اثبات کار در مقابل اثبات سهام: مزیت ها و تفاوت ها
اگرچه تاریخچه تراکنش های بیت کوین (BTC) به طور ایمن با استفاده از اثبات کار (PoW) ترتیب داده شده است، اما برق زیادی مصرف می کند و تعداد تراکنش هایی که می تواند در آن واحد انجام دهد محدود است. در نتیجه، مکانیسم های اجماع جدیدی با تمرکز بر روش کم مصرف انرژی پدیدار شدهاند که مدل اثبات سهام (PoS) یکی از برجسته ترین آنها است. این مکانیسم های اجماع شبکه های کامپیوتری را قادر میسازد تا در عین ایمن ماندن با یکدیگر همکاری کنند.
شبکه های بلاک چین برای اینکه بتوانند به طور موثر عمل کنند باید چندین مشکل را حل کنند. به عنوان مثال، بدون وجود یک مرجع مرکزی مانند بانکها یا فینتکها (مثلاً پی پال) در وسط، شبکه های ارزهای دیجیتال غیرمتمرکز باید اطمینان حاصل کنند که هیچ یک از طرفین در یک شبکه پول یکسان را چندین بار خرج نمیکنند. علاوه بر این، مکانیسم توافق از خارج شدن شبکه از طریق یک هارد فورک جلوگیری می کند.
با این حال، در یک سازمان متمرکز مانند یک بانک، هیئت تصمیم گیرندگان یا تنظیم کننده ها چنین فعالیت هایی را کنترل می کنند. در حالی که رمزارز مبتنی بر یک جامعه است، بنابراین بلاک چین باید برای تأیید تراکنش ها و بلاک ها به اجماع برسد.
اثبات کار و اثبات سهام دو مکانیسم اصلی اجماع هستند که در حال حاضر توسط پروژه های مالی غیرمتمرکز (DeFi) برای به دست آوردن اجماع رمزنگاری در شبکه های ارزهای دیجیتال مورد استفاده قرار میگیرند. هنگامی که ساتوشی ناکاموتو در حال ایجاد بیت کوین (اولین ارز رمزنگاری شده) بود، آنها باید ابزاری برای تأیید تراکنش ها بدون دخالت شخص ثالث پیدا می کردند. برای رسیدن به این هدف، آنها از یک مکانیسم توافقی به نام اثبات کار استفاده کردند تا به شبکه ها اجازه دهد درباره اینکه کدام تراکنش ها معتبر هستند، توافق کنند.
برعکس، اثبات سهام (PoS) یک روش اجماع مدرن است که پروژه های DeFi و ارزهای دیجیتال جدیدتر را تقویت میکند. برخی از پروژه ها بلافاصله با PoS شروع می شوند یا در حال انتقال به PoS از PoW هستند. با این حال، ساختن یک شبکه اجماع PoS فوراً یک مسئله مهم فناوری است و به سادگی استفاده از PoW برای به دست آوردن اجماع شبکه نیست.
بیشتر بخوانید: ادغام اتریوم: ۵ تصور غلط در مورد آپدیت اتریوم
اثبات کار چیست؟
اثبات کار برای اولین بار در سال ۱۹۹۳ برای مبارزه با ایمیل های اسپم در شبکه و حملات انکار سرویس ارائه شد. مفهوم PoW سپس توسط ساتوشی ناکاموتو برای اعتبارسنجی بلوک های جدید در شبکه بیت کوین در سال ۲۰۰۸ رایج شد.
PoW بر اساس ظرفیت کاربران شبکه برای اثبات انجام یک کار محاسباتی است. برای پاسخ به یک معادله ریاضی، مقداری توان محاسباتی که به عنوان گره شناخته میشود، استفاده میشود و هنگامی که معادله حل شد، یک بلوک جدید در زنجیره اعتبارسنجی میشود. گره هر وسیله فیزیکی مانند رایانه شخصی است که می تواند داده ها را در شبکه ای از ابزارهای دیگر دریافت، ارسال یا ارسال کند.
حلکنندهای که سریعترین پاسخ به یک پازل ریاضی را میدهد، یک پیوند رمزنگاری بین بلوک های فعلی و قبلی ایجاد میکند و مقداری سکه رمزنگاری تازه ضرب شده به دست میآورد. این فرآیند به عنوان ماینینگ و حل کننده ها به عنوان ماینر شناخته می شوند. از طریق تلاش های مشترک آنها است که یک بلاک چین برای همه طرف های درگیر ایمن نگه داشته می شود. علاوه بر این، کار محاسباتی حل این معما خود اثبات کار نامیده می شود.
