شاید به تازگی از ایده جدید اتریوم مبنی بر تغییر روش تولید کوین از اثبات انجام کار (PoW) به اثبات سهام (PoS) شنیده باشید. در این مقاله با تفاوت های اصلی این دو روش و چگونگی فرایند اثبات سهام کاملا آشنا خواهید شد. با ارز دجیتال همراه باشید.

اثبات انجام کار (Proof of Work) چیست؟

اول از همه، با مفاهیم اولیه شروع می‌کنیم.

اثبات کار در شبکه ارزهای دیجیتال با بلاک چین جدا،‌ مانند بیت کوین،‌ اتریوم، لایت کوین و … یک پروتکل امنیتی است که با هدف بازدارنگی از حملات سایبری مانند حملات دیداس طراحی شده است. در این حملات که یک یا چند کامپیوتر اصلی مورد تهاجم قرار می‌گیرند، با ارسال درخواست های تقلبی و حملات گسترده، شبکه از دسترس خارج می شود. طبق این پروتکل ماینرها با در اختیار قراردادن کامپیوتر خود برای شبکه، نسبت به انجام کاری که انجام می دهند کوین جدید استخراج می شود و به ماینرها تعلق می گیرد.

مفهوم اثبات انجام کار حتی قبل از بیت کوین هم مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما ساتوشی ناکاموتو ناشناس از این تکنیک در ارز دیجیتال انقلابی خود استفاده کرد که باعث تغییر شکل روش های معمالات سنتی شد.

اعتماد زدایی و توافق توزیع شده چیست؟

در سیستم اجماع یافته و به اصطلاح «trustless»، خدمات روی آن سرویس به صورت خودکار و بدون نیاز به واسطه های شخص ثالث،‌در اختیار شما قرارداده می‌شود. مثلا در این سیستم ها اگر قصد ارسال یا دریافت پول را داشته باشید، می توانید بدون نیاز به واسطه ها این کار را به سادگی انجام دهید.

در روش های سنتی پرداخت،‌ برای ارسال پول باید به شرکت های واسطه مثل بانک ها، ویزا، مسترکارت، پی‌پال و … اعتماد کنید.این واسطه ها اطلاعات خصوصی شما را ثبت می کنند و به تمام مبالغ و دارایی شما دسترسی دارند.

برای درک بهتر به عنوان مثال اگر در سیستم سنتی، علی قصد ارسال 100 دلار پول را به رضا داشته باشد، هر دو مجبورند برای این انتقال به یک نهاد واسطه اعتماد کنند.

در بیت کوین و سایر ارزهای بلاک چینی هر کس دارای یک کپی از دفترکل بلاک چین است، بنابراین لازم نیست که به کسی اعتماد شود، زیرا اطلاعات توسط رای اکثریت شبکه تایید می شود.

برای درک بهتر بلاک چین به مقاله «بلاک چین چیست؟» مراجعه کنید و یا ویدیوی فارسی زیر را با دقت مشاهده کنید :

اثبات کار و استخراج

اثبات کار یک فرایند است که طی آن افرادی به نام ماینر یا استخراج کننده کامپیوترهای خود را برای حل مسائل ریاضی در اختیار شبکه قرار می دهند و نسبت به فعالیت خود کوین جدید استخراج شده به آن ها تعلق می گیرد. به منظور جلوگیری از ماین شدن همه کوین ها در مدت کوتاه، پروتکل ارزها معمولا به نوعی طراحی می شوند که به صورت خودکار سختی محاسبات بیشتر و بیشتر شود.

استخراج دو هدف کلی را دنبال می‌کند :

برای تأیید صحیح بودن یک تراکنش، یا به نوعی جلوگیری از «دوبار خرج کردن» در تراکنش.

برای ایجاد ارزهای دیجیتال جدید با پاداش معدنچیان برای انجام کار قبلی.

