چنانچه تاکنون در حوزه ارز دیجیتال اطلاعاتی در مورد POS نداشته‌اید با مطالعه مقاله پیش رو می‌توانید مطالب جامع و مفیدی را در این خصوص کسب نمایید چرا که در این مقاله به بررسی الگوریتم اثبات سهام (POS)، چگونگی اجرا و مزایا و معایب آن و همچنین تاریخچه مختصری در خصوص Proof of Stake پرداخته‌‌ایم.

الگوریتم اثبات سهام Proof of Stake (POS) چیست؟

الگوریتم اثبات سهام (POS) شامل طبقه‌ای از الگوریتم‌های اجماع برای بلاک‌ چین‌های عمومی است که به سهم اقتصادی اعتبارسنج ارز دیجیتال در شبکه بستگی دارد. POS در الگوریتم اثبات کار (POW) که بر اساس بلاک چین‌های عمومی همچون رمزارز بیت کوین و رمزارز اتریوم اجرا می‌شود، به‌‌منظور اعتبارسنجی معاملات و ایجاد بلوک‌های جدید (به‌عنوان‌مثال استخراج یا همان Mining) به افراد شرکت‌کننده‌ای که معماهای رمزنگاری شده را حل کنند، پاداش می‌دهد.

در بلاک چین‌های عمومی مبتنی بر POS (مانند پروتکل کاسپر اتریوم)، مجموعه‌ای از اعتبارسنج‌ها به نوبت در مورد بلوک بعدی پیشنهاد ارائه داده و رأی‌گیری انجام می‌دهند که در اینجا اثر رأی هر اعتبارسنج به میزان سپرده‌اش بستگی دارد (منظور همان stake است). به‌طورکلی و به بیان ساده، مفهوم الگوریتم اثبات سهام اینگونه است که یک فرد می‌تواند معاملات بلوکی را با توجه به میزان سکه‌هایش استخراج یا اعتبارسنجی کند. این بدان معناست که هرچه یک ماینر رمزارز بیت کوین یا آلت کوین (به کلیه رمزارزها به غیر از بیت کوین، Altcoin گفته می‌شود) بیشتری داشته باشد، قدرت استخراج ان نیز بیشتر است. در ذیل این مطلب به مفاهیم کلیدی در تعریف الگوریتم اثبات سهام (POS) اشاره شده است.

  • با استفاده از POS معاملات بلوکی بر اساس مقدار کوینی که یک استخراج‌کننده یا فورجر در اختیار دارد، به آن‌ها تعلق می‌گیرد.
  • POS به‌عنوان جایگزینی برای POW ایجاد شد که الگوریتم اجماع اصلی در فناوری بلاک چین است و برای تأیید معاملات و افزودن بلوک‌های جدید به زنجیره استفاده می‌شود.
  • POS بر اساس درصد سکه‌های نگهداری شده توسط ماینر (یا فورجر) به استخراج‌کننده قدرت می‌دهد.
  • POS از نظر پتانسیل ماینرها برای حمله به شبکه، ریسک کمتری دارد.

الگوریتم اثبات سهام چگونه اجرا می‌شود؟

الگوریتم POS بر اساس عوامل مختلفی (عمر سهم، تصادفی‌سازی و ارزش گره یا نود) از یک فرایند شبه تصادفی برای انتخاب یک گره (node) به‌عنوان اعتبارسنج بلوک بعدی استفاده می‌کند. اغلب رمزارزها با استفاده از الگوریتم اثبات سهام و از طریق فروش سکه‌های از قبل استخراج شده یا با الگوریتم اثبات کار راه اندازی می‌شوند و بعداً به Proof of Stake تغییر پیدا می‌کنند. برخلاف POW که در آن رمزارزهای بیشتری برای پاداش به استخراج‌کننده‌ها ایجاد می‌شود، POS معمولاً از هزینه‌های معاملات برای پاداش استفاده می‌کند. گفته می‌شود که در سیستم‌های POS، بلوک‌ها به جای اینکه استخراج شوند، بلوک ها فورج میشوند.