PoW چگونه کار می کند؟
بلاک چین سیستمی است که از مجموعه ای از بلوک ها تشکیل شده است که به ترتیب زمانی بر اساس یک ترتیب تراکنش به نام سفارش بلاک چین مرتب شده اند. بلوک پیدایش یا بلوک صفر، اولین بلوک در بلاک چین PoW است که در نرم افزار کدگذاری شده است. این بلوک، طبق تعریف، به بلوک قبلی اشاره نمی کند. بلوک های بعدی که در بلاک چین آپلود میشوند همیشه به بلوک های قبلی بازمیگردند و حاوی یک نسخه کامل و به روز شده دفتر کل هستند.
از طریق یک مسابقه رقابتی که در آن برخی از شرکت کنندگان یا ماینرها تشویق میشوند تا منابع محاسباتی را برای ارسال بلوک های قانونی و متناسب با مقررات شبکه صرف کنند، الگوریتم های PoW انتخاب میکنند که چه کسی میتواند دفتر کل را با ورودی های جدید اصلاح کند. دفتر کل همه تراکنش ها را پیگیری می کند و آنها را در بلوک های متوالی سازماندهی می کند تا هیچ کاربری نتواند وجوه خود را دو بار خرج کند. برای جلوگیری از دستکاری، دفتر کل توزیع می شود و به سایر کاربران امکان می دهد نسخه تغییر یافته را به سرعت رد کنند.
در عمل، کاربران دستکاری را با استفاده از هش ها شناسایی می کنند، که رشته های طولانی اعداد هستند که به عنوان اثبات کار عمل می کنند. تابع هش یک تابع یک طرفه است، به این معنی که فقط میتوان از آن برای بررسی اینکه دادههایی که هش ایجاد کردهاند با دادههای اصلی مطابقت دارند استفاده کرد.
پس از آن، گره ها تراکنش ها را تأیید میکنند، از خرج مضاعف جلوگیری میکنند و تصمیم میگیرند که آیا بلوکهای پیشنهادی باید به زنجیره اضافه شوند یا خیر. انجام دوبار پرداخت با واحد پولی برای فریب گیرنده آن وجوه به عنوان خرج مضاعف شناخته می شود. هزینه های مضاعف می تواند شبکه را ویران کند و یکی از با ارزش ترین ویژگی های آن را از بین ببرد: تغییر ناپذیری، تمرکززدایی وبدون اعتمادی.
اثبات کار، هزینه مضاعف را بسیار دشوار می کند، زیرا تغییر هر بخشی از بلاک چین مستلزم استخراج مجدد همه بلوک های بعدی است. از آنجایی که ماشین آلات و توان لازم برای اجرای توابع هش گران هستند، امکان انحصار ظرفیت پردازش شبکه را برای کاربران غیرممکن می کند.
علاوه بر این، برای ایجاد اجماع و ایمن سازی مشروعیت تراکنش های ثبت شده در بلاک چین، یک پروتکل PoW قدرت محاسباتی را با رمزنگاری ترکیب می کند.
ماینرها برای ایجاد پاسخ صحیح به مسائل ریاضی در طول فرآیند هش برای تولید بلوک های جدید با یکدیگر رقابت می کنند. ماینرها با حدس زدن یک هش که رشته ای از اعداد شبه تصادفی است به این امر دست می یابند. هش رمزنگاری (به عنوان مثال، SHA-256) نوعی امضای متن یا فایل داده است. برای یک متن، SHA-256 یک امضای تقریباً منحصر به فرد ۲۵۶ بیتی (۳۲ بایتی) ارائه می دهد.
هنگامی که با داده های موجود در بلوک همراه می شود و از طریق یک تابع هش پردازش می شود، هش باید نتیجه ای ایجاد کند که الزامات بیان شده پروتکل را برآورده کند.
ماینرهایی که هش را بردند، سپس آن را به شبکه پخش کردند و به ماینرهای دیگر اجازه دادند تا بررسی کنند که آیا پاسخ درست است یا خیر. اگر پاسخ دقیق باشد، بلاک به بلاک چین اضافه می شود و ماینر پاداش بلاک را دریافت می کند. به عنوان مثال، پاداش بلاک فعلی برای استخراج بیت کوین ۶.۲۵ بیت کوین است.
