الگوریتم Proof-of-Stake چیست؟

الگوریتم Proof-of-Stake چیست؟

با ظهور رمزارزها روند توسعه‌ی آن‌ها نیز آغاز گردید، بیت‌کوین به عنوان نخستین رمزارزی که متولد شد، بر پایه‌ی الگوریتم اثبات کار(Proof-of-Work) فعالیت می‌کند، اما این الگوریتم در کنار مزایای متعددی که ارائه می‌کند معایبی را نیز داراست. الگوریتم اثبات سهام(Proof-of-Stake) با ارائه‌ی ویژگی‌هایی همانند سازگاری با محیط زیست، مقاومت در برابر حملات ۵۱ درصد و تمرکز زدایی بیشتر، در حال جلب توجه است.
الگوریتم اثبات کار(Proof-of-Work) یا به اختصار PoW اولین مکانیسم اجماع بلاکچین است و همچنان محبوب‌ترین انتخاب برای دست‌یابی به اجماع توزیع شده(توانایی اعتماد به غریبه بدون نیاز به یک واسط) محسوب می‌گردد.

PoW توسط رمزارزهایی همانند بیت‌کوین(Bitcoin)، اتریوم(Ethereum) و دیگر رمزارزها استفاده می‌شود. اگر چه این الگوریتم قدرتمند است، معایبی همانند مصرف بالا، هزینه‌های بالای انرژی و تهدید تمرکز عملیات استخراج بر روی استخر‌های ماینینگ وجود دارد.

هم‌اکنون که با الگوریتم PoW و معایب آن آشنا شدیم، نیاز به الگوریتمی همانند اثبات سهام(Proof-of-Stake) آشکار می‌گردد.

سهام(Stake) در حوزه‌ی رمزارزی مقدار رمزارزی است که یک کاربر مالک آن بوده و از آن برای تایید تراکنش‌ها استفاده می‌کند.

آشنایی با الگوریتم Proof-of-Stake

به‌طور خلاصه می‌توان گفت که الگوریتم‌های Proof-of-Stake براساس میزان دارایی توکن‌های خود یا همان Stake، شانس انتخاب برای تایید بلاک‌های تراکنش‌ها و دریافت پاداش را خواهند داشت.
PoS شباهت بسیاری به PoW دارد اما اصول بنیادی آن متفاوت است. هدف آن همانند دیگر الگوریتم‌های اجماع بر پایه‌ی بلاکچین، دست‌یابی به اجماع توزیع شده است تا سیستم را امن نگاه دارند. کاربران این سیستم برای تایید تراکنش‌های دیگر کاربران کاملا یک‌پارچه عمل خواهند کرد.

در الگوریتم PoS ماینر‌های بلاک‌های جدید که با نام Forger شناخته می‌شوند، به‌صورت «نیمه تصادفی» و در یک فرآیند دو بخشی انتخاب می‌شوند. سهام کاربر(میزان دارایی) اولین عنصر در اجرای این فرآیند است.

در الگوریتم PoS هر تایید کننده(Validator) باید در شبکه دارای دارایی باشد. دریافت سهام(Staking)، واریز توکن‌ها به سیستم و قفل کردن این دارایی به صورت ضمانتنامه‌ی برای تایید بلاک‌ها، این فعالیت را شامل می‌شود.

مالکیت سهام بیشتر، شانس کاربران را برای انتخاب شدن افزایش می‌دهد. از آنجایی که آن‌ها سهم بیشتری دارند، در صورتی که رفتار نادرستی از خود نشان دهند از دیگر سهامداران عقب خواهند ماند.

در اغلب الگوریتم‌های اجماع PoS، انگیزه‌ی شرکت در شبکه و دریافت تایید بلاک‌ها، دریافت کارمزد تراکنش‌ها است. این موضوع در مقابل تولید رمزارزهای جدید در سیستم‌های PoW قرار می‌گیرد.
عنصر کلیدی دوم، افزودن درجه‌ای از شانس در فرآیند انتخاب برای مقابله با تسلط ثروتمندان در این الگوریتم است. بنابراین از انتخاب دائمی کاربران ثروتمند برای تایید تراکنش‌ها و به‌دست آوردن پاداش‌ها و ثروتمند‌تر شدن آن‌ها جلوگیری می‌شود. روش افزودن درجه‌ای از شانس به یک فرآیند انتخاب «نیمه تصادفی» در هر بلاکچین متفاوت است. دو روش‌ رایج انتخاب «انتخاب تصادفی بلاک(Randomised Block Selection)» و «انتخاب سن سکه(Coin Age Selection)» است.

در روش Randomised Block Selection، Forgerها با جستجوی ترکیبی برای کاربرانی با کمترین مقدار هش و بیشترین سهم انتخاب می‌شوند.

روش The Coin Age Selection، تایید کننده‌ها را بر اساس مدت زمانی که توکن‌هایشان را برای مشارکت ذخیره کرده‌اند، انتخاب می‌شود. با این وجود، روش‌های عنوان شده، تنها روش انتخاب تایید کننده‌ها نیستند. برخی رمزارزها روش‌های ذکر شده را ترکیب می‌کنند، در حالی که دیگر رمزارزها روش‌های منحصر به خود را دارا هستند.

