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.
