معرفی الگوریتم اجماع اثبات سهام (Proof Of Stake)

اثبات سهام (Proof of Stake) یکی از چندین روش اجماع انواع ارزهای دیجیتال است. این فرایند اجماع در مقابل اثبات کار قرار دارد و در مقایسه با آن مزایا و معایبی دارد. ارزها دیجیتال مهمی از این فرایند اجماع بهره می‌برند و بسیاری از کارشناسان این حوزه فرایند گواه اثبات سهام را دارای آینده‌ای بسیار روشن می‌دانند.

اثبات سهام (Proof of Stake) چیست؟

اثبات سهام (PoS) در مقابل اثبات کار قرار دارد. این فرایند اجماع یکی از روش‌های حفظ امنیت شبکه است و جلوگیری از چاپ سکه‌های اضافی توسط کاربران است.

در حال حاضر دو تا از بزرگ‌ترین پلتفرم‌های جهان، اتریوم و بیت کوین و چند ارز دیجیتال برجسته دیگر هم از روش دیگری به نام اثبات کار (proof-of-work) اما اتریوم به زودی به منظور مقیاس‌پذیری بیشتر و کاهش مصرف انرژی و برق، الگوریتم اجماع خود را از اثبات کار (PoW) به اثبات سهام تغییر دهد.

اثبات کار و اثبات سهام هر دو الگوریتم‌های اجماع نامیده می‌شوند که بلاک‌چین و شبکه از طریق آن امنیت شبکه را حفظ می‌کند. این الگوریتم از دوباره خرج کردن (double spending) رمز ارزها توسط برخی کاربران جلوگیری می‌کند.

تاریخچه اثبات سهام

گره‌ها یا نودها (nodes) در شبکه‌های بلاک‌چین غیرمتمرکز قرار دارند و در این میان هیچ مرجعی وجود ندارد که در مورد صحت یا معتبر بودن اطلاعات تصمیم بگیرد و سپس آن‌ها را به پایگاه داده اضافه کند.

از همین رو الگوریتم‌های اجماع اثبات سهام و اثبات کار ایجاد شدند. اثبات سهام در بلاک‌چین به مکانیسم خاصی اشاره دارد که برای تصمیم گیری در مورد اینکه چه کسی می‌تواند بلاک‌های جدید را در بلاک‌چین اضافه و اعتبارسنجی کند، استفاده می‌شود.

مفهوم اثبات سهام توسط اسکات نادال (Scott Nadal) و سانی کینگ (Sunny King) در سال ۲۰۱۲ ارائه شد و اولین بار توسط بلاک‌چین پیرکوین (Peercoin) در سال ۲۰۱۳ به تصویب رسید.

اثبات سهام به سرعت طرفداران خود را به دست آورد و پس از پیرکوین، ان‌اکس‌تی (Nxt) و بلک کوین (Blackcoin) هم این الگوریتم اجماع را به بلاک‌چین خود اضافه کردند.

مدتی بعد اشکال مختلفی از اثبات سهام هم ایجاد شدند، از جمله اثبات سهام محول شده (delegated-proof-of-stake) و اثبات سهام اجاره شده (leased-proof-of-stake) که در حال حاضر تعدادی از پروژه‌های بزرگ بلاک‌چین مانند پولکادات (Polkadot)، کاردانو (Cardano) و تزوس (Tezos) از آن‌ها استفاده می‌کنند.

چرا الگوریتم گواه اثبات سهام لازم است؟

یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از این الگوریتم‌ها جلوگیری از دوباره خرج کردن است. در سیستم‌های مالی متمرکز مدیریت و کنترل این موارد بسیار راحت است اما در ارزهای دیجیتال غیرمتمرکز چون هیچ نهاد و مرکزی وجود ندارد مدیریت بر این موارد خیلی دشوار است.

در این پلتفرم‌های غیرمتمرکز به جای اینکه یک نهاد متمرکز به تمام پرونده‌ها رسیدگی کند، هزاران کاربر در سراسر دنیا با اجرای نرم‌افزارهای مخصوص این کار را انجام می‌دهند. این کاربران که گره نامیده می‌شوند از رعایت قوانین شبکه توسط سایر کاربران اطمینان حاصل می‌کنند.

