام شده توسط سایر ماینرها
4. تایید توسط ماینرها دیگر و اضافه شدن بلاک جدید
5. دریافت پاداش ماینرها از ساخت بلاک جدید در شبکه

الگوریتم اثبات سهام (POS) چیست؟

الگوریتم اثبات سهام در جهت رفع برخی از مشکلات الگوریتم اثبات کار در سال 2011 و به منظور رسیدن به اجماع در شبکه بلاک چین ایجاد شده است، در این الگوریتم از فرایند شبه تصادفی برای انتخاب استفاده می شود، و از مکانیسم زیر پیروی می شود:

تأیید بلاک های یک شبکه بلاک چین توسط برخی از گره ها که به صورت شبه تصادفی انتخاب شده اند. منظور از انتخاب شبه تصادفی گره های تایید کننده (Validators) سنجش مقدار ارز و مدت زمان نگهداری آن توسط گره می باشد. کاربران جهت تبدیل شدن به گره تایید کننده باید مقداری از ارز شبکه خود را استیکینگ کنند.

الگوریتم اثبات سوزاندن (Proof Of Burn) چیست؟

الگوریتم اثبات سوزاندن (POB) در سال 2012 و یک سال بعد از الگوریتم اثبات سهام توسط ایان استوارت به عنوان مکانیسمی بین دو الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام مطرح کرد. او در مورد مکانیسم اثبات سوزاندن ایده خود را به صورت زیر بیان کرده است:

“چیزی که به طور واضح بیان کننده دو نقطه نظر متفاوت باشد، ابداع و اختراعی جالب خواهد بود و تنها موردی که در این مکانیسم وجود دارد این است که توکن ها سوزانده می شوند.”

تا کنون نسخه های متعددی از الگوریتم اثبات سوزاندن با عنوان جایگزینی برای الگوریتم POW و POS عرضه شده است اما معتبر ترین و پرکاربردترین این الگوریتم POB (مخفف شده عبارت Proof Of Burn) می باشد.

الگوریتم اثبات سوزاندن (POB) چگونه کار می کند؟

همانطور که در بالا اشاره شد الگوریتم اثبات سوزاندن در واقع یک مکانیسم اثبات کار بدون مصرف میزان بالای انرژی می باشد، نحوه کار این الگوریتم ساختاری ساده و قابل درک دارد، در الگوریتم POB همچون الگوریتم اثبات کار نیاز به صرف هزینه برای خریداری توکن می باشد.

در الگوریتم POB ابتدا لازم است که کوین و توکن مورد نظر خریداری شود و پس از آن جهت استیکینگ شدن به یک آدرس عمومی به صورت تصادفی ارسال می شود، این آدرس عمومی فاقد کلید خصوصی می باشد و قابلیت برگشت کوین یا توکن را برای کاربر ندارد، سوزاندن کوین ها و توکن ها دو دستاورد مهم دارد که در مورد هر کدام به اختصار توضیح می دهیم:

کاهش میزان کوین ها در گردش

میزان توکن های در گردش با استفاده از الگوریتم اثبات سوزاندن کاهش می یابد زیرا برای ایجاد بلاک جدید در شبکه نودها مجبور به سوزاندن کوین ها هستند و با کاهش میزان کوین ها قیمت آن متقابلاً افزایش می یابد که برای دارندگان این کوین مزیت مطلوب محسوب می گردد.

افزایش امنیت شبکه

در الگوریتم POB همچون الگوریتم اثبات کار ماینرها تمام تلاش خود را برای فعالیت درست شبکه و جلوگیری از به هدر رفتن سرمایه شان می کنند و این کار را با سوزاندن کوین های خود انجام می دهند. ماینرها با سوزاندن میزان بیشتری از توکن های خریداری شده در الگوریتم اثبات سوزاندن شانس خود را برای استخراج و اعتبار سنجی افزایش می دهد و احتمال اینکه بتواند یک بلاک جدید ایجاد کند بیشتر خواهد بود.

