در دنیای بلاکچین و ارزهای دیجیتال، نحوه تأیید و ثبت تراکنش‌ها اهمیت زیادی دارد. دو الگوریتم مشهور در این زمینه، اثبات کار (Proof of Work – PoW) و اثبات سهام (Proof of Stake – PoS) هستند. این دو پروتکل، پایه‌های اصلی در امنیت، سرعت، و مقیاس‌پذیری بسیاری از شبکه‌های بلاکچینی را تشکیل می‌دهند. در این مقاله، ابتدا به بررسی کامل اثبات سهام می‌پردازیم و سپس تفاوت‌ها، مزایا و معایب آن را در مقایسه با اثبات کار بررسی خواهیم کرد.
الگوریتم اجماع چیست؟
الگوریتم اجماع، روشی است که شبکه‌های غیرمتمرکز مانند بلاکچین از آن برای دستیابی به توافق در مورد وضعیت داده‌ها استفاده می‌کنند. در نبود یک مرکز کنترل، این الگوریتم‌ها تضمین می‌کنند که همه نودهای شبکه، یک نسخه معتبر از بلاکچین را در اختیار داشته باشند.
الگوریتم‌های اجماع مختلفی وجود دارند، اما دو مورد از مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین آن‌ها در دنیای ارز دیجیتال، PoW و PoS هستند. هرکدام از این پروتکل‌ها نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند و بسته به اهداف شبکه، یکی از آن‌ها انتخاب می‌شود.
اثبات سهام (PoS) چیست؟
اثبات سهام یک الگوریتم اجماع است که در آن شرکت‌کنندگان بر اساس مقدار ارزی که در شبکه قفل کرده‌اند (یا به اصطلاح Stake کرده‌اند) اجازه تولید بلاک و تأیید تراکنش‌ها را دریافت می‌کنند. برخلاف PoW، در این روش نیازی به انجام محاسبات پیچیده و مصرف برق بالا نیست.
در PoS، اعتبارسنج‌ها (Validators) به جای حل معماهای رمزنگاری، با نگهداری کوین‌های بومی شبکه، در امنیت آن مشارکت می‌کنند. هرچه سهم بیشتری در شبکه داشته باشند، احتمال انتخاب آن‌ها برای ایجاد بلاک جدید بیشتر می‌شود.
مهم‌ترین ویژگی‌های PoS عبارت‌اند از:
- کاهش مصرف انرژی: برخلاف PoW، PoS نیاز به استخراج با سخت‌افزارهای گران ندارد.
- افزایش امنیت و تمرکززدایی: با توجه به تصادفی بودن انتخاب اعتبارسنج‌ها و نیاز به قفل‌کردن سرمایه، حملات به شبکه دشوارتر می‌شود.
- پاداش بر مبنای سهام: کاربران بر اساس میزان سهام خود، پاداش دریافت می‌کنند.
نحوه کار اثبات سهام چگونه است؟
در الگوریتم PoS، هر کسی می‌تواند با قفل‌کردن تعداد مشخصی از ارز بومی شبکه در کیف پول خود، تبدیل به اعتبارسنج (Validator) شود. سپس شبکه به‌صورت تصادفی یک اعتبارسنج را برای تولید بلاک جدید انتخاب می‌کند.
مکانیسم انتخاب ممکن است شامل فاکتورهای زیر باشد:
- مقدار ارز قفل‌شده (Stake)
- مدت‌زمان سهام‌گذاری
- انتخاب تصادفی برای کاهش احتمال تمرکز
پس از ایجاد بلاک جدید توسط یک اعتبارسنج، سایر اعتبارسنج‌ها صحت آن را بررسی می‌کنند. در صورت تایید، بلاک به بلاکچین افزوده شده و اعتبارسنج پاداش خود را دریافت می‌کند.
تفاوت های اصلی بین PoS و PoW
اثبات سهام و اثبات کار در اهداف کلی خود مشابه‌اند؛ یعنی حفظ امنیت شبکه و تأیید تراکنش‌ها. اما در نحوه اجرا و اثرگذاری، تفاوت‌های قابل‌توجهی دارند.
هرچند هر دو الگوریتم به دنبال رسیدن به اجماع در شبکه هستند، ولی رویکردهای متفاوت آن‌ها در منابع مصرفی، نحوه توزیع پاداش، امنیت و مقیاس‌پذیری باعث شده که انتخاب میان آن‌ها به دغدغه‌ای مهم برای پروژه‌های بلاکچینی تبدیل شود.
۱. منبع مصرفی (انرژی)
PoW به منابع سخت‌افزاری و برق زیادی نیاز دارد. استخراج بیت‌کوین نمونه‌ای از این روش است که انرژی زیادی مصرف می‌کند. در مقابل، PoS مصرف انرژی بسیار کمتری دارد زیرا نیاز به محاسبات سنگین ندارد.
۲. مشارکت در شبکه
در PoW فقط ماینرها با سخت‌افزار مخصوص می‌توانند تراکنش‌ها را تأیید کنند. ولی در PoS هر کاربری که مقدار مشخصی از ارز دیجیتال داشته باشد، می‌تواند اعتبارسنج باشد.