افرادی که میخواهد در روند اثبات سهام شرکت کنند، لازم است مقدار مشخصی سکه را به‌عنوان سهام خود در شبکه قفل کنند، به این افراد فورجر هم می‌گویند. اندازه سهم، تعیین‌کننده شانس انتخاب یک گره به‌عنوان اعتبارسنج بعدی است (یعنی هرچه سهم بیشتر باشد، شانس بیشتر است). به‌منظور جلوگیری از انتخاب ثروتمندترین گره‌های شبکه در این فرایند، روش‌های منحصربه‌فردتری انتخاب می‌شود که عبارتند از:

  • انتخاب بلوک تصادفی: در این روش اعتبارسنج‌ها با جستجوی گره‌هایی با ترکیبی از کمترین مقدار هش و بیشترین میزان سهم، انتخاب می‌شوند و از آنجا که اندازه سهام عمومی است، فورجر بعدی را معمولاً می‌توان توسط گره‌های دیگر پیش‌بینی کرد.
  • انتخاب سن سکه: در این روش گره‌ها را بر اساس مدت زمان ذخیره رمزهایشان انتخاب می‌کنند. سن سکه با ضرب تعداد روزهایی که سکه‌ها به‌عنوان سهام در نظر گرفته شده‌اند در تعداد سکه‌هایی که روی هم قرار گرفته‌اند محاسبه می‌شود. هنگامی که یک نود، بلوکی را ایجاد میکند سن سکه‌ها به صفر می‌رسد و آن‌ها باید مدت زمان مشخصی صبر کنند تا بتوانند بلاک دیگری را جعل کنند. این کار از غلبه گره‌های سهام بزرگ بر زنجیره بلوک جلوگیری می‌کند.

به‌طورکلی چگونگی اجرای POS در دو مورد زیر خلاصه می‌شود:

  • وقتی یک گره برای ایجاد بلاک بعدی انتخاب می‌شود، POS بررسی می‌کند که معاملات در بلاک معتبر است یا خیر سپس بلاک را امضا و آن را به بلاک چین اضافه می‌کند و به‌عنوان پاداش، گره هزینه‌های تراکنش را که با معاملات موجود در بلاک مرتبط است، دریافت می‌نماید.
  • اگر یک گره بخواهد از جعلی بودن خود منصرف شود، پس از مدت زمان مشخصی سهام آن همراه با جوایز کسب شده آزاد می‌شود و به شبکه زمان می‌دهد تا تأیید کند که هیچ بلوک جعلی توسط گره به زنجیره بلوک اضافه نشده است.

از الگوریتم اثبات سهام (POS) کجا استفاده می‌شود؟

از الگوریتم اثبات سهام (POS) در حوزه رمزارز استفاده می‌شود که از جمله مهم‌ترین رمزارزهایی که از POS استفاده می‌کنند می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • ارز دیجیتال دکرد (Decred) با نماد اختصاری DCR
  • ارز دیجیتال اتریوم (Ethereum 2.0) با نماد اختصاری ETH2
  • ارز دیجیتال پیر کوین (Peercoin) با نماد اختصاری PPC
  • ارز دیجیتال آدا (Ada) متعلق به شبکه بلاک چین «کاردانو»
  • ارز دیجیتال ایاس با نماد اختصاری EOS
  • ارز دیجیتال گرید کوین (Gridcoin) با نماد اختصاری GRC
  • ارز دیجیتال ان اکس تی (Nxt) با نماد اختصاری NXT
  • ارز دیجیتال ویوز (Waves) با نماد اختصاری WAVES
  • ارز دیجیتال بلک کوین (BlackCoin) با نماد اختصاری BLK
  • ارز دیجیتال کوانتوم (Qtum) با نماد اختصاری QTUM
  • پروتکل کاسپر (Casper) ارز دیجیتال اتریوم
  • ارز دیجیتال تزوس (Tezos) با نماد اختصاری XTZ

الگوریتم اثبات سهام اولین بار کجا و توسط چه کسی اجرا شد؟

برای اطلاع از اینکه الگوریتم اثبات سهام نخستین بار توسط چه کسی و در کجا استفاده شد، باید نگاهی اجمالی به تاریخچه آن داشته باشیم. الگوریتم اثبات سهام با نام انگلیسی Proof of Stake (POS) اولین بار در مقاله‌ای توسط سانی کینگ (Sunny King) و اسکات نادال (Scott Nadal) در سال 2012 میلادی با هدف برطرف نمودن مشکل مصرف زیاد انرژی استخراج بیت کوین ارائه شد. در آن زمان نگهداری از شبکه بیت کوین به طور متوسط ​​150 هزار دلار در روز هزینه داشت. تا ماه اکتبر 2017 میلادی، این هزینه به رقم سرسام‌آور 7/6 میلیون دلار رسید (با برآورد هزینه هر وات برق 12/0 دلار ضربدر میزان 56209833 کیلووات ساعت برق که شبکه بیت کوین تا 13 اکتبر 2017 مصرف کرد).

