اثبات سهام PoS چیست؟

• آناهیتا افشار
• 2024-06-3

در دنیای امروز، فناوری بلاک‌چین و رمزارزها به سرعت در حال تغییر و تکامل هستند. یکی از مهم‌ترین بخش‌های این تحولات، مکانیزم‌های اجماع است که برای تأمین امنیت و اعتبار شبکه‌ها استفاده می‌شوند. این مکانیزم‌ها تضمین می‌کنند که تراکنش‌ها به درستی ثبت و تأیید شوند، بدون نیاز به واسطه‌های متمرکز. یکی از این مکانیزم‌ها که در سال‌های اخیر توجه زیادی به خود جلب کرده، مکانیزم اثبات سهام است.

اثبات سهام، به عنوان یک روش نوآورانه، به جای استفاده از پردازش‌های پیچیده و انرژی‌بر برای تأیید تراکنش‌ها، از منابع موجود در شبکه به شیوه‌ای کارآمدتر بهره می‌برد. این روش در مقایسه با روش‌های سنتی مانند اثبات کار، به‌طور قابل‌توجهی مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و به امنیت و ثبات شبکه‌ها کمک می‌کند.

در این مقاله به بررسی دقیق‌تر مکانیزم اثبات سهام و نحوه عملکرد آن خواهیم پرداخت. همچنین، مزایا و معایب این روش در مقایسه با دیگر روش‌های اجماع بلاک‌چین مورد تحلیل قرار خواهد گرفت.

اثبات سهام چیست؟

در دنیای بلاک‌چین، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها تأمین امنیت شبکه و جلوگیری از تقلب در تراکنش‌هاست. برای رسیدن به این هدف، نیاز به مکانیسم‌هایی است که صحت و سقم داده‌ها را تأیید کنند. اثبات سهام یکی از این مکانیسم‌هاست که برای تأمین اعتبار و امنیت شبکه‌ها به‌کار می‌رود. این روش به گونه‌ای طراحی شده که کاربران با استفاده از دارایی‌های خود در شبکه، امکان تأیید تراکنش‌ها و اعتبارسنجی بلاک‌ها را دارند.

اثبات سهام به‌طور کلی به‌عنوان یک سیستم اجماع شناخته می‌شود که در آن، افرادی که قصد تأیید تراکنش‌ها را دارند، به‌طور تصادفی از میان کسانی که تعداد مشخصی از سکه‌ها را در شبکه قفل کرده‌اند، انتخاب می‌شوند. در این مدل، هرچه تعداد سکه‌های قفل شده بیشتر باشد، شانس بیشتری برای انتخاب به‌عنوان تأییدکننده تراکنش‌ها خواهند داشت. این روش بر اساس اعتماد به دارندگان سکه‌ها استوار است و برخلاف اثبات کار، نیازی به پردازش‌های محاسباتی پیچیده ندارد.

هدف اصلی اثبات سهام، ایجاد امنیت و کاهش مصرف انرژی است. این مکانیزم با استفاده از منابع محدود و قابل دسترس برای کاربران، امکان پردازش تراکنش‌ها را به شکلی بهینه فراهم می‌کند. بدین ترتیب، PoS به عنوان یک جایگزین سبز و کارآمد در کنار سایر روش‌های اجماع ظهور کرده است.

مفهوم و اصول اثبات سهام

اثبات سهام به‌عنوان یکی از مکانیزم‌های اجماع در شبکه‌های بلاک‌چین، از روش‌هایی برای تأمین امنیت و اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده می‌کند که نیازی به مصرف بالای انرژی ندارد. در این روش، کاربران با قفل کردن دارایی‌های دیجیتال خود در شبکه، توانایی تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها را پیدا می‌کنند. این سیستم به جای استفاده از قدرت محاسباتی، به دارایی‌های موجود در شبکه توجه دارد و به کسانی که بیشتر سرمایه‌گذاری کرده‌اند، شانس بیشتری برای تأیید تراکنش‌ها می‌دهد.

اصول اصلی اثبات سهام

• الگوریتم تصادفی: در این سیستم، برای انتخاب تأییدکنندگان بلاک‌ها از یک الگوریتم تصادفی استفاده می‌شود که به تعداد سکه‌های قفل شده در شبکه وابسته است. هرچه تعداد سکه‌های قفل شده بیشتر باشد، شانس انتخاب شدن به‌عنوان تأییدکننده افزایش می‌یابد.
• مشارکت در تأیید تراکنش‌ها: کاربرانی که در شبکه سهام خود را قفل می‌کنند، در فرآیند تأیید تراکنش‌ها مشارکت دارند. این فرآیند باعث ایجاد اعتماد و امنیت در شبکه بلاک‌چین می‌شود.
• پاداش برای تأیید تراکنش‌ها: کسانی که به‌عنوان تأییدکننده تراکنش‌ها انتخاب می‌شوند، برای خدمات خود پاداش دریافت می‌کنند. این پاداش معمولاً به شکل رمزارز شبکه است.