۳. امنیت
PoW امنیت خود را از طریق سختی در انجام محاسبات تأمین می‌کند. اما PoS امنیت را از طریق سرمایه قفل‌شده کاربران ایجاد می‌کند؛ اگر اعتبارسنجی رفتار مخربی داشته باشد، سرمایه او در معرض خطر قرار می‌گیرد.
۴. مقیاس‌پذیری
به دلیل نیاز کمتر به منابع، PoS معمولاً سریع‌تر و مقیاس‌پذیرتر از PoW عمل می‌کند و برای شبکه‌هایی با کاربران زیاد، گزینه بهتری محسوب می‌شود.
مزایای اثبات سهام (PoS)
PoS در سال‌های اخیر به دلیل مزایای زیادی که دارد، توجه بسیاری از پروژه‌های بلاکچینی را به خود جلب کرده است. بسیاری از شبکه‌های نوظهور یا حتی قدیمی (مانند اتریوم) به سمت PoS مهاجرت کرده‌اند.
از جمله مزایای کلیدی PoS می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صرفه‌جویی در مصرف انرژی: یکی از بزرگ‌ترین مزایای PoS، کاهش چشمگیر مصرف انرژی در مقایسه با استخراج در PoW است.
- امکان مشارکت آسان‌تر کاربران: دیگر نیازی به خرید تجهیزات گران نیست؛ هر کاربر با مقداری ارز دیجیتال می‌تواند در اعتبارسنجی مشارکت کند.
- کاهش تمرکز قدرت: در PoW، ماینرهای بزرگ می‌توانند قدرت شبکه را در دست بگیرند، اما در PoS با مکانیزم‌های انتخاب تصادفی و محدود کردن مقدار سهام، این مشکل تا حد زیادی کاهش یافته است.
- افزایش مقیاس‌پذیری و سرعت: شبکه‌هایی مانند Cardano و Solana با استفاده از PoS به سرعت و مقیاس‌پذیری بالایی رسیده‌اند.
معایب و چالش های PoS
در کنار مزایای بسیار، اثبات سهام نیز چالش‌هایی دارد که در طراحی شبکه باید به آن‌ها توجه شود. نادیده گرفتن این موارد می‌تواند به تمرکز، سو استفاده یا ضعف در امنیت منجر شود.
مهم‌ترین چالش‌های PoS عبارت‌اند از:
- تمرکز ثروت: هرچه سهام بیشتری داشته باشید، شانس بیشتری برای دریافت پاداش دارید، که ممکن است به تمرکز ثروت منجر شود.
- حملات طول زنجیره (Long-Range Attack): در برخی مدل‌های PoS، مهاجمان می‌توانند با بازسازی تاریخچه بلاکچین از ابتدا، حملاتی انجام دهند که تشخیص زنجیره معتبر را دشوار می‌کند.
- نیاز به طراحی دقیق انگیزه‌ها: اگر سیستم پاداش‌دهی یا جریمه‌ها به درستی طراحی نشود، ممکن است اعتبارسنج‌ها تمایل به رفتار درست نداشته باشند.
اتریوم و مهاجرت به PoS: مهم ترین نمونه عملی
تا مدت‌ها شبکه اتریوم از الگوریتم PoW استفاده می‌کرد، اما در سال ۲۰۲۲ طی فرآیندی موسوم به The Merge به PoS مهاجرت کرد. این تغییر بزرگ، نه‌تنها مصرف انرژی اتریوم را بیش از ۹۹٪ کاهش داد، بلکه اثبات سهام را به‌عنوان راهکاری آینده‌دار در دنیای بلاکچین تثبیت کرد.
در حال حاضر، برای تبدیل‌شدن به اعتبارسنج در اتریوم ۲.۰، کاربران باید ۳۲ ETH استیک کنند یا از طریق استخرهای استیکینگ غیرمتمرکز مانند Lido یا Rocket Pool مشارکت کنند.
جمع بندی
الگوریتم اثبات سهام (PoS) یک رویکرد نوین و بهینه در اجماع بلاکچینی است که با مصرف کمتر منابع، سرعت بیشتر و امکان مشارکت عمومی، جایگزینی جدی برای اثبات کار (PoW) شده است. در حالی که PoW هنوز برای برخی پروژه‌ها مناسب است، PoS به‌ویژه برای نسل بعدی بلاکچین‌ها و اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر گزینه‌ای کارآمد و قابل‌اتکاست.
در نهایت، انتخاب بین PoS و PoW به اهداف پروژه، اولویت‌های فنی، و میزان تمرکز یا عدم تمرکز شبکه بستگی دارد. اما آنچه مسلم است، آینده از آنِ اثبات سهام است؛ الگوریتمی که نه‌تنها مصرف انرژی را کاهش می‌دهد، بلکه راه را برای بلاکچین‌هایی سریع‌تر، فراگیرتر و پایدارتر هموار می‌سازد.