پروتکل اثبات کار (POW) و اثبات سهام (POS) چیست و چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟
در این مقاله به تفاوت‌های اصلی پروتکل اثبات کار ( POW ) و اثبات سهام ( POS ) می پردازیم.
- هدف اصلی پروتکل اثبات کار جلوگیری از حملات سایبری مثل DDoS است.
- این پروتکل حتی قبل از بیت کوین هم وجود داشته است.
اما ساتوشی ناکاموتو از آن در ارز دیجیتال خود استفاده کرد. و شیوه‌های سنتی انجام تراکنش را به کلی تغییر داد.
این مفهوم ابتدا در مقاله‌ای توسط سینتیا وورک و مونی نائور در سال 1993 مطرح شد. اما اصطلاح اثبات کار توسط مارکوس جکبسون و آری جولس در سال 1999 استفاده شد.
سیستم توافق توزیع شده چیست؟
سیستم توافق توزیع شده یا اجماع یعنی در هنگام ارسال یا دریافت وجه نقد از هر شخصی، نیاز به اعتماد به یک سرویس شخص ثالث مثل بانک نباشد.
در روش سنتی پرداخت، شما نیاز به اعتماد به یک سرویس شخص ثالث مورد قبول دو طرف معامله مثل Visa, Mastercard, PayPal, Banks دارید.
که تاریخچه‌ی تراکنش‌ها و میزان موجودی شما را نگه داری می‌کنند.
در روشی که بیت کوین و تعدادی دیگر از ارزهای دیجیتال معرفی می‌کنند. هرکسی یک کپی از دفتر کل توزیع شده را دارد. و به صورت مستقیم می‌تواند اطلاعات مورد تایید خود را بر روی این دفتر کل بنویسد.
پروتکل اثبات کار
- این پروتکل نیازمند استفاده از قدرت سخت افزارهای گران قیمت است.
- به این عمل ماینینگ می‌گویند.
- برای انجام دادن عملیات ماینینگ بایستی یک گروه از معاملات مشروع بر روی دفتر کل ثبت شود.
عملیات ماینینگ دو هدف را دنبال می کند:
- برای تایید تراکنش ها و جلوگیری از کلاه‌برداری به روش دو بار خرج کردن (double spending)
- برای ایجاد ارز دیجیتال جدید از طریق جایزه دادن به ماینرها به خاطر انجام وظایف قبلی
وقتی قصد انجام یک تراکنش را دارید چه مراحلی طی می‌شود:
- تراکنش‌ها در کنار هم جمع می‌شوند. و یک بلاک را تشکیل می‌دهند.
- ماینرها اعتبار هر بلاک را تایید می‌کنند.
- برای انجام این کار باید یک مسئله ریاضی را حل کنند. که به آن مسئله اثبات کار می‌گویند.
- پاداش به اولین استخراج کننده‌ای داده می‌شود، که مسئله هر بلاک را حل کند.
- تراکنش‌های تایید شده در بلاک چین عمومی ذخیره می‌شوند.
روند پروتکل اثبات کار POW
همه‌ی ماینرها برای اینکه اولین نفری باشند که این مسئله ریاضی را حل می‌کنند، با هم رقابت می‌کنند.
برای حل این مسئله ریاضی، میزان سختی معینی در نظر گرفته شده است. که یک رقابت بین ماینرها ایجاد می‌کند. و باعث می‌شود، قدرت محاسبه بیشتری به شبکه اضافه شود.
با سخت تر شدن عملیات ماینینگ، در واقع ماینرها مجبور می‌شوند کارایی و اثربخشی فرایند را افزایش دهند. و این امر سبب حفظ تعادل اقتصادی این شبکه می‌شود.
از نقطه نظر فنی، ماینینگ دقیقا برعکس عمل هش کردن است.
در این عمل، استخراج کننده عدد صحیحی به نام نانس (nonce) را مشخص می‌کند. تا مقدار هش رمزنگاری شده بلاک، کمتر از یک حد مشخص (threshold) باشد. این حد مشخص را سختی می‌نامند. که مشخص کننده ماهیت رقابتی عمل ماینینگ است.
هر چقدر قدرت پردازش بیشتری به شبکه اضافه شود، این حد مشخص افزایش می‌یابد. و در نتیجه تعداد محاسبات مورد نیاز برای حل بلاک جدید هم افزایش خواهد یافت.
این روش باعث افزایش هزینه تولید بلاک جدید خواهد شد. و ماینرها مجبور می‌شوند عملکرد سیستم استخراج خود را بهبود دهند. تا این عمل از نظر اقتصادی به صرفه باشد.
این اقدام باید تقریبا هر 14 روز یکبار صورت گیرد. و هر 10 دقیقه یکبار هم یک بلاک جدید ایجاد می‌شود.