مزایا و معایب PoW
در PoW، ماینرها برای حل پازل های پیچیده ریاضی و پردازش یک بلوک در شبکه باید پول زیادی برای برق بپردازند. از الکتریسیته برای تامین انرژی ماشین هایی استفاده میشود که دارایی های دیجیتالی را از طریق فرآیند تأیید تراکنشها تولید میکنند که استخراج نامیده میشود. علاوه بر این، هزینه انرژی برای امنیت شبکه بسیار مهم است، زیرا به آن اجازه می دهد تا رکورد دقیق تراکنش ها را حفظ کند و به یک سیاست پولی مشخص و معتبر پایبند باشد.
علاوه بر این، شبکه امن نگه داشته میشود، زیرا کلاهبرداری از زنجیره به یک عامل مخرب نیاز دارد که ۵۱ درصد از قدرت محاسباتی شبکه را در اختیار بگیرد. اگر یک بلاک چین در یک سیستم اثبات کار فورک شود، ماینرها باید انتخاب کنند که آیا به شبکه بلاک چین فورک شده جدیدتر منتقل شوند یا به پشتیبانی از بلاک چین اصلی ادامه دهند.
یک ماینر باید منابع محاسباتی خود را بین دو طرف فورک تقسیم کند تا از هر دو بلاک چین پشتیبانی کند. در نتیجه، از طریق یک انگیزه اقتصادی، سیستم های اثبات کار به طور طبیعی از فورک دائمی جلوگیری میکنند و از ماینرها میخواهد طرفی را انتخاب کنند که نمیخواهد به شبکه آسیب برساند. از سوی دیگر، اگر در برابر یک حمله ۵۱ درصد آسیبپذیر هستید یا اگر در مهمترین دارنده سکه برای هیچ الگوریتم هش قابل تعویض نیستید، افراد روی یک سکه بزرگتر ممکن است سختافزار خود را علیه شما بردارند و شما را بیرون کنند. دیگر نمی تواند انگیزه ای کسب کند.
این ویژگیها به تئوری بازی کمک میکنند، که در آن ماینرها باید استراتژیک عمل کنند تا بازده سرمایهگذاری خود را بهینه کنند. مردم، مانند حالت های عقلانیت محدود، همیشه ساده ترین راه حل را انتخاب می کنند. حرکت به زنجیره جدیدتر کار را دشوارتر می کند. بنابراین، نظریه بازی به انحصارطلبی ها کمک می کند تا از فساد داخلی اجتناب کنند و تصمیمات منطقی بگیرند.
علیرغم مزایای فوق، PoW می تواند از نظر استفاده از منابع بسیار پرهزینه و ناکارآمد باشد. ماینرها باید با مخارج مختلفی از جمله آخرین تجهیزاتی که به سرعت فرسوده می شوند، کنار بیایند. ماینینگ تمایل به تولید گرمای زیادی دارد و بسته به محل ماینرها، می تواند الکتریسیته گزافی تولید کند. علاوه بر این، کارمزد تراکنش های سیستم با بارگذاری بیش از حد شبکه افزایش می یابد.
بیشتر بخوانید: ادغام اتریوم ماینرها و استخرهای ماینینگ را وادار به یک انتخاب میکند
اثبات سهام چیست؟
در سال ۲۰۱۱، رویکرد جدیدی در فروم Bitcointalk برای رسیدگی به ناکارآمدی مکانیسم اجماع PoW و کاهش میزان منابع محاسباتی مورد نیاز برای اجرای شبکه بلاک چین پیشنهاد شد. این مفهوم به جای انجام کار ملموس، مبتنی بر وجود یک سهم قابل تایید در اکوسیستم است.
به بیان دیگر، برای اعتبارسنجی تراکنشها در شبکه کریپتو، کاربر فقط باید نشان دهد که دارای مقدار خاصی از توکنهای ارز دیجیتال است که بومی زنجیره بلوک هستند. این نوع مکانیسم اجماع که توسط شبکه های بلاک چین برای دستیابی به اجماع توزیع شده استفاده می شود، مکانیسم اجماع اثبات سهام نامیده می شود.
به عنوان مثال، ماینرA (۳۰ سکه)، ماینرB (50 سکه) ، ماینرC (۷۵ سکه) و ماینرD (۱۵ سکه) استیک میکند ماینر C برای نوشتن و اعتبارسنجی بلوک زیر در این مورد اولویت دارد. برخلاف پاداش بلاک در اثبات کار، ماینر C کارمزد تراکنش، یعنی کارمزد شبکه را دریافت می کند.
PoS چگونه کار می کند؟
بلوک پیدایش بلوک اولیه در بلاک چین PoS است که در برنامه نیز کدگذاری شده است. بلوکهای بعدی که در بلاک چین آپلود میشوند همیشه به بلوکهای قبلی برمیگردند و حاوی یک نسخه کامل و بهروز شده دفتر کل هستند.
