یک روش جایگزین برای عمل استخراج یا همان الگوریتم اثبات کار به منظور ایجاد امنیت شبکه های بلاکچینی را اثبات سهام می نامند. در این الگوریتم افراد به منظور تایید تراکنش ها و ایجاد بلاک لازم است ارز بومی اصلی شبکه را خریداری کرده و آن را به شبکه اختصاص دهند. در ازای چنین کاری به نسبت میزان دارایی خود و مدت زمان قفل ماندن آن دارایی با همان ارز دیجیتال از شبکه پاداش دریافت خواهند کرد. در ادامه این مطلب می خواهیم به زبان ساده الگوریتم اثبات سهام را به شما معرفی کرده و مزایای الگوریتم اثبات سهام را با هم بررسی می کنیم.
پیش از آشنایی با الگوریتم اثبات سهام لازم است بدانید الگوریتم اجماع چیست؟
روشی که در آن افراد شرکت کننده درون یک شبکه غیرمتمرکز بر سر تراکنش ها و بلاک ها با یکدیگر توافق کرده و به یک اجماع واحد می رسند را الگوریتم اجماع(Consensus) می گویند.
بیشتر بخوانید: الگوریتم اجماع در بلاکچین چیست و انواع الگوریتم اجماع کدامند؟
الگوریتم اثبات سهام چیست؟
در شبکه های مبتنی بر بلاکچین یک نوع الگوریتم اجماع وجود دارد که اثبات سهام یا (POS) نامیده می شود. پیش از توضیح در مورد الگوریتم اثبات سهام لازم است با الگوریتم اجماع آشنا شوید. یک روش توافق مشارکت کنندگان در یک شبکه غیرمتمرکز و رسیدن به اجماع واحد بر سر تراکنش ها و بلاک ها را الگوریتم اجماع(Consensus) می نامند. تمامی افراد در شبکه غیرمتمرکز بلاکچین می توانند در کنترل و مدیریت شبکه سهم داشته و به نوعی مالک شبکه باشند. امنیت در این شبکه یکی از مسئله های اصلی آن به شمار می رود. الگوریتم اجماع در شبکه بلاکچین در واقع همان قوانین و شرایطی است که از طریق آن مشارکت کنندگان از درست کا کردن شبکه اطمینان می یابند.
به طور مثال الگوریتم اجماع به کار رفته در شبکه بیت کوین اثبات کار یا (POW) نام دارد. بر اساس این الگوریتم هر کس برای شرکت در کار تولید بلاک لازم است بهایی پرداخت کند. این بها در واقع همان قدرت پردازش و مصرف برق است. با انجام این کار می تواند صحت عملکرد خود را ثابت کرده و در کنار دیگر دستگاه های ماینر برای به دست آوردن پاداش به رقابت بپردازد. در این صورت اگر یک شخص قصد انجام فعالیت مخرب روی شبکه بیت کوین را داشته باشد لازم است یک قدرت پردازشی فراتر از دیگر ماینرها در اختیار داشته باشد. این موضوع عملی نبوده و توجیه اقتصادی ندارد.
اما در روش اثبات سهام اعتبارسنج ها به منظور شرکت در کار تولید بلاک و دریافت پاداش نیاز به خرید توکن بومی شبکه خواهند داشت. پس از خرید توکن باید آن را روی شبکه سهام گذاری(Stake) کنند. با قفل کردن توکن ها در بلاکچین به منظور ایجاد و تایید بلاک ها سهام گذاری اتفاق می افتد.
هر یک از اعتبارسنج ها بسته به میزان سهام گذاری خود و به صورت کاملا مستقیم پاداش از شبکه دریافت می کنند. این پاداش منجر به تشویق اعتبارسنج ها می شود تا عمل اعتبارسنجی شبکه را انجام دهند. در این الگوریتم اگر کسی قصد حمله به شبکه را داشته باشد لازم است بخش عمده ای از توکن های شبکه به طور مثال 40 درصد کل توکن ها را تهیه کند. اما بر اساس اصل عرضه و تقاضا این کار بسیار دشوار است. علاوه بر این بر اثر حمله قیمت آن توکن به شدت سقوط می کند. بنابراین اولین شخص متضرر خود حمله کننده خواهد بود.
اولین ارز دیجیتالی که الگوریتم اثبات سهام را به طور کامل اجرا کرد پییرکوین(peercoin) نام داشت. پس از آن ارزهایی نظیر تزوس، کاردانو، ایاس و ده ها ارز دیجیتال بزرگ دیگر از اثبات سهام استفاده می کنند. یکی از بزرگ ترین ارزهای دیجیتالی که قصد دارد از اثبات کار به اثبات سهام مهاجرت کند اتریوم نام دارد. روش اثبات سهام به دلیل مصرف انرژی کمتر میزان آسیب کمتری در برابر اثبات کار به محیط زیست می زند. در اثبات کار مصرف انرژی قابل توجهی نیاز است. اثبات سهام منجر به مقیاس پذیر تر شدن شبکه می شود. به همین خاطر تراکنش های انجام شده مبتنی بر این الگوریتم ارزان تر و سریعتر هستند.