مزایای اثبات سهام

• مصرف پایین انرژی: برخلاف سیستم‌هایی مانند اثبات کار (PoW)، اثبات سهام نیاز به مصرف برق بالا ندارد و در نتیجه از نظر زیست‌محیطی کارآمدتر است.
• امنیت بیشتر: کاربران شبکه به‌خاطر قفل کردن دارایی‌های خود انگیزه بیشتری برای حفظ امنیت شبکه دارند، زیرا در صورت تقلب یا رفتار نادرست، ممکن است بخشی از دارایی‌هایشان از دست برود.
• الگوریتم کارآمدتر: این سیستم قادر است تراکنش‌ها را سریع‌تر از مدل‌های دیگر تأیید کند و در نتیجه شبکه مقیاس‌پذیری بهتری پیدا می‌کند.

مقایسه اثبات سهام با اثبات کار

اثبات سهام و اثبات کار دو روش رایج برای تأمین امنیت و اجماع در شبکه‌های بلاک‌چین هستند. هر کدام از این دو روش، ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند، اما در عین حال تفاوت‌های عمده‌ای نیز با یکدیگر دارند. مقایسه این دو مدل می‌تواند کمک کند تا درک بهتری از نحوه عملکرد آن‌ها و کاربردهای مختلف هر کدام به دست آوریم.

در اثبات کار (PoW)، تأیید تراکنش‌ها از طریق حل معادلات پیچیده ریاضی توسط ماینرها انجام می‌شود. این فرآیند نیازمند قدرت محاسباتی بالا و مصرف انرژی زیادی است. در مقابل، اثبات سهام (PoS) از رویکردی متفاوت استفاده می‌کند و به‌جای مصرف انرژی برای انجام محاسبات، به دارایی‌های کاربران در شبکه برای انتخاب تأییدکنندگان تراکنش‌ها وابسته است.

این تفاوت‌ها نه تنها بر میزان مصرف انرژی تأثیر می‌گذارد، بلکه بر امنیت، سرعت تراکنش‌ها و هزینه‌های عملیاتی نیز تأثیرگذار است. در ادامه، ویژگی‌های هر کدام از این دو سیستم بررسی می‌شود:

مزایای استفاده از PoS

استفاده از مکانیزم اثبات سهام (PoS) در شبکه‌های بلاک‌چین مزایای قابل توجهی به همراه دارد که باعث می‌شود این روش به یک گزینه جذاب برای پروژه‌های مختلف تبدیل شود. در مقایسه با روش‌های قدیمی‌تر مانند اثبات کار (PoW)، اثبات سهام به دلیل ویژگی‌هایی که دارد، می‌تواند کارایی بهتری در بسیاری از جنبه‌ها ارائه دهد.

• کاهش مصرف انرژی: یکی از بزرگ‌ترین مزایای PoS نسبت به PoW کاهش چشمگیر مصرف انرژی است. در PoW، برای حل مسائل پیچیده ریاضی و تأیید تراکنش‌ها نیاز به قدرت محاسباتی زیادی است که باعث مصرف برق بالا می‌شود. اما در PoS، تأیید تراکنش‌ها بر اساس دارایی‌های قفل شده در شبکه صورت می‌گیرد، که نیازی به مصرف انرژی زیاد ندارد.
• افزایش امنیت شبکه: در PoS، کاربران برای تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها باید دارایی‌های خود را قفل کنند. این موضوع باعث می‌شود که تنها کسانی که منافع خود را در شبکه دارند، قادر به تغییر یا دستکاری تراکنش‌ها باشند، زیرا در صورت انجام رفتار نادرست، بخشی از دارایی‌شان از بین می‌رود. این روش امنیت بیشتری را نسبت به PoW فراهم می‌کند.
• مقیاس‌پذیری بهتر: شبکه‌های بلاک‌چین مبتنی بر PoS می‌توانند تراکنش‌ها را سریع‌تر و با هزینه کمتری پردازش کنند. این موضوع به دلیل کم بودن نیاز به پردازش‌های پیچیده و سنگین محاسباتی است که در PoW ضروری است. PoS امکان پردازش حجم بالاتری از تراکنش‌ها در زمان کوتاه‌تر را فراهم می‌کند.
• مشارکت گسترده‌تر کاربران: در PoS، کاربران بدون نیاز به سخت‌افزارهای گران‌قیمت و مصرف برق زیاد می‌توانند در فرآیند تأیید تراکنش‌ها مشارکت داشته باشند. این امر باعث می‌شود که تعداد بیشتری از افراد بتوانند در شبکه فعال باشند و امنیت آن را تقویت کنند.
• کم‌هزینه بودن: تأسیس و نگهداری شبکه‌های مبتنی بر PoS هزینه‌های کمتری نسبت به شبکه‌های مبتنی بر PoW دارد، زیرا نیازی به سرمایه‌گذاری در تجهیزات گران‌قیمت و مصرف بالای انرژی نیست. این ویژگی، توسعه‌دهندگان و پروژه‌های مختلف را به استفاده از PoS ترغیب می‌کند.