تفاوت دیگری که بین PoW و PoS وجود دارد، برخلاف سیستم‌های PoW که در آن رمزارزهای بیشتری به عنوان پاداش ماینر‌ها ایجاد می‌شود، مجموع کل رمزارزها معمولا در زمان راه‌اندازی سیستم‌های PoS ایجاد شده است که دلیل استفاده از کارمزد تراکنش‌ها به عنوان پاداش تایید‌کنندگان شبکه در الگوریتم POS محسوب می‌شود.

مزایای الگوریتم Proof-Of-Stake

PoS به عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها برای الگوریتم‌های اجماع رمزارزی محسوب می‌گردد. به همین دلیل:

بهره‌وری انرژی

الگوریتم‌های PoS به ویژه در مقایسه با الگوریتم POW کارآمد هستند. مصرف بالای انرژی در فرآیند ماینینگ، الگوریتم PoS را به گزینه‌ی سازگار با محیط زیست تبدیل کرده است.

امنیت

مهاجمان به منظور تلاش برای اجرای حملات ۵۱ درصد، دارایی و سهام خود را برای این منظور استفاده کنند. برای مقایسه، می‌توان گفت که مهاجمان در زمان اجرای حملات ۵۱ درصد در الگوریتم PoW سخت افزار ماینینگ خود را از دست نمی‌دهند.

تمرکز زدایی

استخر‌های بزرگ ماینینگ(گروه ماینر‌هایی که منابع خود را ترکیب کرده‌اند) می‌توانند بیش از ۵۱ درصد از شبکه را در سیستم‌های بر مبنای الگوریتم PoW کنترل کنند. این موضوع منجر به تهدید بسیار جدی برای تمرکز زدایی می‌شود. در نتیجه بر خلاف افزایش خطی پاداش در سیستم‌های PoS، شاهد افزایش نمایی پاداش سرمایه‌گذاری در سیستم‌های PoW خواهیم بود.

درصورتی که سرمایه‌گذاری یک کاربر در شبکه بر پایه‌ی PoS دو برابر دیگری باشد، دو برابر کنترل بیشتری خواهد داشت. همان سناریو در الگوریتم PoW افزایش نمایی(چند برابری) کنترل کاربر بر شبکه را به‌همراه خواهد داشت.

مشکل «سهام پوچ(Nothing at Stake)»

منتقدان سیستم Proof of Stake به مشکلی که در این سیستم با نام Nothing at Stake شناخته می‌شود، اشاره می‌کنند. این مسا‌له حل نشده مانع تبدیل شدن الگوریتم PoS به یک انتخاب ایده‌آل برای اجماع توزیع شده می‌گردد.

در زمان اجرای فورک(تقسیم بلاکچین به دو قسمت) تولید کنندگان بلاک(Block Generators) با پشتیبانی از بلاکچین‌های متفاوت و اساسا ممانعت از حل و فصل مناقشات چیزی را از دست نمی‌دهند.

در سیستم‌های PoW از آنجایی که کاربران مجبور هستند منابع محاسباتی خود را برای حمایت از هر دو فورک مصرف نمایند، سیستم در مقابل مشکل اشاره شده مصونیت دارد. با این وجود در سیستم‌های PoS دارایی تایید کنندگان در هر دو زنجیره وجود دارد، یعنی آن‌ها می‌توانند پاداش دو برابری دریافت کنند.

شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که سهامداری در چندین زنجیره ممکن و نیز سود‌آور است، اما طرفداران PoS تلاش‌هایی برای رفع این مساله کرده‌اند. برای مثال، پروتکل Casper اتریوم(Ethereum) سهامداران را ملزم به تسلیم دارایی و واریز آن می‌کند، در صورتی که به‌نظر برسد کاربر قوانین از پیش تعریف شده‌ای همانند مشارکت در چندین فورک را نقض می‌کند، دارایی وی توقیف خواهد شد.

پروتکل Casper اتریوم

اتریوم دومین رمزارز بزرگ بازار از نظر ارزش بازار، با کد Casper، در حال انتقال از سیستم PoW به PoS است. در حالی که ما از جزئیات دقیق انتقال اطلاع نداریم، می‌دانیم این انتقال یک فرآیند دو مرحله‌ای است که پیش از انتقال کامل به PoS، یک سیستم ترکیبی PoW/PoS را شامل می‌شود.

«انتقال شبکه‌ی اتریوم از الگوریتم PoW  به PoS در مسیر اجرای وایت‌پیپر اصلاح شده(Yellow Paper) قرار دارد. با وجود اجماع غیر متمرکز در الگوریتم PoW، این الگوریتم مقدار زیادی انرژی مصرف می‌کند، قطعیت اقتصادی و استراتژی موثری در برابر کارتل‌ها ندارد. مصرف بیش از حد انرژی به همراه مشکل دسترسی برابر به سخت افزار‌های ماینینگ، تمرکز استخر‌های ماینینگ و ظهور بازار اسیک‌ها(ASICs)، انگیزه‌ی متمایزی برای انتقال در کمترین زمان ممکن ایجاد می‌کند.»

در نظر داشته باشید که رمزارزهای متفاوت، از مکانیسم‌های اجماع متفاوتی استفاده می‌کنند(PoW، PoS، DPoS و …). مهم است به یاد داشته باشیم که مکانیسم‌های اجماع از یکدیگر متفاوت هستند و مشابه یکدیگر فعالیت نمی‌کنند.

 

 

source:coinit