چگونه نودها در شبکه مبتنی بر الگوریتم POB راه اندازی می شوند؟

در مطالب بالا گفته شده که در الگوریتم اثبات سوزاندن برای تبدیل شدن به نود در این شبکه نخست باید کوین ها به یک آدرس عمومی ارسال شوند، برای آغاز اینکار کاربر باید نرم افزار مخصوص را نصب کند و با فرستادن کوین ها به آدرس عمومی عملیات سوزاندن آنها را شروع کند، پس از تایید شدن فرایند ارسال کوین ها توسط شبکه کاربر امتیاز Effective Burnt Coins یا کوین های سوزانده موثر را دریافت می کند،

در الگوریتم POB ماینرها برای سوزاندن توکن ها پاداش دریافت می کند، بنابراین پس از سپری شدن مدت زمان مشخص و دریافت پاداش ها تمامی سرمایه ای که کاربر برای سوزاندن توکن ها صرف کرده است به او باز خواهد گشت. لازم به ذکر است که نوع پاداش در الگوریتم POB وابسته به نوع شبکه می باشد.

تفاوت اصلی POS و POB

در الگوریتم اثبات سهام یا POS توکن ها استیکینگ می شوند و به کاربران بازگردانده خواهد شد، اما در الگوریتم POB کوین و توکن های استیکینگ شده به کاربر باز نمی گردند و آنها به یک آدرس عمومی تصادفی فاقد کلید خصوصی ارسال می شوند و قابلیت بازگشت ندارند.

3 کاربرد الگوریتم POB در شبکه بلاک چین

در حال حاضر الگوریتم اثبات سوزاندن در شبکه های بلاک چین و در ارزهای مختلف کاربرد دارد، 3 مورد از اصلی ترین آن را می توان موارد زیر را نام برد.

کانتر پارتی (Counterparty)

کانتر پارتی یکی از شبکه های بلاک چین است که از مکانیسم اثبات سوزاندن (POB) استفاده می کند، ارز این شبکه با نام XCP قابلیت استخراج و فروش را ندارد و تنها از روش اثبات سوزاندن به وجود می آید، در شبکه کانتر پارتی ماینرها برای تبدیل شدن به نود بیت کوین های خود را به آدرس عمومی ارسال می کنند و پس از ایجاد یک بلاک جدید در این شبکه پاداش ماینرها به صورت کوین های آزاد شده XCP داده می شود.

اسلیم کوین (Slimcoin)

اسلیم کوین یکی از شبکه های بلاک چین است که به صورت همزمان از 3 الگوریتم اثبات کار، اثبات سهام و اثبات سوزاندن استفاده می کند و در شمار معدود شبکه های استفاده کننده از POB قرار دارد. نحوه کار این شبکه به این شکل می باشد که کاربران پس از نصب نرم افزار مخصوص 1000 واحد کوین SLM به آدرس عمومی برای سوزانده شدن ارسال می کنند، در این شبکه آدرس ارسالی کوین ها ثابت می باشد و کلید خصوصی آن در اختیار شخص یا نهاد خاصی نیست، همچنین در شبکه اسلیم کوین امکان مشاهده تاریخچه و تعداد کوین های ارسال شده برای کاربران در مرورگر بلاک چین اسلیم کوین وجود دارد.

نحوه امتیازدهی در شبکه اسلیم کوین

به کاربران شبکه اسلیم کوین پاداش در ازای کوین های خود را سوزانده شده تعلق می گیرد، اما جالب است بدانید که در این شبکه برای کاربرانی که از سوزاندن کوین هایشان بیش از یک سال زمان می گذرد، میزان پاداش رفته رفته کم می شود و این شبکه از این فرایند دو هدف زیر را دنبال می کند:

عدم برنده شدن پیوسته کاربرانی که کوین SLM را با قیمت پایین خریداری کرده اند و ممانعت از حملات احتمالی این کاربران

فرسودگی ماینرها بعد از کارآیی چند ساله و مجبور کردن ماینرها برای افزودن کوین و هزینه کردن برای حفظ قدرت در شبکه

جلوگیری از حمله %51 در بلاک چین

الگوریتم اثبات سوزاندن یا POB جهت مقابله با حمله %51 در بلاک چین باید از توانایی مدیریت %51 از ماینرهای مجازی برخوردار باشد، بزرگترین مشکل و ایراد این موضوع هزینه بالا و مقرون به صرفه نبودن آن در شبکه بلاک چین است که این افزایش هزینه به دو دلیل می باشد:

1. کاهش قدرت ریگ با گذر زمان
2. مجبور بودن کاربر به سوزاندن میزان بالایی از توکن ها برای مبارزه با حملات %51

مزایا و معایب الگوریتم اثبات سوزاندن یا POB

غالباً هر الگوریتمی مزایا و معایب ویژه خود را خواهد داشت، الگوریتم اثبات سوزاندن نیز از این امر مستثنی نمی باشد، اما به طور کلی الگوریتم POB نسبت به سایر الگوریتم های حوزه بلاک چین پایدارتر و کم هزینه تر در مصرف برق می باشد.