اما این کاربران را که هر کدام در گوشه‌ای از جهان قرار دارند نمی‌توان به راحتی هماهنگ کرد بنابراین برای این کاری که آن‌ها برای شبکه انجام می‌دهند جوایزی در قالب توکن بومی شبکه در نظر گرفته شده است.

گواه اثبات سهام چگونه کار می‌کند؟

در بلاک‌چین‌های اثبات سهام، کاربران به مقدار دلخواه سهام یا سرمایه به شبکه پرداخت می‌کنند و با توجه به سهامی که به شبکه سپرده‌اند می‌توانند در اثبات سهام شرکت کنند و بلاک‌های جدید را به شبکه اضافه کنند. در این شبکه‌ها به شرکت‌کنندگان، اعتبارسنج (validators) یا بیکر (bakers) می‌گویند.

لازم به ذکر است که سهامی که کاربران به شبکه سپرده‌اند قابل بازگشت است و هر موقع که بخواهند می‌توانند وجوه خود را از شبکه پس بگیرند.

در حالی که در الگوریتم اجماع اثبات کار، ماینرها برای یافتن بلاک جدید با یکدیگر رقابت می‌کنند، در اثبات سهام اعتبارسنج‌ها به صورت تصادفی یا بر اساس الگوریتمی که از پیش تعیین شده است انتخاب می‌شوند. به عنوان مثال، هرچه سهام یک اعتبارسنج در شبکه بیشتر باشد، شانس بیشتری برای انتخاب دارد.

اعتبارسنج انتخاب شده یک بلاک را پیشنهاد می‌کند و در صورت موافقت اعتبارسنجان دیگر، بلاک جدید به شبکه اضافه می‌شود و اعتبارسنج‌ها پاداش استخراج بلاک را در قالب توکن بومی شبکه مورد نظر دریافت می‌کنند.

چه پروژه‌هایی از اثبات سهام استفاده می‌کنند؟

پیش‌تر اشاره کردیم که الگوریتم اجماع اتریوم که دومین ارز دیجیتال برجسته جهان است به زودی به اثبات سهام تغییر پیدا خواهد کرد.

بلاک‌چین‌های اثبات سهام هنوز هم آن‌چنان که باید موفق نشده‌اند اما به مرور زمان با بالا رفتن ارزش توکن‌های آن‌ها و اشغال موقعیت‌های ۱۰ پلتفرم برتر جهان از نظر سرمایه بازار، طرفداران زیادی پیدا کردند.

کارادانو یکی از پلتفرم‌هایی است که از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کند. این شبکه روی اوروبروس (Ouroboros) کار می‌کند که یک نوع اثبات سهام محول شده است. ارز دیجیتال پولکادات هم از مکانیسمی به نام اثبات سهام نامزد شده (nominated proof of stake) استفاده می‌کند که در آن تمامی دارندگان توکن‌های پولکادات می‌توانند به اعتبارسنج‌ها رای داده و آن‌ها را انتخاب کنند.

ظهور بلاک‌چین‌های اثبات سهام، به خصوص اثبات سهام محول شده، استراتژی‌های جدیدی را در این صنعت توسعه داده است تا صاحبان ارزهای دیجیتال از طریق آن بتوانند رمز ارزهایی را که در کیف پول‌ها خوابانده‌اند به کار بگیرند و از طریق آن‌ها درآمد کسب کنند. این فرایند استیکینگ نامیده می شود.

اثبات سهام هنوز هم یک فناوری جدید به شمار می‌رود و به عنوان یک جایگزین کم مصرف و جدید برای اثبات کار، به سرعت رو به رشد است. اینکه این الگوریتم در آینده خواهد توانست در پروژه‌های برجسته استفاده شود و یا اینکه چه مقدار در این زمینه موفق خواهد شد به امکانات امنیتی، مقیاس‌گذاری و غیرمتمرکز بودن آن بستگی دارد.

معایب اثبات سهام

طراحی نظریه بازی (game theory) که در الگوریتم اجماع اثبات سهام به کار گرفته می‌شود، بسیار پیچیده‌تر از اثبات کار است؛ زیرا باید مجموعه کاملاً جدیدی از مسیرهای تشویقی را در نظر بگیرد. منتقدان به چندین نقطه ضعف، همچون حمله‌ بُردبلند (long-range attack)، در این الگوریتم اشاره کرده‌اند که می‌تواند از جمله پیامدهای منفی ماهیت پیچیده اثبات سهام باشد. در حمله‌ بُردبلند، هکر شاخه‌ای روی بلاک چین ایجاد می‌کند که از بلاک جنسیس (اولین بلاک) آغاز می‌شود و سرتاسر زنجیره اصلی را تحت‌کنترل می‌گیرد.

