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

بلاک چین ها با هدف انجام تراکنش های مالی به صورت 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 می شود، این است که بلاک چین چطور به این سه هدف دست پیدا می کند؟

پروتکل هایی که برای برآورده کردن این اهداف استفاده می شوند، چطور کار می کنند و چه تفاوتی با هم دارند؟ اگر شما هم به دنبال پاسخ به این سؤالات هستید، در ادامه این مطلب با موضوع تفاوت اثبات کار و اثبات سهام، دو پروتکل رایج در شبکه های بلاک چین همراه ما باشید.

بلاک چین به الگوریتم های اجماع نیاز دارد

احتمالاً می دانید تراکنش هایی که به کمک بلاک چین انجام می شوند، به هیچ واسطه ای نیاز ندارند و تمام جزئیات تراکنش در دفتر کل دیجیتال توزیع شده ثبت می شود. برای اعتبارسنجی و تأیید و انجام تراکنش ها در بلاک چین، به نودها نیاز است. نودها با استفاده از قوانینی که در الگوریتم اجماع تعیین شده اند، اعتبارسنجی را انجام می دهند.

از آنجا که Proof of Work (PoW) و Proof of Stake (PoS) دو الگوریتم اجماع رایج در دنیای بلاک چین هستند، شرکت ها در انتخاب بهترین گزینه از میان آن ها با مشکل رو به رو می شوند. هر دوی آن ها برای کنترل فرایند تأیید تراکنش کاربران و افزودن آن ها به دفتر کل عمومی استفاده می شوند، اما تفاوت هایی نیز با هم دارند که آگاهی از آن ها به انتخاب صحیح از میان این دو الگوریتم کمک شایانی می کند؛ 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 به عنوان الگوریتم اجماع به رسمیت در بلاک چین شناخته شده است؛ به همین دلیل برخی PoW را مکانیسم اجماع اصلی در بلاک چین در نظر می گیرند. پروتکل Proof of Work مطمئن ترین رویکرد برای دستیابی به اجماع بلاک چین معرفی شده است.

این الگوریتم برای دستیابی به تمرکززدایی و در عین حال حذف واسطه ها و اعتبارسنجی معاملات به بلاک چین کمک کرد. با وجود این، مسئلة مقیاس پذیری، چالش موجود در پروتکل اثبات کار است. الگوریتم اجماع اثبات کار، ماینرها را ملزم می کند تا معادله ای رمزنگاری شده را برای اعتبارسنجی یک تراکنش خاص حل کنند.

برای درک بهتر این موضوع می توانید حل این معادله را مانند یک مسابقه در نظر بگیرید، اولین ماینری که موفق به حل معادله شود، پاداش شبکه را دریافت می کند. توجه به این نکته مهم است که معادله های مربوط به اجماع PoW بسیار پیچیده هستند و ماینرها برای حل این معادلات، به منابع محاسباتی بسیار پیچیده ای 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 آن ها برای حل معادلات وجود ندارد.

دوره اختصاصی

دوره نخبگان، استاد تمامی در ترید

دوره آموزشی از صفر تا سطح پیشرفته در ترید که با هدف “استاد تمامی ترید” طراحی شده است

دریافت اطلاعات بیشتر

در مقابل، پروتکل PoS بر تعیین مشارکت براساس میزان مالکیت ارز دیجیتال تمرکز دارد؛ بنابراین می توان گفت در پروتکل اثبات سهام، قدرت محاسباتی با قدرت ارزی جایگزین شده است؛ از این رو توانایی نودها برای اعتبارسنجی تراکنش ها 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 اعتبارسنج ها را به طور تصادفی با توجه به میزان استیک آن ها در شبکه انتخاب می کند. اعتبارسنج ها هیچ نوع پاداشی برای اعتبارسنجی بلوک ها دریافت نمی کنند و تنها کارمزد تراکنش یا کارمزد شبکه را دریافت می کنند. اعتباردهنده مسئولیت اعتبارسنجی معاملات در بلوک، امضای آن ها و پیشنهاد بلوک برای اعتبارسنجی را بر عهده می گیرد.