وقتی قصد ارسال یک تراکنش را دارید، در پشت صحنه، اتفاقات زیر رخ می‌دهد :

تراکنش ها در چیزهایی به نام بلاک دسته بندی می شوند.

ماینرها تراکنش های درون بلاک را بررسی و در صورت صحیح بودن،‌ تایید می‌کنند.

برای انجام این کار، کامپیوترهای ماینر باید یک سری معادلات ریاضی را حل کنند.

به اولین ماینر که معادله بلاک را حل کند،‌پاداش داده می ‌شود. این پاداش به مرور زمان برای حفظ شبکه تغییر می کند. مثلا تا سال 2014 ،‌این پاداش 25 بیت کوین بود و اکنون که در حال نگارش این مقاله هستیم، 12?5 بیت کوین.

معاملات تأیید شده در بلاک چین عمومی ذخیره می‌شوند.

این “معادلات ریاضی” یک ویژگی کلیدی دارد: نامتقارن بودن. در حقیقت، کار استخراج یا همان معادلات ریاضی آرام آرام سخت تر و سخت تر می شود.

تمام ماینرها برای حل زوتر معادلات یک بلاک، همواره با یکدیگر در حال رقابت هستند. وقتی یک ماینر در نهایت راه حل مناسب را پیدا می کند، بلافاصله آن را به تمام شبکه اعلام می‌کند و توسط پروتکل به او پاداش داده خواهد شد.

از لحاظ فنی، فرایند استخراج به صورت هش معکوس است : برای ایجاد هش های مختلف از دیتاهای یکسان، شبکه بیت کوین و سایر ارزهای مبتنی بر اثبات کار از نانس ها (nonces) استفاده می‌کنند. نانس یک رشته تصادفی است که برای ایجاد هش های مختلف به داده اضافه می‌شود. تغییر نانس، هش را به طور کلی تغییر می‌دهد.

اکنون توسعه دهندگان اتریوم قصد دارند که به منظور استخراج منصفانه تر، اثبات کار را با اثبات سهام جایگزین کنند.

اثبات سهام چیست؟

اثبات سهام راه متفاوتی برای اعتبارسنجی تراکنش ها با استفاده از توافق جمعی است.

این هم یک الگوریتم است. هدف آن با اثبات کار مشابه و نحوه انجام آن کاملا متفاوت است.

ایده اثبات سهام برای اولین بار در سال 2011 در انجمن جهانی بیت کوین تاک مطرح شد. در سال 2012، برای اولین بار در ارز Peercoin از آن استفاده شد و بعد از آن ارزهای دیگری مثل Nxt و Blackcoin از این شیوه بهره بردند.

بر خلاف الگوریتم اثبات کار، که در آن ماینرها با حل مسائل ریاضی پاداش می گیرند، در اثبات سهام ماینر یک بلاک به طور قطعی انتخاب می شود و هر کسی نسبت به دارایی خود از آن ارز در نگهداری شبکه شریک می‌شود.

بدون پاداش بلاک

در این روش تمام واحدهای ارز مورد نظر از قبل استخراج شده است و تعداد آن هرگز تغییر نمی‌کند.
این بدان معنی است که در سیستم PoS هیچ پاداشی وجود ندارد، بنابراین ماینرها کارمزدهای شبکه را کسب می کنند.

به همین دلیل، در سیستم اثبات کار به ماینرها فورجر(Forger) هم می گویند.

چرا اتریوم می خواهد از اثبات سهام استفاده کند؟

جامعه ی توسعه دهندگان اتریوم و خالق آن، ویتالیک بوترین، قصد دارند برای تغییر الگوریتم از اثبات کار به اثبات سهام، یک هاردفورک ارائه دهند.

اما علت این تغییر چیست؟

در یک توافق توزیع شده بر اساس اثبات کار، ماینرها نیاز به انرژی زیادی دارند. با برقی که برای استخراج یک تراکنش بیت کوین استفاده می شود، می توان چند ساعت برق یک خانه را تامین کرد.