در شبکه PoS، ماینرها برای حق اضافه کردن بلاک ها رقابت نمی کنند. بهجای استخراج، بلوکها اغلب بهعنوان «minted» یا «forged» شناخته میشوند.
بلاک چین های PoS، بر خلاف بلاک چین های PoW، محدودیتی برای اینکه چه کسی می تواند بلاک ها را بر اساس مصرف انرژی پیشنهاد کند، ندارد. علیرغم نیازهای انرژی بالای بلاک چین های PoW، مکانیسم های اجماع جدید مانند اثبات سهام نیاز به استخراج را از بین می برد.
سیستم اثبات سهام دارای چندین مزیت نسبت به طرح اثبات کار است، از جمله بهره وری انرژی بیشتر زیرا بلوک های استخراج انرژی زیادی مصرف نمی کنند. علاوه بر این، برای ایجاد بلوک های جدید نیازی به فناوری پیشرفته ندارید. اثبات سهام منجر به این می شود که شبکه گره های بیشتری داشته باشد.
گره های بیشتر در یک شبکه به توسعه هنجارهای حاکمیتی کمک میکنند که مصونیت قوی تری در برابر تمرکز ایجاد میکنند. در سیستمهای PoS، این امر با درجه بالاتری از استقلال سخت افزاری امکانپذیر است. در نتیجه، اثبات سهام اغلب به عنوان الگوریتم اجماع کمترین احتمال منجر به متمرکز شدن شبکه دیده می شود.
کاربرانی که میخواهند در فرآیند افزودن بلاکها به بلاک چین PoS در نظر گرفته شوند، باید مقدار مشخصی از ارز دیجیتال شبکه را در یک قرار داد منحصر به فرد به اشتراک بگذارند یا قفل کنند. شانس آنها برای انتخاب به عنوان تولیدکننده بلوک بعدی با توجه به مقدار دارایی های رمزنگاری شده تعیین میشود. اگر کاربران بدخواهانه عمل کنند، ممکن است در نتیجه اقدامات خود، سهام خود را از دست بدهند.
PoS ممکن است شامل عناصر تعیین کننده دیگری باشد که همیشه به نفع ثروتمندترین گره ها نیست، از جمله مدت زمانی که یک گره پول خود را به اشتراک گذاشته است، و همچنین تصادفی سازی خالص. پاداش بلاک در PoS به کارمزد شبکه ای اشاره دارد که توسط زنجیره بلوکی به شخصی که یک بلوک معتبر ارسال می کند، مشابه مکانیسم PoW، اعطا می شود.
در PoS، انتخاب بلوک بر اساس مالکیت سکه است. بنابراین، خدمات استیکینگ توسط صرافی ها ارائه میشود که به کاربران اجازه میدهد در ازای دریافت پاداش های ثابتتر، ارزهای دیجیتال را از طرف خود به اشتراک بگذارند. چندین ذینفع می توانند به یک استخر سهام بپیوندند تا منابع محاسباتی خود را جمع کنند و شانس خود را برای دریافت پاداش به حداکثر برسانند. به عبارت دیگر، آنها قدرت سهام خود را در حین تأیید و اعتبارسنجی بلوک های جدید جمع می کنند تا شانس خود را برای دریافت پاداش بلوک به حداکثر برسانند
مزایا و معایب PoS
موضوع اتلاف زیاد منابع انرژی در PoS مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، سیستمهای مبتنی بر PoS بسیار مقیاسپذیرتر از سیستمهای مبتنی بر PoW هستند و تراکنشها بسیار سریعتر تایید میشوند. مقیاس پذیری به این معنی است که سیستم با تغییر پارامتر سیستم یا تغییر مکانیسم اجماع آن، تراکنش های بالاتری در هر ثانیه (TPS) نسبت به سیستم های خاص و فعلی انجام می دهد.
شبکه PoS با ایجاد یک اجماع قبل از ساخت بلوکها، مقیاسپذیری را به دست میآورد، که امکان پردازش هزاران درخواست در ثانیه با افزایش تاخیر کمتر از میلیثانیه را فراهم میکند.
از سوی دیگر، اثبات سهام، مجموعه ای از مشکلات خود را دارد. برای مثال، شبکه همچنان در معرض تسلط مهم ترین دارندگان توکن است. این قدرت بیشتری را برای پذیرندگان اولیه و افرادی که بیشترین پول را دارند فراهم می کند.