مزایا و معایب الگوریتم اثبات سوزاندن به طور مختصر در جدول زیر بیان شده است:

کاهش عرضه در بازار با سوزاندن کوین ها

مشخص نبودن شرایط کار این الگوریتم در مقیاس بزرگ

عدم شفافیت شرایط سوزاندن کوین برای کاربران عادی

طولانی بودن فرایند تایید تراکنش

جمع بندی

در این مقاله اطلاعاتی در مورد سه الگوریتم اجماع در شبکه بلاک چین شامل: الگوریتم POS، POS و POB کسب کرده اید و نمی توان یکی از این الگوریتم ها را برتر از سایر الگوریتم ها دانست زیرا هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند، اما الگوریتم اجماع POS با ترکیب دو الگوریتم اثبات کار و اثبات سهام سعی در رفع مشکلات آنها داشته است و در حال حاضر با کاهش میزان بالای مصرف انرژی در شبکه های بلاک چین الگوریتمی معتبر محسوب می گردد.

تفاوت اثبات کار و اثبات سهام (POW Vs POS) چیست؟

بلاک ‌چین‌ها با هدف انجام تراکنش‌های مالی به‌صورت غیرمتمرکز، امن و با شفافیت بالا ایجاد شدند؛ بنابراین این فناوری زمانی اثربخش است که به این سه هدف اصلی دست یابد، اما سؤال اصلی که در اینجا مطرح می‌شود، این است که بلاک چین چطور به این سه هدف دست پیدا می‌کند؟

پروتکل‌هایی که برای برآورده‌کردن این اهداف استفاده می‌شوند، چطور کار می‌کنند و چه تفاوتی با هم دارند؟ اگر شما هم به‌دنبال پاسخ به این سؤالات هستید، در ادامه این مطلب با موضوع تفاوت اثبات کار و اثبات سهام، دو پروتکل رایج در شبکه‌های بلاک ‌چین همراه ما باشید.

بلاک ‌چین به الگوریتم‌های اجماع نیاز دارد

احتمالاً می‌دانید تراکنش‌هایی که به‌کمک بلاک ‌چین انجام می‌شوند، به هیچ واسطه‌ای نیاز ندارند و تمام جزئیات تراکنش در دفتر کل دیجیتال توزیع‌شده ثبت می‌شود. برای اعتبارسنجی و تأیید و انجام تراکنش‌ها در بلاک ‌چین، به نودها نیاز است. نودها با استفاده از قوانینی که در الگوریتم اجماع تعیین شده‌اند، اعتبارسنجی را انجام می‌دهند.

از آنجا که Proof of Work (PoW) و Proof of Stake (PoS) دو الگوریتم اجماع رایج در دنیای بلاک ‌چین هستند، شرکت‌ها در انتخاب بهترین گزینه از میان آن‌ها با مشکل رو‌به‌رو می‌شوند. هر دوی آن‌ها برای کنترل فرایند تأیید تراکنش کاربران و افزودن آن‌ها به دفتر کل عمومی استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌هایی نیز با هم دارند که آگاهی از آن‌ها به انتخاب صحیح از میان این دو الگوریتم کمک شایانی می‌کند؛ به همین دلیل در ادامه به بررسی تفاوت اثبات کار و اثبات سهام خواهیم پرداخت.

الگوریتم اثبات کار (PoW) چیست؟

الگوریتم اثبات کار اولین الگوریتمی است که به‌عنوان الگوریتم اجماع به رسمیت در بلاک ‌چین شناخته شده است؛ به همین دلیل برخی PoW را مکانیسم اجماع اصلی در بلاک ‌چین در نظر می‌گیرند. پروتکل Proof of Work مطمئن‌ترین رویکرد برای دستیابی به اجماع بلاک ‌چین معرفی شده است.

