الگوریتم اثبات سهام (PoS) چیست؟

الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) مدلی از الگوریتم اجماع است که امنیت شبکه‌های بلاک چینی را تامین کرده و بسیاری از شبکه های بلاک چین آن را جایگزین الگوریتم اثبات کار (استخراج) کرده اند. در این مکانیسم افرادی که مایلند تراکنش‌ها را تایید کرده و در ایجاد بلاک جدید شرکت کنند، می‌توانند ارز دیجیتال بومی آن شبکه را خریداری کرده و به شبکه اختصاص دهند.

شبکه هم با توجه به میزان دارایی که کاربر در بلاک چین قرار داده است و با توجه به مدت زمان قفل‌ شدن دارایی‌ها، با همان ارز دیجیتال به اعتبارسنج‌ها پاداش می‌دهد. در این مقاله الگوریتم اثبات سهام را توضیح می‌دهیم و مزایای آن را نسبت به اثبات کار مرور می‌کنیم.

الگوریتم اجماع اثبات سهام چیست؟

الگوریتم اثبات سهام که به اختصار با «PoS» نمایش داده می شود، نوعی الگوریتم اجماع در شبکه‌های مبتنی بر بلاک چین است. اگر با مفهوم الگوریتم اجماع آشنایی ندارید باید بگوییم که الگوریتم اجماع (Consensus) روشی است که در آن مشارکت‌کنندگان در یک شبکه غیر متمرکز بر اساس آن بر سر تراکنش و بلاک ها با یکدیگر به توافق و اجماع می رسند.

همان‌طور که می‌دانید، در یک شبکه غیرمتمرکز بلاک چینی مانند بیت کوین همه کاربران می‌توانند در کنترل و امنیت شبکه سهیم باشند و در واقع می توان گفت همه اعضا مالک شبکه هستند. مسئله اصلی در چنین شبکه‌ای امنیت است. از کجا مطمئن شویم که شبکه بدون هیچ گونه عیب و نقصی کار خواهد کرد؟

اگر یک هکر بخواهد در شبکه تقلبی انجام دهد چه اتفاقی می افتد؟ چگونه می توان تضمین کرد که یک نفر بیت کوین فرد دیگری را به سرقت نبرد؟ الگوریتم اجماع به تمامی این سوالات پاسخ می دهد. الگوریتم اجماع قوانین و شرایطی را در بر می گیرد که با آن مشارکت‌کنندگان می‌توانند از صحت کار شبکه اطمینان حاصل کنند.

اما در شبکه های بلاک چینی که از الگوریتم اثبات سهام بهره می برند، اعتبارسنج‌هایی که می‌خواهند در کار تولید بلاک مشارکت کنند و پاداش بگیرند، باید توکن‌های بومی آن شبکه را بخرند و به شبکه اختصاص دهند یا به عبارتی در فرایند استیکینگ «سهام‌گذاری» شرکت ‌کنند. در فرایند استیکینگ (staking) به‌منظور ایجاد و تایید بلاک‌ها توکن های فرد در همان بلاک چین قفل و سپرده گذاری می شوند. اعتبارسنج‌ها با توجه به میزان سهام‌گذاری‌ خود، پاداش دریافت می‌کنند.

این پاداش بر اساس بازده سرمایه‌گذاری (ROI) است و نودها یا همان اعتبارسنج‌ها را تشویق می‌کند تا کار اعتبارسنجی شبکه را انجام دهند. در شبکه های بلاک چینی که از الگوریتم اجماع اثبات سهام استفاده می کنند، اگر کسی بخواهد به شبکه حمله کند، مجبور است بخش عمده‌ای از توکن‌های یک شبکه (مثلا ۴۰ درصد کل توکن‌ها) را تهیه کند که با توجه به اصل عرضه و تقاضا چنین کاری بسیار دشوار است.

همچنین با وقوع حمله احتمالاً قیمت آن توکن‌ها سقوط خواهد کرد و در حقیقت اولین فردی که متضرر می شود خود مهاجم است. اولین ارز دیجیتالی که مدل الگوریتم اثبات سهام را در مقیاسی کامل اجرا کرد رمز ارز پییر کوین (Peercoin) بود. در حال حاضر ارزهای دیجیتالی همچون ارز دیجیتال پولکادات ، ایاس، تزوس، کاردانو و ده‌ها ارز دیجیتال بزرگ دیگر از این مکانیسم یا شکل تغییر یافته آن استفاده می‌کنند.