تفاوت اثبات کار و اثبات سهام چیست؟

حال که به طور مختصر با پروتکل اثبات سهام و اثبات کار آشنا شدید، می توان به طور 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. بی شک الگوریتم Proof of Work یکی از قدیمی ترین الگوریتم های اجماع است. PoW شامل مجموعه ای از تراکنش ها در یک mempool است و ماینرها باید اعتبار تراکنش ها را با حل یک معادله رمزنگاری بررسی کنند.

الگوریتم های Proof of Stake یا PoS بر حل پازل های ریاضی متکی نیستند. این الگوریتم اعتبارسنج ها را به طور تصادفی با توجه به سهم استیک آن ها در شبکه انتخاب می کند. در این الگوریتم، استخراج هیچ معنایی ندارد و هیچ ارزی با روش استخراج به وجود نمی آید.

2- میزان مصرف انرژی

تفاوت در میزان مصرف انرژی، یکی دیگر از تفاوت های اثبات کار و اثبات سهام است. در الگوریتم اثبات کار، تنها یک نود می تواند با قدرت و سرعت بیشتر، جزئیات تراکنش ها را وارد دفتر کل کرده و آن را به روز 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 به کمک ماشین های سخت افزاری تخصصی ASIC انجام می شود که مصرف انرژی زیادی دارند. در حال حاضر مصرف انرژی بیت کوین به تنهایی و بدون احتساب سایر شبکه های 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 می گرفت! به گفته محققان دانشگاه کمبریج، مصرف انرژی سالانه BTC به حدود 121 تراوات ساعت (TWh) می رسد. براساس این گزارش، 39 درصد از کل انرژی مصرفی هشینگ از انرژی های تجدیدپذیر حاصل می شود.

اما در الگوریتم اثبات سهام، نیاز به سخت افزارهای قدرتمند و با مصرف انرژی بالا از بین رفته است. در شبکه های PoS، هیچ رقابتی براساس مصرف انرژی برای ایجاد یک بلوک جدید وجود ندارد. با این حال، ماینرها در PoS باید همیشه سیستم ها و اتصال اینترنت خود را فعال نگه دارند که البته انرژی زیادی مصرف می کند. در مقایسه با PoW، بلاک چین هایی که از الگوریتم PoS استفاده می کنند، به انرژی بسیار کمتری نیاز دارند.

3- میزان مشارکت در شبکه

کاربرانی که قصد ورود به شبکه هایی را دارند که از الگویتم اثبات کار استفاده می کنند، قبل از هر چیز به سرمایه کلانی برای خرید سخت افزار استخراج بسیار گران قیمت نیاز دارند. هرچه سرمایه گذاری بیشتر باشد، شانس ایجاد بلوک جدید بیشتر است؛ بنابراین می توان گفت کسانی که پیش از این برای خرید تجهیزات استخراج قدرتمند اقدام کرده اند یا شانس خرید فناوری های جدید و نسخه های به روزشده ASIC یا GPU را داشته، شانس بیشتری برای استخراج در شبکه های PoW دارند.

اما در شبکه های مبتنی بر در PoS همه کاربرانی که توکنی خاص دارند، می توانند در یک الگوریتم اجماع شرکت کنند؛ درنتیجه در چنین شبکه هایی با موانع و محدودیت های کمتر هر کاربری می تواند اعتباردهنده یا تولیدکننده بلوک باشد. پروژه هایی که از استخرهای استیکینگ مانند Cardano یا Polkadot استفاده می کنند، به کاربران کمک می کنند تا به سادگی توکن های خود را به برخی استخرها یا اعتبارسنج هایی با عملکرد خوب واگذار کنند.

شرایط ورود به استخرها یا واگذاری سرمایه به اعتباردهنده ها در شبکه های PoS به گونه ای است که کاربران باید تعداد مشخصی توکن داشته باشند و آن ها را برای مدتی به عنوان سهام در شبکه قرار دهند.