این الگوریتم برای دستیابی به تمرکززدایی و در عین حال حذف واسطه‌ها و اعتبارسنجی معاملات به بلاک ‌چین کمک کرد. با وجود این، مسئلة مقیاس‌پذیری، چالش موجود در پروتکل اثبات کار است. الگوریتم اجماع اثبات کار، ماینرها را ملزم می‌کند تا معادله‌ای رمزنگاری‌شده را برای اعتبارسنجی یک تراکنش خاص حل کنند.

برای درک بهتر این موضوع می‌توانید حل این معادله را مانند یک مسابقه در نظر بگیرید، اولین ماینری که موفق به حل معادله شود، پاداش شبکه را دریافت می‌کند. توجه به این نکته مهم است که معادله‌های مربوط به اجماع PoW بسیار پیچیده هستند و ماینرها برای حل این معادلات، به منابع محاسباتی بسیار پیچیده‌ای نیاز دارند.

الگوریتم اثبات سهام (PoS) چیست؟

مشکلات مرتبط با اجماع PoW به ایجاد جایگزینی بالقوه برای دستیابی به یک اجماع بهتر منجر شد. درواقع الگوریتم اجماع PoS با هدف رفع مشکلاتی مانند مصرف انرژی بسیار زیاد در اجماع اثبات کار ارائه شد. در این الگوریتم، هیچ ارتباطی میان قدرت و توان کامپیوترها و توانایی آن‌ها برای حل معادلات وجود ندارد.

در مقابل، پروتکل PoS بر تعیین مشارکت براساس میزان مالکیت ارز دیجیتال تمرکز دارد؛ بنابراین می‌توان گفت در پروتکل اثبات سهام، قدرت محاسباتی با قدرت ارزی جایگزین شده است؛ از این‌رو توانایی نودها برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها به میزان استیک کاربر در شبکه بستگی دارد.

با توجه به عملکرد متفاوت الگوریتم اثبات سهام، نیاز به ماینرها برای استخراج ارز دیجیتال و ایجاد بلاک جدید از بین رفت. پروتکل PoS اعتبارسنج‌ها را به‌طور تصادفی با توجه به میزان استیک آن‌ها در شبکه انتخاب می‌کند. اعتبارسنج‌ها هیچ نوع پاداشی برای اعتبارسنجی بلوک‌ها دریافت نمی‌کنند و تنها کارمزد تراکنش یا کارمزد شبکه را دریافت می‌کنند. اعتباردهنده مسئولیت اعتبارسنجی معاملات در بلوک، امضای آن‌ها و پیشنهاد بلوک برای اعتبارسنجی را بر عهده می‌گیرد.

تفاوت اثبات کار و اثبات سهام چیست؟

حال که به‌طور مختصر با پروتکل اثبات سهام و اثبات کار آشنا شدید، می‌توان به‌طور موردی به تفاوت اثبات کار و اثبات سهام اشاره کرد:

1- نحوه عملکرد

تفاوت در عملکرد، اولین موردی است که باید درباره تفاوت اثبات کار و اثبات سهام به آن اشاره کرد. بی‌شک الگوریتم Proof of Work یکی از قدیمی‌ترین الگوریتم‌های اجماع است. PoW شامل مجموعه‌ای از تراکنش‌ها در یک mempool است و ماینرها باید اعتبار تراکنش‌ها را با حل یک معادله رمزنگاری بررسی کنند.

الگوریتم‌های Proof of Stake یا PoS بر حل پازل‌های ریاضی متکی نیستند. این الگوریتم اعتبارسنج‌ها را به‌طور تصادفی با توجه به سهم استیک آن‌ها در شبکه انتخاب می‌کند. در این الگوریتم، استخراج هیچ معنایی ندارد و هیچ ارزی با روش استخراج به وجود نمی‌آید.

2- میزان مصرف انرژی

تفاوت در میزان مصرف انرژی، یکی دیگر از تفاوت‌های اثبات کار و اثبات سهام است. در الگوریتم اثبات کار، تنها یک نود می‌تواند با قدرت و سرعت بیشتر، جزئیات تراکنش‌ها را وارد دفتر کل کرده و آن را به‌روز کند. ماینرها مجبور به حل توابع پیچیده ریاضی (به نام هش) هستند که عددی تصادفی را بیابند تا اجازه ایجاد یک بلوک جدید و افزودن آن به بلاک ‌چین را به دست آورند.