بیشتر بخوانید: الگوریتم اجماع اثبات کار در بلاکچین چیست؟
مزایای الگوریتم اثبات سهام (POS)
اثبات سهام برای شبکه و اعتبارسنج ها مزیت هایی را به همراه دارد.
مزایای اثبات سهام برای شبکه
با توجه به اینکه در روش اثبات سهام فرآیند سخت محاسباتی اثبات کار دور زده شده و انرژی اضافی صرف شده جهت رسیدن به اجماع در الگوریتم اثبات کار حذف می شود منجر به بهبود عملکرد و امنیت شبکه خواهد شد.
- امنیت
با توجه به اینکه اعتبارسنج ها کنترل بخش زیادی از توکن های شبکه را در اختیار دارند به دلیل مالی تشویق به تامین امنیت شبکه می شوند. زیرا وجود ضعف در امنیت شبکه منجر به کاهش ارزش توکن شبکه شده و آنها را دچار ضرر مالی می کند.
همچنین در شبکه قوانین سهام گذاری به گونه ای است که در صورت ایجاد دستکاری و یا خراب کاری در شبکه توسط یک اعتبارسنج توکن های قفل شده در شبکه از او پس گرفته می شود. این اتفاق اصطلاحا اسلش "Slash" نامیده می شود.
در چنین حالتی اعتبارسنج ها به منظور حفظ امنیت شبکه تمایل به مشارکت صادقانه در تولید بلاک و تایید تراکنش ها دارند. - عملکرد
تراکنش ها در الگوریتم اجماع اثبات سهام به سرعت نهایی می شوند. به عنوان مثال تایید تراکنش ها در شبکه بیت کوین (به دلیل نیاز به 6 تاییدیه و مدت زمان تولید هر بلاک چیزی حدود 10 دقیقه) چیزی حدود یک ساعت زمان لازم دارد. اما در شبکه ایاس به دلیل استفاده از الگوریتم اجماع اثبات سهام هر تراکنش نهایتا در مدت زمان 2 الی 3 ثانیه نهایی می شود.
این نشان دهنده سرعت بالا و عملکرد بهتر الگوریتم اثبات سهام در مقایسه با اثبات کار است. پس می توان نتیجه گرفت عملکرد الگوریتم اثبات سهام از نظر تعداد تراکنش های درون زنجیره ای در هر ثانیه و انتقال دارایی ها در شبکه بهتر است.
بیشتر بخوانید: فناوری بلاکچین چیست؟
مزایای اثبات سهام برای اعتبارسنج ها
استفاده از الگوریتم اثبات سهام برای اعتبارسنج ها نیز مزایایی را به همراه دارد:
- پاداش برای مشارکت یا نمایندگی
در این الگوریتم این امکان برای کاربران فراهم شده است تا در صورت تمایل به منظور تامین امنیت شبکه بخشی از سهام خود را به یک اعتبارسنج داده و آن اعتبارسنج به نمایندگی از کاربر در تامین امنیت شبکه مشارکت داشته باشد. پاداش این عمل توسط خود اعتبارسنج پرداخت می شود. یعنی اعتبارسنج مقداری از سود دریافتی خود را که از کوین های نمایندگی شده کسب کرده به کاربر می دهد.
عمل دریافت پاداش می تواند کاملا خودکار صورت گرفته و مبتنی بر پروتکل باشد. یا به صورت اختیاری توسط اعتبارسنج انجام شود. - پاداش برای نگهداری
یکی دیگر از روش های دریافت پاداش در الگوریتم اثبات سهام نگهداری کوین ها در کیف پول کاربران برای مدت زمانی مشخص است. این پاداش بر اساس میزان زمان نگهداری کوین ها و مقدار کوین ها محاسبه می شود. نحوه دریافت این پاداش به دو صورت است. یا توسط خود پروتکل به صورت خودکار پرداخت شده یا توسط کاربر دریافت می گردد.
معایب الگوریتم اثبات سهام(POS)
این الگوریتم با وجود مزایای فراوان معایبی را نیز به همراه دارد. در ادامه با مهم ترین آنها آشنا خواهیم شد:
- کم بودن میزان درآمد اثبات سهام در مقایسه با ماینینگ
- پیچیدگی طراحی نظریه بازی(game theory) به کار گرفته شده در الگوریتم اثبات سهام نسبت به اثبات کار
- حمله برد بلند(long- range attack)در این حمله هکر با ایجاد یک شاخه روی بلاکچین که از اولین بلاک(بلاک جنسیس) شروع می شود و کل زنجیره اصلی شبکه را تحت کنترل خود می گیرد.
- میزان کوین های استیک شده بیشتر در شبکه منجر به افزایش حق رای برای تایید تراکنش ها خواهد شد.