چگونه شبکه‌های بلاک‌چین از PoS استفاده می‌کنند؟

شبکه‌های بلاک‌چین با استفاده از مکانیزم اثبات سهام (PoS) برای تأمین امنیت و اجماع در شبکه‌های خود به‌طور مؤثر عمل می‌کنند. این روش به شبکه‌ها این امکان را می‌دهد تا تراکنش‌ها را بدون نیاز به مصرف بالای انرژی تأیید کنند و در عین حال از حملات و رفتارهای مخرب جلوگیری کنند. در این مدل، هر مشارکت‌کننده با قفل کردن دارایی‌های خود به‌عنوان وثیقه، قادر به تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها می‌شود.

شبکه‌های بلاک‌چین مختلف از PoS به شیوه‌های متفاوتی استفاده می‌کنند. در برخی شبکه‌ها، تأیید تراکنش‌ها توسط گروهی از اعتبارسنج‌ها انجام می‌شود که با توجه به تعداد سکه‌های قفل شده خود انتخاب می‌شوند. در برخی دیگر، مکانیزم‌های پیچیده‌تری برای انتخاب تأییدکنندگان استفاده می‌شود که شامل الگوریتم‌های تصادفی یا ترکیبی از روش‌های مختلف است.

مراحل اصلی استفاده از PoS در بلاک‌چین‌ها عبارتند از:

• قفل کردن سکه‌ها: کاربران برای مشارکت در فرآیند تأیید تراکنش‌ها باید سکه‌های خود را در شبکه قفل کنند. این سکه‌ها به‌عنوان وثیقه عمل می‌کنند و مشارکت‌کنندگان باید در صورت انجام رفتار نادرست، بخشی از دارایی‌های خود را از دست بدهند.
• انتخاب تأییدکنندگان: از میان کسانی که سکه‌های خود را قفل کرده‌اند، تأییدکنندگان به‌طور تصادفی یا بر اساس الگوریتم‌هایی انتخاب می‌شوند. این انتخاب معمولاً به تعداد سکه‌های قفل‌شده در شبکه بستگی دارد.
• تأیید تراکنش‌ها: تأییدکنندگان انتخاب شده مسئول بررسی و تأیید صحت تراکنش‌ها هستند. پس از تأیید، بلاک جدید به شبکه اضافه می‌شود.
• پاداش‌ها و جریمه‌ها: تأییدکنندگان برای مشارکت در فرآیند تأیید تراکنش‌ها پاداش دریافت می‌کنند. این پاداش معمولاً به‌صورت سکه‌های جدید شبکه است. همچنین، اگر تأییدکنندگان در تلاش برای دستکاری تراکنش‌ها باشند، سکه‌های قفل‌شده‌شان از بین می‌رود.

این روند به شبکه‌های بلاک‌چین کمک می‌کند تا بدون نیاز به مصرف زیاد انرژی، تراکنش‌ها را به‌سرعت و با امنیت بالا پردازش کنند. استفاده از PoS نه‌تنها کارایی شبکه را افزایش می‌دهد، بلکه از نظر اقتصادی نیز مقرون به‌صرفه‌تر است.

چالش‌ها و محدودیت‌های اثبات سهام

اگرچه اثبات سهام (PoS) مزایای بسیاری دارد، اما این مکانیزم نیز با چالش‌ها و محدودیت‌هایی مواجه است که می‌تواند تأثیراتی بر کارایی و امنیت شبکه‌های بلاک‌چین داشته باشد. این مشکلات می‌توانند مانع از پذیرش گسترده‌تر PoS شوند و در برخی مواقع ممکن است به عملکرد شبکه آسیب بزنند. در این بخش، به بررسی این چالش‌ها و محدودیت‌ها خواهیم پرداخت.