و این هزینه های انرژی که با ارزهای سنتی پرداخت می شود ،منجر به فشار ثابت بر ارزش ارزهای دیجیتال است.

اخیر در تحقیقی که توسط کارشناسان حوزه انرژی انجام شده، با همین روند تا سال 2020 میزان برق مصرفی تراکنش های بیت کوین با برق مصرفی مردم دانمارک برابر خواهد شد.
به همین دلیل این روش هم از نظر انرژی و هم از نظر زیست محیطی بسیار کارآمد تر است.

همچنین پاداش ایجاد یک بلاک جدید متفاوت است:در اثبات کار، ماینر ممکن است ارزهای دیجیتالی را که قبلا صاحب آن نبوده است را استخراج کند. معدنچی ممکن است به طور بالقوه هیچ یک از ارزهای دیجیتالی که معدن دارد، داشته باشد.

در اثبات سهام، ماینرها یا همان فورجرها از همان ارزی که مالکش هستند استخراج می کنند.

فورجرها چگونه انتخاب می‌شوند؟

اگر Casper (پروتکل اجماعی یافته اثبات سهام) اجرا شود، به صورت یک استخر استخراج فعالیت می کند. کاربران می توانند به عنوان فورجر به آن بپیوندند. این فرایند از طریق تابع فراخوانی قرارداد Casper و ارسال اتر یا کوینی که روی اتریوم است اجرا می‌شود. هر کسی با هر مقدار اتریومی که دارد می تواند به این شبکه بپیوندد.

پاداش هر اعتبارسنجی حدود 2 الی 15 درصد از سرمایه برآورد شده است اما هنوز تایید شده نیست.

یک سیستم امن تر؟

هر سیستم کامپیوتری باید از احتمال حملات هکرها در امان باشد،‌مخصوصا اگر این سیستم مرتبط با خدمات پولی باشد.

بنابراین، سوال اصلی این است: آیا اثبات سهام امن تر از اثبات کار است؟

کارشناسان در مورد آن نگران هستند و در میان توسعه دهندگان شک و تردید وجود دارد.

با استفاده از سیستم اثبات کار، با وجود مشکلات فراوان، واقعا امنیت تضمین شده است. در حقیقت، برنامه ریزی حمله به شبکه اثبات کار بسیار گزاف است و برای سرقت کوین ها نیاز به سرمایه ای بیشتر از ارزش کل ارزها است.

در شبکه اثبات سهام، حمله سایبری می تواند بسیار ارزان تر تمام شود و نحوه انجام آن ساده تر است.

برای حل این مسئله، بوترین پروتکل Casper را ایجاد کرد که در آن افراد مشکل ساز حذف می‌شوند.

نتیجه‌گیری

با بهرمندی از اثبت سهام، ماینرها مجبور نیستند از قدرت کامپیوترهای خود استفاده کنند، زیرا تنها عوامل موثر بر شانس آن ها، تعداد کوین هایشان است.

بنابراین مزایای تغییر فرایند از اثبات کار به اثبات سهام :

اول ) ذخیره انرژی

دوم ) یک شبکه امن تر: اگر هکر بخواهد 51? از کل سکه ها را خریداری کند، به صورت خودکار و کاملا طبیعی، قیمت سریعا افزایش پیدا می کند و نمی توان این کار را انجام داد.

به این ترتیب، CASPER یک پروتکل سپرده گذاری امن است که به یک سیستم اجماع اقتصادی متکی است. نودها (یا اعتبار سنجان) باید ارزها را به شبکه پرداخت کنند تا بخشی از اجماع در ایجاد بلاک ها باشند. پروتکل Casper نسبت به سرمایه موجود به ماینر یا فورجر پاداش می‌دهد. اگر یک اعتبار سنج،  بلاک “نامعتبر” ایجاد کند، سرمایه اش از دسترسش خارج خواهد شد.