بیشتر بخوانید: قرارداد هوشمند ارز دیجیتال چیست؟
استیکینگ در اثبات سهام
قفل کردن توکن های ارز دیجیتال توسط کاربران در شبکه تحت عنوان اعتبارسنج را استیکینگ (Staking) می گویند. در هر شبکه تعداد سکه هایی که لازم است کاربران به منظور تایید تراکنش ها در شبکه قفل کنند متفاوت است. به طور نمونه در شبکه اتریوم 2 مقدار سکه ها معادل 32 سکه اتریوم است. اعتبارسنجی بلاک ها توسط بیش از یک کاربر انجام می شود و پس از تایید اطلاعات توسط تعداد مشخصی از اعتبارسنج ها بلاک نهایی شده و روی بلاکچین ذخیره می گردد.
اگر کاربران نتوانند مقدار سکه مورد نیاز را برای استیکینگ تامین کنند قادر به شرکت در اعتبارسنجی نخواهند بود. برای اینکه این مشکل حل شود کاربران سکه های خود را به نودهای شبکه می دهند و متناسب با تعداد سکه ها سود حاصل از کارمزد تراکنش های شبکه را دریافت می کنند. در این فرآیند هیچ سکه جدیدی تولید نمی شود.
عمل استیکینگ ارزهای دیجیتال در بسترهای مختلفی امکان پذیر است. در اکثر والت های دیجیتال نظیر تراست والت و صرافی هایی مانند بایننس امکان استیکنیگ فراهم شده است. یکی از نکات مهم در فرآیند استیکینگ شیوه آزادسازی سکه های قفل شده است. در یک سری پلتفرم ها عمل آزادسازی سکه به صورت لحظه ای قابل انجام است. این در حالی است که برای یک سری از پروژه ها مدت زمان آزادسازی سکه ها ممکن است از چند ساعت تا چند روز زمان ببرد.
اهداف اثبات سهام چیست؟
الگوریتم اثبات سهام به عنوان یک روش جایگزین برای الگوریتم اثبات کار به شمار می رود که تا حدودی توانسته است مشکلات مربوط به روش POW را برطرف کند. از جمله اهداف استفاده از الگوریتم اثبات سهام شامل موارد زیر است:
- کاهش نگرانی های زیست محیطی به دلیل استفاده از الگوریتم اجماع اثبات کار
- افزایش مقیاس پذیری شبکه
- کاهش آلودگی ناشی از استخراج بیت کوین
- بالا بردن سرعت تایید تراکنش ها
ارزهایی که از الگوریتم اثبات سهام استفاده می کنند.
از جمله رمزارزهایی که از الگوریتم اثبات سهام استفاده می کنند عبارتند از:
- تزوس
- مینا
- سولانا
- کاردانو
- آلگوراند
برخی از رمزارزها نیز از مشتقات اثبات سهام و ترکیب آنها با دیگر الگوریتم ها استفاده می کنند.
بیشتر بخوانید: آشنایی با مفهوم ارز دیجیتال
امنیت در الگوریتم اثبات سهام چگونه تامین می شود؟
حمله 51 درصدی یکی از مهم ترین خطراتی است که شبکه های بلاکچین را تهدید می کند. اما با توجه به اینکه در الگوریتم اجماع اثبات سهام کاربر برای به دست آوردن بیش از 50 درصد توان اعتبارسنجی شبکه لازم است مالکیت نصف سکه های استیک شده شبکه را داشته باشد عملا چنین اتفاقی غیرممکن است. با این حال در صورت وقوع این اتفاق بیشترین ضرر را کاربر متحمل خواهد شد. زیرا با ثبت تراکنش های اشتباه درون شبکه اعتماد اعضای شبکه از دست رفته و میزان ارزش توکن های آن شبکه به شدت کاهش می یابد. در چنین حالتی کاربری که 50 درصد توکن ها را سهام گذاری کرده است بیشترین ضرر را متحمل می شود.
در الگوریتم اجماع اثبات سهام برای ایجاد بلاک جدید نیاز به حداقل 66 درصد از توکن های شبکه را خواهید داشت. اما برای جلوگیری از فعالیت شبکه کافیست تنها 33 درصد از توکن های شبکه را در اختیار داشته باشید. در چنین حالتی ثبت تراکنش های اشتباه در شبکه فرد را دچار ضرر مالی بیشتری می کند. بنابراین امنیت الگوریتم اجماع اثبات سهام با حمله 51 درصدی و با سهام گذاری تعداد زیادی توکن تهدید نمی شود.
جمع بندی
یکی از الگوریتم های اجماع مورد استفاده در بلاکچین ارزهایی نظیر کاردانو و ایاس اثبات سهام نام دارد. در روش اثبات کار برای استخراج ارزهای دیجیتال از سخت افزارهای کامپیوتری استفاده می شد. اما در روش اثبات سهام با سهام گذاری توکن های بومی شبکه به منظور تایید اعتبار بلاک ها در بلاک چین استفاده می گردد. الگوریتم اثبات کار از مزایای زیادی نسبت به اثبات کار برخوردار است. از جمله آنها می توان کاهش و صرفه جویی در میزان برق مصرفی، عدم نیاز به فرآیند استخراج، مقیاس پذیری و سریع تر شدن شبکه، عدم خروج پول از اکوسیستم ارز های دیجیتال برای خرید سخت افزار را نام برد.