سانی و اسکات به جای اتکا به کار وابسته به انرژی ماینرها جهت اضافه کردن بلوک، روش دیگری را به نام «استکینگ» (Staking) پیشنهاد کردند که در آن یک الگوریتم قطعی، گره‌ها را بر اساس تعداد سکه‌های افراد انتخاب می‌کند. به‌عبارت‌دیگر، اگر سهام‌داران سکه بیشتری را در کیف پول خود بگذارند، شانس بیشتری برای انتخاب بقیه وجود دارد تا یک بلوک به زنجیره اضافه کنند و پاداش را دریافت نمایند. آن‌ها امیدوارند که با این کار از افزایش روزافزون هزینه‌های انرژی و دشواری سنگین استخراج رمزارز، جلوگیری شود. با این حال، سازوکار اجماع جدید سانی و اسکات عاری از مسائل و مشکلات مربوط به خود نیست. چهار چالش اصلی در طراحی سیستم‌های POS عبارتند از:

  • چگونگی توزیع سکه
  • انحصارطلبی سهام‌داران
  • نسبت احتیاط 51 درصدی به ارزش سهام
  • مشکل سهام پوچ (Nothing at Stake)

مزایا و معایب الگوریتم اثبات سهام

در این بخش به بررسی مزایا و معایب الگوریتم اثبات سهام (POS) از لحاظ سرعت، امنیت و عملکرد آن می‌پردازیم. جدول زیر مزایا و معایب الگوریتم اثبات سهام را نشان می‌دهد.

مزایای POSمعایب POS
از لحاظ سرعت و مصرف انرژی مقرون‌به‌صرفه است.وجود نابرابری اقتصادی؛ یعنی در این شبکه افرادی که سرمایه بیشتری دارند، سود بیشتری به دست می‌آورند.
هرچه افراد از این شبکه بیشتر استفاده کنند و سکه به دست آورند، امنیت شبکه نیز بیشتر می‌شود.مهاجمان (Attackers) می‌توانند احتمال برنده شدن پاداش را محاسبه نموده و بلوکی از بلاک چین بر اساس اینکه چه تعداد سکه دارند، ایجاد کنند.
یک شبکه غیرمتمرکزتر است.اهداف اولیه این شبکه برای اجرای پروتکل کاسپر اتریوم تنها 100 تراکنش در ثانیه (TPS) است.
نیازی به سرمایه‌گذاری بسیار در زمینه سخت‌افزار ندارد.وجود مشکل سهام پوچ (Nothing at Stake)
به‌طورکلی رمزارزهای POS از رمزارزهای POW سریع‌تر هستند.کاربرانی که مقدار زیادی سکه به دست می‌آورند می‌توانند تأثیر زیادی بر فرایند اجماع داشته باشند.
ریسک خطر 51 درصدی حملات را کاهش می‌دهد. 

رمزارز اتریوم در حال انتقال به الگوریتم اثبات سهام (POS)

همان‌طورکه در طول مقاله به آن اشاره شد، یکی از حوزه‌های استفاده POS در زمینه رمزارز اتریوم (Ethereum) و علی‌الخصوص پروتکل جدید آن یعنی کاسپر (Casper) است. برنامه و طرح اصلی توسعه‌دهندگان رمزارز اتریوم، ادامه روند کار این رمزارز در بستر الگوریتم اثبات سهام (POS) است. درواقع، اتریوم در آینده نزدیک از POS برای پروتکل کاسپر استفاده می‌نماید که البته ولاد زمفیر (Vlad Zamfir) پژوهشگر اتریوم، نام آن را به «چهره کاسپر» (نام شخصیت روح در کارتون) نسبت می‌دهد. به بیان ساده، کاسپر عملیات پیاده‌سازی و تبدیل اتریوم در بلاک چین POS است که با نام اتریوم 2 (Ethereum 2.0) نیز شناخته می‌شود.

طبق پروتکل کاسپر، همان‌طورکه توسط بلک گیکز (BlackGeeks) نیز شرح داده شده است، اعتبارسنج‌ها بخشی از اتر خود را به‌عنوان سهام کنار می‌گذارند. هنگامی که آن‌ها بلوک‌هایی را کشف می‌کنند که به اعتقاد آنها باید اعتبارسنجی شوند، در آن بلوک در اتر شرط می‌بندند. وقتی بلوک به زنجیره اضافه می‌شود، اعتبارسنج‌ها بر اساس اندازه شرط‌هایشان پاداش می‌گیرند. در پروتکل کاسپر سازوکارهایی وجود دارد که اطمینان حاصل کند اعتبارسنج‌ها نمی‌توانند با سیستم بازی کنند و به همین دلیل است که برای کار در یک سیستم بی‌اعتماد طراحی شده است. درحال‌حاضر، نام کاسپر برای دو پروژه جداگانه مرتبط با اتریوم استفاده می‌شود:

  • Casper the Friendly Finality Gadget (FFG)
  • Casper the Friendly GHOST: Correct-by-Construction (CBC)
DigiGate

FREE
VIEW