الگوریتم اثبات سهام در مقایسه با الگوریتم اثبات کار که در برخی از بلاک چین ها مانند بیت کوین به کار میرود، انرژی کمتری مصرف می کند و در نتیجه آسیب کمتری به محیط زیست وارد می‌کند. از این رو طرفداران بسیاری دارد. علاوه بر این، الگوریتم اثبات سهام شبکه را مقیاس‌پذیرتر هم می‌کند و در زنجیره‌هایی که بر این اساس کار می کنند، کارمزد تراکنش‌ها کمتر و سرعت انجام تراکنش ها بیشتر است.

خرید پولکادات از صرافی ارز دیجیتال

اعتبارسنج ها در proof of stake

در بلاک چین‌هایی که بر اساس الگوریتم اثبات سهام کار می کنند، اعتبارسنج‌ها انتخاب می‌شوند تا بلاک بعدی را بر اساس میزان سهام خود تولید کنند. فرایند انتخاب اعتبار سنج ها، اغلب با توابع تصادفی انجام می‌شود تا بین اعتبارسنج‌ها تبعیض وجود نداشته باشد. با این حال، هر چقدر که سهام یک اعتبارسنجی بیشتر باشد، برای تولید بلاک بعدی شانس بیشتری خواهد داشت.

سپس، بلاک‌ی که اعتبارسنج‌ها ارائه کرده اند، به سایر همتایان‌شان سپرده می‌شود تا بلاک جدید را تایید صلاحیت کنند و در صورتی که بلاک جدید مورد تایید قرار بگیرد، به بلاک چین اضافه می شود.

مزایا الگوریتم اثبات سهام برای شبکه بلاک چین

 از آنجایی که شبکه های بلاک چینی که از مکانیسم الگوریتم اثبات سهام بهره می برند، توکن بومی خود را به عنوان پاداش ارائه می دهند، الگوریتم اثبات سهام فرایند دشوار محاسباتی اثبات کار را که بیشتر به قرعه‌کشی شبیه بود، دور می‌زند و با این کار انرژی زیادی را که صَرف رسیدن به اجماع و توافق در الگوریتم اثبات کار می‌شد، حذف می‌کند. این امر چندین پیامد مهم برای عملکرد و امنیت شبکه به همراه دارد.

1.عملکرد و سرعت پردازش بالا

عملکرد الگوریتم اثبات سهام به‌گونه‌ای است که تراکنش‌ها به‌سرعت نهایی می‌شوند؛ برای مثال، برای اینکه یک تراکنش بیت کوین نهایی شود، به ۶ تایید نیاز دارد و با توجه به اینکه تولید هر بلاک در بلاک چین بیت کوین ۱۰ دقیقه طول می‌کشد، تایید نهایی یک تراکنش در بیت کوین به یک ساعت زمان نیاز دارد. در حالی که در شبکه های بلاک چینی مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام، هر تراکنش در بازه زمانی ۲ الی ۳ ثانیه نهایی می‌شود.

بنابراین، با کمک این روش ایجاد بلاک و همچنین رسیدن اعتبارسنج‌ها و نودهای شبکه به توافق و اجماع سرعت بسیار بیشتری دارد. در نتیجه، تعداد تراکنش‌های درون‌زنجیره‌ای در هر ثانیه (TPS) و انتقال دارایی‌ها در شبکه بیشتر می شود.

2.امنیت

 اعتبارسنج‌ها به دو دلیل تمایل دارند که در ایجاد بلاک‌ها و تأیید تراکنش‌ها صادقانه مشارکت کنند.

اول اینکه، احتمالاً اعتبارسنج‌ها می توانند بخش قابل‌توجهی از توکن‌های شبکه را کنترل کنند، حتی توکن‌هایی که در شبکه قفل نشده‌اند. این امر آنها را تشویق می‌کند تا امنیت شبکه را تامین کنند، چرا که به لحاظ مالی به نفع آنها است؛ در غیر این صورت، اگر امنیت شبکه متزلزل شود، می‌تواند قیمت توکن را کاهش دهد و قبل از هر کسی آنها متضرر خواهند شد.