از آنجایی که این مفهوم هنوز نسبتاً جدید است، ممکن است اشکالاتی داشته باشد که هنوز برای جامعه ارزهای دیجیتال مشهود نیست. این پارادایم، بر خلاف اثبات کار، سابقه ای از عملکرد ندارد. علاوه بر این، فورک به طور خودکار توسط سیستمهای اثبات برداشت ناامید نمیشود. وقتی یک بلاک چین تقسیم می شود، یک اعتبار سنجی نسخه تکراری سهام خود را در بلاک چین تازه فورک شده دریافت می کند.
معضل «هیچ چیز در خطر نیست» زمانی رخ میدهد که یک اعتبارسنجی از هر دو طرف فورک امضا میکند و به آنها اجازه میدهد تا سکههای خود را دوبرابر خرج کنند و تعداد دو برابر کارمزد تراکنش را به عنوان بازگشت دریافت کنند.
اثبات کار در مقابل اثبات سهام
از توضیحات پیشین مشهود است که هر دو مکانیسم اجماع دارای مزایا و معایبی هستند. همه آنها اهداف اساسی مشابهی دارند که در بالا ذکر شد، اما از روش های مختلفی برای رسیدن به آن استفاده می کنند.
تمایز اساسی بین مکانیسمهای اجماع مختلف این است که چگونه تأیید معامله را تفویض و پاداش میدهند. سایر تفاوت ها در جدول زیر توضیح داده شده است.
چه زمانی باید از PoW یا PoS استفاده کرد؟
مکانیسم اجماع برای طراحی توزیع شده یک شبکه بلاک چین بسیار مهم است زیرا تمرکز نهادهای مسئول اعتبار سنجی تراکنش ها را کاهش می دهد. برای حفظ ویژگی های تغییرناپذیر، غیرقابل اعتماد و توزیعشده یک شبکه بلاک چین، نیاز به یک مکانیسم اجماع کاملاً کارآمد دارد.
نوع اجماع مورد نیاز به نیازهای یک شبکه بستگی دارد. به عنوان مثال، اثبات کار برای جلوگیری از تقلب، امنیت و ایجاد اعتماد در یک شبکه مورد نیاز است. ماینرها (یا پردازشگرهای مستقل داده) را نمی توان در مورد یک تراکنش به دلیل محافظت ارائه شده توسط PoW گمراه کرد. اثبات کار روشی برای ایمن کردن تاریخچه تراکنش یک دارایی رمزنگاری است و در عین حال دشواری تغییر داده ها را در طول زمان افزایش می دهد.
الزام یک گره شرکت کننده که نشان دهد کار تکمیل و ارسال شده است، واجد شرایط آن است که تراکنش های جدیدی به بلاک چین اضافه کند و از هرگونه فعالیت مخرب محافظت کند.
اگر نسخه های متعددی از بلاک چین در شبکه وجود داشته باشد، PoW به شناسایی قانونی ترین نسخه کمک می کند. در نهایت، اثبات کار برای ساخت یک ساعت توزیع شده ضروری است که به استخراجکنندگان اجازه میدهد آزادانه وارد شبکه شوند و از آن خارج شوند و در عین حال نرخ عملیاتی ثابتی را حفظ کنند.
به طور مشابه، عملکرد و امنیت شبکه پیامدهای مهم استفاده از مکانیزم مبتنی بر PoS است. PoS زمانی استفاده می شود که برای تراکنش های زنجیره ای در ثانیه و تسویه واقعی انتقال شبکه به سرعت تراکنش بالا نیاز باشد. علاوه بر این، اعتبارسنجیها احتمالاً دارای مقادیر قابل توجهی از توکن شبکه هستند که از نظر مالی آنها را تشویق میکند تا زنجیره را ایمن نگه دارند.
با این حال، تردیدهایی در مورد قدرت امنیت PoS و PoW در برابر تهدیدات وجود دارد. بنابراین، مکانیزم اعتبار سنجی به نام اثبات فضا یا (پروژه چیا) برای اعتبارسنجی ایمن تراکنش ها ایجاد می شود. چیا از مکانیزم اجماع اثبات فضا و اثبات زمان برای حل برخی از مشکلات تمرکزی که گریبانگیر بلاک چینهای PoW و PoS است استفاده میکند.
توجه: این یک توصیه سرمایه گذاری نیست. تحلیل ها و نظرات بیان شده در اینجا صرفاً ترجمه از منبع وبسایت cointelegraph است. هر حرکت سرمایه گذاری و تجاری شامل ریسک است، هنگام تصمیم گیری باید تحقیقات خود را انجام دهید. و وبسایت آکادمی روشنی هیچ مسئولیتی در قبال معاملات شما ندارد.
دیدگاهتان را بنویسید