این فرایند به‌کمک ماشین‌های سخت‌افزاری تخصصی ASIC انجام می‌شود که مصرف انرژی زیادی دارند. در حال حاضر مصرف انرژی بیت کوین به‌تنهایی و بدون احتساب سایر شبکه‌های PoW، قابل مقایسه با کشورهای متوسط مانند نروژ یا آرژانتین است.

درواقع اگر بیت کوین یک کشور بود، از نظر میزان مصرف انرژی در 30 کشور برتر جهان قرار می‌گرفت! به گفته محققان دانشگاه کمبریج، مصرف انرژی سالانه BTC به حدود 121 تراوات ساعت (TWh) می‌رسد. براساس این گزارش، 39 درصد از کل انرژی مصرفی هشینگ از انرژی‌های تجدیدپذیر حاصل می‌شود.

اما در الگوریتم اثبات سهام، نیاز به سخت‌افزارهای قدرتمند و با مصرف انرژی بالا از بین رفته است. در شبکه‌های PoS، هیچ رقابتی براساس مصرف انرژی برای ایجاد یک بلوک جدید وجود ندارد. با این حال، ماینرها در PoS باید همیشه سیستم‌ها و اتصال اینترنت خود را فعال نگه دارند که البته انرژی زیادی مصرف می‌کند. در مقایسه با PoW، بلاک ‌چین‌هایی که از الگوریتم PoS استفاده می‌کنند، به انرژی بسیار کمتری نیاز دارند.

3- میزان مشارکت در شبکه

کاربرانی که قصد ورود به شبکه‌هایی را دارند که از الگویتم اثبات کار استفاده می‌کنند، قبل از هر چیز به سرمایه کلانی برای خرید سخت‌افزار استخراج بسیار گران‌قیمت نیاز دارند. هرچه سرمایه‌گذاری بیشتر باشد، شانس ایجاد بلوک جدید بیشتر است؛ بنابراین می‌توان گفت کسانی که پیش از این برای خرید تجهیزات استخراج قدرتمند اقدام کرده‌اند یا شانس خرید فناوری‌های جدید و نسخه‌های به‌روزشده ASIC یا GPU را داشته، شانس بیشتری برای استخراج در شبکه‌های PoW دارند.

اما در شبکه‌های مبتنی بر در PoS همه کاربرانی که توکنی خاص دارند، می‌توانند در یک الگوریتم اجماع شرکت کنند؛ درنتیجه در چنین شبکه‌هایی با موانع و محدودیت‌های کمتر هر کاربری می‌تواند اعتباردهنده یا تولیدکننده بلوک باشد. پروژه‌هایی که از استخرهای استیکینگ مانند Cardano یا Polkadot استفاده می‌کنند، به کاربران کمک می‌کنند تا به‌سادگی توکن‌های خود را به برخی استخرها یا اعتبارسنج‌هایی با عملکرد خوب واگذار کنند.

شرایط ورود به استخرها یا واگذاری سرمایه به اعتباردهنده‌ها در شبکه‌های PoS به‌گونه‌ای است که کاربران باید تعداد مشخصی توکن داشته باشند و آن‌ها را برای مدتی به‌عنوان سهام در شبکه قرار دهند.

4- امنیت الگوریتم

امنیت مهم‌ترین دغدغه در بلاک ‌چین‌های مختلف است. در شبکه بلاک ‌چین‌هایی که مبتنی بر PoW کار می‌کنند، اگر فورک اتفاق بیفتد، ماینرها باید روی بلاک ‌چین قدیمی کار کنند یا به بلاک ‌چین جدید و تغییریافته انتقال یابند. ایجاد فورک‌های مختلف، یک ضرر اقتصادی بزرگ است؛ زیرا موجب گسستگی زیادی در شبکه و جامعه می‌شود، اما در پروتکل اثبات سهام، هیچ محدودیتی برای اعتبارسنج‌ها وجود ندارد و شرکت‌کنندگان برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها در چندین نسخه از یک بلاک ‌چین، نیازی به افزایش میزان سهام خود ندارند.