دوم این که سازوکار قفل‌کردن توکن و سهام‌گذاری به‌صورتی است که اگر اعتبارسنج فعالیتی خرابکارانه داشته باشد، بلاک‌های جعلی تولید کند یا تراکنش‌ها را دستکاری کند، توکن‌هایی که اعتبارسنج در شبکه قفل کرده است، از او گرفته خواهد شد و به‌اصطلاح “اِسلَش” (Slash) می‌شوند. البته ممکن است که سازوکار اسلشینگ (Slashing mechanism) در تمام پروتکل‌ها اجرا نشود.

3.کمک به حفظ قیمت توکن بومی شبکه

در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات سهام بهره می‌برند، بخش قابل توجهی از توکن‌ها قفل و استیک می‌شوند. این امر ارزش توکن را در بلندمدت حفظ می کند، زیرا فرایند عرضه و تقاضای توکن‌ها در بازار به‌خوبی تحت کنترل درمی‌آید.

4.تسهیل مشارکت اعضای جامعه در تأیید تراکنش‌ها

کاربران شبکه های مبتنی بر الگوریتم اثبات سهام ملزم به تهیه سخت‌افزار به‌منظور مشارکت در فرایند تایید تراکنش‌ها نیستند و لازم نیست که هزینه‌های هنگفتی بپردازند. الگوریتم Proof of Stake، زمینه لازم را فراهم می کند تا گروه‌های بیشتری از اعضای جامعه آن شبکه در تایید تراکنش‌ها و تأمین امنیت شبکه مشارکت داشته باشند.

کاربران این شبکه ها فقط کافی است توکن‌های خود را در یک کیف پول برای مدت زمان مشخص و بدون انجام هیچ کار دیگری ذخیره کنند و در این فرایند مشارکت کنند. علاوه بر این در برخی از شبکه‌ها این امکان وجود دارد که افراد توکن‌های خود را در اختیار برخی دیگر از نودهای اعتبارسنج قرار دهند. به این ترتیب، اعتبارسنج‌ها به‌نیابت از این افراد در تأیید تراکنش‌ها مشارکت می‌کنند؛ در نهایت هم پاداش دریافتی بین دو نفر توزیع می‌شود.

مزایا الگوریتم اثبات سهام برای دارندگان ارز دیجیتال

امروزه، روش‌های مختلفی وجود دارد که بتوان از طریق آنها ارز دیجیتال به دست آورد و درآمد کسب کرد. این روش‌ها به بلاک چینی بستگی دارد که شما از آن استفاده می‌کنید. پس قبل از اینکه در هر پروتکلی سرمایه گذاری کنید، حتماً در مورد آن اطلاعات کافی را جمع آوری کنید.

در این قسمت از مقاله چندین مورد از مزایای الگوریتم اثبات سهام را ذکر می کنیم:

1- پاداش برای نگهداری

کاربران می‌توانند توکن های یک شبکه را برای مدت زمان مشخصی در کیف پول خود ذخیره و نگهداری کنند و در قبال آن توکن بومی ان شبکه را به عنوان پاداش دریافت کنند. در این روش هیچ اقدام خاصی برای سهام‌گذاری این کوین‌ها احتیاج نیست. دریافت این پاداش به دو صورت است: یا خود پروتکل به‌صورت خودکار پاداش را پرداخت می‌کند یا خود کاربر می‌تواند این کار را انجام دهد.

2- پاداش برای مشارکت یا نمایندگی

کاربر می‌تواند بخشی از دارایی خود را برای تأمین امنیت شبکه به یک اعتبارسنج بدهد و اعتبارسنج به نمایندگی از کاربر در شبکه مشارکت کند. در این روش خود اعتبارسنج پاداش این کار را پرداخت می‌کند؛ به عبارتی، اعتبارسنج بخشی از سود خود را به کاربر می‌دهد.

معایب الگوریتم اثبات سهام

طراحی نظریه بازی (game theory) که در الگوریتم اثبات سهام به کار گرفته می‌شود، بسیار پیچیده‌تر از اثبات کار است؛ زیرا باید مجموعه کاملاً جدیدی از مسیرهای تشویقی را در نظر بگیرد. منتقدان الگوریتم اثبات سهام به چندین نقطه ضعف، همچون حمله‌ بُرد بلند (long-range attack)، اشاره کرده‌اند که می‌تواند از پیامدهای منفی ماهیت پیچیده الگوریتم اثبات سهام باشد.