4- امنیت الگوریتم

امنیت مهم ترین دغدغه در بلاک چین های مختلف است. در شبکه بلاک چین هایی که مبتنی بر PoW کار می کنند، اگر فورک اتفاق بیفتد، ماینرها باید روی بلاک چین قدیمی کار کنند یا به بلاک چین جدید و تغییریافته انتقال یابند. ایجاد فورک های مختلف، یک ضرر اقتصادی بزرگ است؛ زیرا موجب گسستگی زیادی در شبکه و جامعه می شود، اما در پروتکل اثبات سهام، هیچ محدودیتی برای اعتبارسنج ها وجود ندارد و شرکت کنندگان برای اعتبارسنجی تراکنش ها 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 مناسب تر است؟ در اجماع PoW، پاداش بلاک به صورت توکن جدیدی است که به ازای تأیید و ایجاد هر بلاک به ماینر تعلق می گیرد، اما در پروتکل اثبات سهام، پاداش به شکل کارمزد تراکنش یا کارمزد شبکه به اعتبارسنج ها تعلق می گیرد که در شبکه های مختلف متفاوت است.

در شبکه بیت کوین، ماینرها به ازای هر بلوک استخراج شده پاداش دریافت می کنند. این پاداش شامل کارمزد تراکنش و هزینه ثابت برای یک بلوک جدید است. این مقدار هر 4 سال یک بار پس از استخراج تعداد معینی از بلاک ها در رویدادی به نام هالوینگ به نصف کاهش می یابد.

با برگزاری این رویداد، میزان عرضه بیت کوین به مرور زمان کاهش می یابد؛ درنتیجه نصف شدن تعداد ارزهای دیجیتال که به عنوان پاداش به کاربران داده می شود، یا قیمت بیت کوین دو برابر شده یا کارمزد تراکنش ها افزایش می یابد؛ در غیر این صورت، ماینرها هیچ سودی از استخراج دریافت نخواهند کرد و به ناچار از شبکه خارج می شوند.

آیا الگوریتم PoS جایگزین PoW خواهد شد؟

تاریخچه الگوریتم PoW به سال 2008 بازمی گردد؛ یعنی زمانی که ساتوشی ناکاموتو وایت پیپر بیت کوین را منتشر کرد. PoW توسط بسیاری از بلاک چین ها پذیرفته شد؛ زیرا شبکه را در برابر حملات مختلف از جمله حمله DOS محافظت می کند. الگوریتم PoS در سال 2012 توسط ارز دیجیتال Peercoin به عنوان نسخه ای بهبودیافته از الگوریتم PoW معرفی شد. از آن زمان، فناوری الگوریتم PoS بارها و بارها توسط محققان و توسعه دهندگان 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 چین های رمزنگاری PoS اجرا شوند. اگر الگوریتمی بتواند چالش سه گانه بلاک چین، یعنی مقیاس پذیری، امنیت و تمرکززدایی را حل کند، می تواند جایگزین مناسبی برای الگوریتم PoW باشد که در زمینه مقیاس پذیری چالش های زیادی دارد. در حال حاضر شبکه هایی که از الگوریتم PoS استفاده می کنند، توانایی انجام تعداد بیشتری تراکتش در ثانیه را دارند.

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

نتیجه گیری

در این مطلب به مهم ترین تفاوت های اثبات کار و اثبات سهام اشاره خواهیم کرد. با این حال اظهارنظر درباره اینکه آیا الگوریتم اثبات سهام جایگزین اثبات کار می شود یا نه، بسیار زود است. مدت زمان زیادی از عرضه الگوریتم PoS نمی گذرد و به نظر می رسد این فناوری هنوز پتانسیل بهبود دارد.

Proof of Work به منزله یک مکانیسم اجماع سنتی در پلتفرم های بلاک چین قابل توجهی مانند اتریوم پذیرفته شده است. از سوی دیگر بسیاری از برنامه های فعلی اتریوم در حال استفاده از الگوریتم PoS هستند و به نظر می رسد میزان پذیرش این الگوریتم در آینده بیشتر هم خواهد شد.