علاوه بر این، اثبات سهام بر مبنای سهام‌گذاری و مطابق با دارایی مالی افراد کار می‌کند. به عبارت دیگر، هر که میزان توکن بیشتری داشته باشد، بازده سرمایه بیشتری خواهد داشت و ثروتمندان هرروز ثروتمندتر می‌شوند. به همین ترتیب، دریافت و انباشت سود بیشتر توسط سرمایه‌داران اصلی، می‌تواند قدرت بیشتری در اختیار اعتبارسنج‌های ثروتمندتر بگذارد و این امر ممکن است تهدیدی برای غیرمتمرکز بودن فرایند اعتبارسنجی در شبکه باشد.

درآمد اثبات سهام به‌طور میانگین چیزی بین ۶ الی ۱۰ درصد در سال است و این یعنی افرادی که در یک ارز دیجیتال سرمایه‌گذاری بلندمدت انجام می‌دهند، می‌توانند به درآمد اثبات سهام هم امیدوار باشند. با این حال، این درآمد نسبت به ماینینگ به‌ طور کلی پایین‌تر است و باعث بروز انتقادات از این الگوریتم شده است.

اثبات سهام به استاندارد جدید تبدیل خواهد شد؟

طی چند سال گذشته، الگوریتم اجماع اثبات سهام جایگاه ویژه‌ای در میان آن دسته از بلاک چین‌های عمومی پیدا کرده است که به‌دنبال بهبود عملکرد زیربنایی شبکه بیت کوین هستند. چنین بلاک چین‌هایی می‌توانند از اپلیکیشن‌ها و تراکنش‌های بیشتری در یک بازه زمانی مشخص پشتیبانی کنند. علاوه بر این، ابتکارهای نوآورانه‌ای که اثبات سهام به همراه داشته است، از جمله اثبات سهام ضمانت‌دار (bonded PoS)، اثبات سهام نمایندگی‌شده (delegated PoS) و سایر انواع راهکارها برای پاسخگویی به نیازهای خاصی از شبکه ایجاد شده‌اند.

در حال حاضر، اتریوم، پلتفرم مشهور قراردادهای هوشمند (smart contract)، در حال انجام فرایند تغییر الگوریتم اجماع شبکه از اثبات کار به اثبات سهام است تا بتواند پاسخگویی بهتر و کارآمدتری برای تقاضای عملکرد شبکه ارائه دهد. شبکه‌های دیگری نیز اکنون در حال فعالیت بر اساس اثبات سهام هستند، همچون شبکه بلاک چین تعامل‌پذیر کازماس (Cosmos) که در کل صنعت بلاک چین، اولین نمونه از پیاده‌سازی اثبات سهام در مقیاسی کامل از ابتدای فعالیت خود به شمار می‌رود.

علاوه بر این، اثبات سهام، در مقایسه با بلاک چین‌های مبتنی بر اثبات کار مانند بیت کوین، به اعتبارسنج‌ها و اپراتورهای نود شبکه فرصت بیشتری برای مشارکت در فرایند اجماع می‌دهد. موانع کمتر برای ورود به فرایندی که فقط به داشتن تعداد مشخصی توکن احتیاج دارد، برای کاربرانی جذاب است که نمی‌خواهند در هزینه‌های سنگین سخت‌افزارهای ای‌سیک (ASIC) استخراج بیت کوین غرق شوند.

در مجموع، در فضای ارزهای دیجیتال که به‌سرعت در حال تکامل است، الگوریتم اثبات سهام نیز هر روز جایگاه ویژه‌تری پیدا می‌کند. البته، پایداری طولانی‌مدت آن در میان بلاک چین‌های عمومی هنوز به‌طور قطعی آزمایش نشده است؛ اما بسیاری از متخصصان، شرکت‌کنندگان و ناظران صنعت ارزهای دیجیتال از این الگوریتم دفاع و پشتیبانی می‌کنند.