در حمله‌ بُرد بلند، هکر شاخه‌ یا فورکی روی بلاک چین ایجاد می‌کند که از اولین بلاک آغاز می‌شود و سرتاسر زنجیره اصلی را تحت‌کنترل خود قرار می دهد. علاوه بر این، شبکه هایی که از الگوریتم اثبات سهام بهره می برند بر مبنای سهام‌گذاری و مطابق با دارایی مالی افراد کار می‌کنند. در واقع در این بلاک چین ها هر کسی که توکن بیشتری داشته باشد، سود بیشتری دریافت خواهد کرد و از این رو ثروتمندان هر روز ثروتمندتر می‌شوند.

به همین ترتیب، چون سرمایه‌داران و اعتبار سنج های اصلی سود بیشتری دریافت می کنند،  قدرت بیشتری در اختیار آنها قرار می گیرد و این امر ممکن است غیرمتمرکز بودن فرایند اعتبار سنجی شبکه را تهدید کند. البته به طور کلی این درآمد نسبت به استخراج رمز ارزها توسط ماینرها بسیار پایین‌تر است و همین امر باعث شده است که انتقادات زیادی بر این مدل الگوریتم اجماع وارد آید.

کدام شبکه های بلاک‌چین از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کنند؟

شش مورد از معروف‌ترین شبکه‌های بلاک‌چین که از الگوریتم اجماع PoS استفاده می کنند،عبارتند از:

1. اتریوم (Ethereum)

شبکه اتریوم در ابتدا کار خود را با الگوریتم اجماع اثبات کار شروع کرد؛ اما این شبکه قرار است که در به‌روزرسانی‌های خود، به الگوریتم اثبات سهام انتقال پیدا کند. شبکه اتریوم از سرعت پایین پردازش تراکنش‌ها و مقیاس‌پذیری شبکه رنج می برد. از این رو توسعه‌دهندگان آتریوم بر آن شدند که الگوریتم اجماع آن را تغییر دهند. البته دوره زمانی استیکینگ در شبکه اتریوم حدود یک تا دو سال است که تریدرها باید قبل از سهام گذاری در این شبکه آن را در نظر بگیرند.

2. تزوس (Tezos)

کسانی که در حوزه ارزهای دیجیتال سابقه دارند می دانند که شبکه تزوس عرضه اولیه باشکوه 232 میلیون دلاری داشته است. این تعداد عرضه اولیه سروصدای زیادی در بازار کریپتو به راه انداخت. این شبکه نیز برای اعتبار سنجی و حفظ امنیت خود از الگوریتم PoS استفاده می‌کند.

تعداد اعتبارسنج‌ها در این شبکه محدود است و نودهای اعتبار سنج از طریق فرایند رأی‌گیری انتخاب می‌شوند؛ اما این امکان نیز وجود دارد که سایر کاربران توکن‌های خود را نزد این نودهای اعتبار سنج به امانت بگذارند و در مقابل سود دریافت کنند. ویژگی شبکه تزوس این است که توکن‌ها برای دوره زمانی مشخص قفل نمی شوند، بلکه کاربر هر زمان که مایل باشد، می‌تواند دارایی خود را از شبکه خارج کند.

3. ترون (Tron)

 شبکه ترون از نسخه پیشرفته الگوریتم اثبات سهام استفاده می کند که Delegated Proof of Stake نام دارد و به این ترتیب، قدرت پردازش تراکنش‌ها در هر ثانیه افزایش پیدا می‌کند. تعداد اعتبار‌سنج‌ها در ارز دیجیتال ترون نیز فقط 27 عدد است. به نودهای اعتبارسنج در شبکه ترون Super Representatives می‌گویند.

اعضای جامعه ترون می توانند با استفاده از توکن‌هایی که در اختیار دارند، در فرایند رأی‌گیری شرکت کرده و نودهای اعتبار سنج (Super Representatives) را انتخاب کنند. متقاضیان نیز از طریق توزیع بخشی از پاداش‌های خود بین رأی‌دهندگان، سعی می‌کنند رأی آن‌ها را از آن خود کنند.