5- نرخ پاداش

کدام مکانیسم اجماع از نظر میزان پاداش برای ماینرها مناسب‌تر است؟ در اجماع PoW، پاداش بلاک به‌صورت توکن جدیدی است که به ازای تأیید و ایجاد هر بلاک به ماینر تعلق می‌گیرد، اما در پروتکل اثبات سهام، پاداش به شکل کارمزد تراکنش یا کارمزد شبکه به اعتبارسنج‌ها تعلق می‌گیرد که در شبکه‌های مختلف متفاوت است.

در شبکه بیت کوین، ماینرها به ازای هر بلوک استخراج‌شده پاداش دریافت می‌کنند. این پاداش شامل کارمزد تراکنش و هزینه ثابت برای یک بلوک جدید است. این مقدار هر 4 سال یک‌بار پس از استخراج تعداد معینی از بلاک‌ها در رویدادی به نام هالوینگ به نصف کاهش می‌یابد.

با برگزاری این رویداد، میزان عرضه بیت کوین به‌مرور زمان کاهش می‌یابد؛ درنتیجه نصف‌شدن تعداد ارزهای دیجیتال که به‌عنوان پاداش به کاربران داده می‌شود، یا قیمت بیت کوین دو برابر شده یا کارمزد تراکنش‌ها افزایش می‌یابد؛ در غیر این صورت، ماینرها هیچ سودی از استخراج دریافت نخواهند کرد و به ناچار از شبکه خارج می‌شوند.

آیا الگوریتم PoS جایگزین PoW خواهد شد؟

تاریخچه الگوریتم PoW به سال 2008 بازمی‌گردد؛ یعنی زمانی که ساتوشی ناکاموتو وایت پیپر بیت کوین را منتشر کرد. PoW توسط بسیاری از بلاک ‌چین‌ها پذیرفته شد؛ زیرا شبکه را در برابر حملات مختلف از جمله حمله DOS محافظت می‌کند. الگوریتم PoS در سال 2012 توسط ارز دیجیتال Peercoin به‌عنوان نسخه‌ای بهبودیافته از الگوریتم PoW معرفی شد. از آن زمان، فناوری الگوریتم PoS بارها و بارها توسط محققان و توسعه‌دهندگان ارتقا یافته است.

هنگام مقایسه PoW و PoS، باید به کاربرد هر الگوریتم نیز توجه کنیم؛ برای مثال، بسیاری از قراردادهای هوشمند بهتر است با بلاک ‌چین‌های رمزنگاری PoS اجرا شوند. اگر الگوریتمی بتواند چالش سه‌گانه بلاک ‌چین، یعنی مقیاس‌پذیری، امنیت و تمرکززدایی را حل کند، می‌تواند جایگزین مناسبی برای الگوریتم PoW باشد که در زمینه مقیاس‌پذیری چالش‌های زیادی دارد. در حال حاضر شبکه‌هایی که از الگوریتم PoS استفاده می‌کنند، توانایی انجام تعداد بیشتری تراکتش در ثانیه را دارند.

با افزایش تعداد کاربران، مقیاس‌پذیری در لایه اول بیت کوین و سایر بلاک ‌چین‌های PoW که امنیت زیادی دارند، تا حد زیادی بهبود خواهد یافت. با این حال همچنان هم مشخص نیست که آیا الگوریتم PoS می‌تواند جایگزین PoW باشد یا نه.

نتیجه‌گیری

در این مطلب به مهم‌ترین تفاوت‌های اثبات کار و اثبات سهام اشاره خواهیم کرد. با این حال اظهارنظر درباره اینکه آیا الگوریتم اثبات سهام جایگزین اثبات کار می‌شود یا نه، بسیار زود است. مدت‌زمان زیادی از عرضه الگوریتم PoS نمی‌گذرد و به نظر می‌رسد این فناوری هنوز پتانسیل بهبود دارد.

Proof of Work به‌منزله یک مکانیسم اجماع سنتی در پلتفرم‌های بلاک ‌چین قابل‌توجهی مانند اتریوم پذیرفته شده است. از سوی دیگر بسیاری از برنامه‌های فعلی اتریوم در حال استفاده از الگوریتم PoS هستند و به نظر می‌رسد میزان پذیرش این الگوریتم در آینده بیشتر هم خواهد شد.