پروتکل اثبات کار POW فقط برای بلاک چین بیت کوین استفاده نمی‌شود. بلکه در اتریوم و سایر بلاک چین‌ها هم استفاده می‌شود.
البته یک سری از عملکردهای این پروتکل برای هر بلاک چینی به صورت خاص تعریف می‌شود که در این مبحث به آن‌ها اشاره نمی‌شود.
مسئله مهم این است که بدانیم توسعه دهندگان اتریوم قصد دارند تا سیستم اثبات سهام را جایگزین اثبات کار کنند.
پروتکل اثبات سهام POW
اثبات سهام یک روش دیگر برای تایید تراکنش‌ها و رسیدن به توافق درون شبکه است.
این هم یک الگوریتم است. و هدفش مثل اثبات کار است.
اما فرایند رسیدن به این هدف متفاوت است.
ایده استفاده از این روش اولین بار در انجمن bitcointalk در سال 2011 مطرح شد. اما اولین ارز دیجیتالی که در سال 2012 از آن استفاده کرد Peercoin بود.
ارزهای دیگری مثل ShadowCash، Nxt، BlackCoin، NuShares، NuBits، Qora و Nav Coin از این پروتکل استفاده کردند.
برخلاف پروتکل اثبات کار POW که به استخراج کننده‌ها به خاطر حل مسئله ریاضی پاداش می‌دهد، در پروتکل اثبات سهام POS، ایجاد کننده بلاک جدید از قبل براساس میزان ثروت یا سهامش مشخص شده است.
- هیچ پاداشی برای حل بلاک‌ها پرداخت نمی شود.
- از طرف دیگر، تمام ارزهای دیجیتال از قبل تولید شده است و میزان آن هم هرگز تغییر نمی‌کند.
- از آنجایی که هیچ پاداشی برای حل بلاک‌ها وجود ندارد به ماینرها کارمزد تراکنش‌ها تعلق می‌گیرد.
- به همین دلیل به ماینرها در پروتکل اثبات سهام POS ، فورجر (forger) می‌گویند.
چرا اتریوم قصد دارد از اثبات سهام (POS) استفاده کند؟
در اثبات کار ، ماینرها نیاز به صرف انرژی زیادی دارند.
به طور مثال در سال 2015 برای انجام یک تراکنش بیت کوین، به برق مصرفی معادل 1/57 خانواده آمریکایی نیاز است.
این هزینه‌ی انرژی با ارزهای فیات پرداخت می‌شود. و این امر سبب پایین آمدن ارزش ارزهای دیجیتالی خواهد شد.
اجتماع اتریوم بدنبال حل این مشکل است. و راه حلی مبتنی بر اثبات سهام ارایه کرده و مدعی آن است که این روش ارزانتر است.
ولی آیا واقعا اثبات سهام POS از اثبات کار POW امن‌تر است؟
- در واقع با توجه به مصرف انرژی بالایی که سیستم اثبات کار دارد، برنامه‌ریزی برای حمله به آن خیلی گران تمام می‌شود.
- و مبلغی که باید برای دزدی هزینه کنید از مبلغی که از دزدی بدست می‌آورید بیشتر است.
- با این تفاسیر هکرها انگیزه‌ی حمله به سیستم اثبات کار را ندارند.
- ولی در سیستم اثبات سهام هزینه‌ی برنامه‌ریزی حمله کم است.
برای حل این مشکل، ویتالیک بوترین پروتکل Casper را معرفی کرد. و در این پروتکل اگر خطایی از تایید کنندگان (ماینر ها) صورت بگیرد کل مبلغ گرو گذاشته شده توسط شخص متخطی از وی گرفته می شود.
در واقع خالق اتریوم در معرفی پروتکل Casper اعلام کرد:
که هر تایید کننده بایستی برای همکاری مبلغ معینی را سرمایه گذاری کند. و اگر تخطی صورت بگیرد این مبلغ را از دست خواهند داد.
نحوه انتخاب فورجرها به چه صورت است؟
اگر پروتکل Casper که یک مدل جدید از پروتکل اثبات سهام است، اجرایی شود:
- استخری برای تایید کننده‌ها ایجاد می‌شود.
- کاربران می‌توانند به این استخر ملحق و به عنوان فورجر انتخاب شوند.
- این فرایند از طریق اجرای عملیاتی به نام قرارداد Casper و ارسال اتر اجرایی خواهد شد.
بوترین در توضیح این عمل می‌گوید:
هیچ برنامه‌ای برای اولویت دادن به افرادی که می‌توانند به استخر وارد شوند وجود نخواهد داشت. هر کسی می‌تواند هر زمان که خواست به استخر ملحق شود و این موضوع به تعداد این افراد هم ربطی ندارد.