4. کازماس (Cosmos)

کازماس یکی دیگر از شبکه‌های بلاک‌چین معروف است که توکن بومی آن، ارز اتم (Atom) نام دارد. در این شبکه نیز نودهای اعتبارسنج در قالب رأی‌گیری بین دارندگان توکن اتم انتخاب می‌شوند. کاربران می‌توانند دارایی‌ها خود را برای مشارکت در فرایند ایمن‌سازی شبکه و دریافت پاداش، در اختیار اعتبارسنج‌ها قرار دهند.

5. الگورند (Algorand)

شبکه الگورند سه چالش امنیت، مقیاس‌پذیری و تمرکززدایی را حل کرده است. در این شبکه از الگوریتم اجماع Pure Proof of Stake استفاده می‌شود. شما می توانید با در اختیار داشتن حداقل یک توکن الگو (ALGO) در کیف پول خود، در فرایند ایمن‌سازی شبکه مشارکت کنید.

آیا الگوریتم اثبات سهام به استاندارد جدیدی تبدیل خواهد شد؟

در سال های گذشته، بلاک چین هایی که به دنبال بهبود عملکرد خود بودند از الگوریتم اجماع اثبات کار به الگوریتم اثبات سهام مهاجرت کرده اند. چنین بلاک چین‌هایی می‌توانند از برنامه ها و تراکنش‌های بیشتری در یک بازه زمانی مشخص پشتیبانی کنند. علاوه بر این، الگوریتم اثبات سهام ابتکارات نوآورانه ای دارد که به نیازهای خاصی از شیکه پاسخ می دهد. از جمله اثبات سهام ضمانت‌دار (bonded PoS)، اثبات سهام نمایندگی‌شده (delegated PoS) و سایر انواع راهکارها.

در حال حاضر، توسعه دهندگان شبکه اتریوم، پلتفرمی که به قراردادهای هوشمند (smart contract) معروف است، در حال به روز رسانی شبکه و تغییر الگوریتم اجماع آن از اثبات کار به اثبات سهام هستند تا از این طریق بتوانند بهتر به نیازهای کاربران پاسخ دهند. در کل صنعت بلاک چین، شبکه بلاک چین تعامل‌پذیر کازماس (Cosmos)، اولین نمونه است که از ابتدای فعالیت خود، الگوریتم اثبات سهام را در مقیاسی کامل اجرا کرده است.

علاوه بر این، مکانیسم اثبات سهام، این امکان را برای اعتبارسنج‌ها و اپراتورهای نود فراهم می کند تا در فرایند اجماع بیشتر شرکت کنند. در این مدل کاربران برای اینکه به فرایند اعتبار سنجی تراکنش ها وارد شوند فقط کافی است که تعداد مشخصی از توکن بومی آن شبکه را داشته باشند. کاربرانی که نمی‌خواهند هزینه‌های گزاف سخت‌افزارهای ای‌سیک (ASIC) استخراج بیت کوین را متقبل شوند از این مکانیسم استقبال می کنند.

به طور کلی، در حوزه ارزهای دیجیتال که رشد فزاینده ای دارد، الگوریتم اثبات سهام نیز جایگاه ویژه‌تری پیدا می‌کند. البته، پایداری طولانی‌ مدت آن در میان بلاک چین‌های عمومی هنوز به‌طور قطعی آزمایش نشده است؛ اما بسیاری از متخصصان و ناظران صنعت ارزهای دیجیتال از این الگوریتم دفاع و پشتیبانی می‌کنند.

سخن پایانی

 برخی از شبکه های بلاک چین مانند ایاس و کاردانو از الگوریتم اثبات سهام به عنوان الگوریتم اجماع استفاده می کنند تا به اعتبار سنجی تراکنش ها بپردازند. الگوریتم اثبات سهام برخلاف اثبات کار که در آن از سخت‌افزارهای کامپیوتری برای استخراج ارزهای دیجیتال استفاده می‌شد، از سهام‌گذاری کوین‌های بومی شبکه برای تایید اعتبار بلاک‌ها در بلاک چین استفاده می‌شود.

اثبات سهام نسبت به اثبات کار مزایای زیادی دارد که از جمله آنها می‌توان به صرفه‌جویی در میزان برق مصرفی و به‌طبع سازگار بودن با محیط زیست، کنار گذاشته‌شدن فرایند استخراج رمز ارز، سریع‌تر و مقیاس‌پذیرترشدن شبکه و همچنین خارج‌نشدن پول از اکوسیستم ارزهای دیجیتال برای خرید سخت‌افزار اشاره کرد.

سوالات متداول