• تمرکزگرایی: یکی از اصلی‌ترین مشکلات PoS، خطر تمرکزگرایی است. در این مدل، افرادی که دارایی‌های بیشتری دارند، قدرت بیشتری برای انتخاب تأییدکنندگان و تأثیرگذاری بر تصمیمات شبکه دارند. این ممکن است به‌تدریج منجر به تمرکز قدرت در دست تعداد کمی از افراد شود و اصول غیرمتمرکز بودن بلاک‌چین را تحت تأثیر قرار دهد.
• حمله 51 درصد: در PoS، اگر یک شخص یا گروه قادر به کنترل بیش از 51 درصد از کل سکه‌های قفل‌شده در شبکه باشد، می‌تواند تراکنش‌ها را دستکاری کرده و حتی شبکه را تحت حمله قرار دهد. این نوع حمله به "حمله 51 درصد" معروف است و می‌تواند امنیت شبکه را تهدید کند.
• مشکلات مربوط به انتخاب تأییدکنندگان: در برخی شبکه‌ها، فرآیند انتخاب تأییدکنندگان ممکن است به‌طور تصادفی یا بر اساس پارامترهای مشخصی انجام شود که می‌تواند به انتخاب نادرست یا تمرکز قدرت در دست تعداد کمی از کاربران منجر شود. این مسئله می‌تواند به عدالت و شفافیت شبکه آسیب برساند.
• مسئله "نوسانات قیمت": قیمت ارزهای دیجیتال می‌تواند به‌طور شدید نوسان کند و این نوسانات ممکن است تأثیرات منفی بر مشارکت‌کنندگان شبکه و انگیزه‌های آن‌ها داشته باشد. به‌طور مثال، کاهش شدید قیمت یک ارز دیجیتال می‌تواند باعث شود که کاربران تصمیم به خارج کردن سکه‌های خود از شبکه بگیرند، که در نتیجه امنیت شبکه کاهش می‌یابد.
• پیچیدگی‌های فنی و پیاده‌سازی: هرچند PoS به‌طور نظری کارآمدتر از PoW به نظر می‌رسد، اما پیاده‌سازی آن در عمل می‌تواند پیچیده باشد. برخی از شبکه‌ها برای اطمینان از عملکرد درست PoS نیاز به الگوریتم‌های پیچیده‌تری دارند که می‌تواند مشکلاتی در مقیاس‌پذیری و کارایی ایجاد کند.

با وجود این چالش‌ها، بسیاری از پروژه‌ها همچنان به استفاده از اثبات سهام به‌عنوان یک گزینه معتبر برای تأمین امنیت و اجماع در شبکه‌های بلاک‌چین ادامه می‌دهند. به همین دلیل، تلاش‌های زیادی برای حل مشکلات موجود و بهبود این مکانیزم انجام می‌شود.

آینده اثبات سهام در فناوری بلاک‌چین

اثبات سهام به‌عنوان یک مکانیزم اجماع نوآورانه در حال تبدیل شدن به یکی از ارکان اصلی فناوری بلاک‌چین است. با توجه به مزایای چشمگیر آن، از جمله کاهش مصرف انرژی و افزایش مقیاس‌پذیری، این مدل روز به روز محبوب‌تر می‌شود. به علاوه، پیشرفت‌های فنی در زمینه توسعه و بهبود این الگوریتم باعث شده که چشم‌انداز روشنی برای آینده آن در صنعت بلاک‌چین به وجود آید. در این بخش، به تحلیل روندهای آینده و تحولات احتمالی اثبات سهام در بلاک‌چین خواهیم پرداخت.

با توجه به اینکه بسیاری از پروژه‌های بزرگ بلاک‌چین به سمت استفاده از PoS حرکت می‌کنند، این تکنولوژی قادر است مشکلات زیادی از جمله مصرف انرژی و مقیاس‌پذیری را حل کند. پیشرفت‌های بیشتر در زمینه الگوریتم‌ها و بهینه‌سازی‌های امنیتی می‌تواند به کاهش خطرات مانند حملات 51 درصد و تمرکزگرایی کمک کند. در نتیجه، انتظار می‌رود که PoS در آینده به استانداردی برای شبکه‌های بلاک‌چین تبدیل شود.

در نهایت، با تکامل فناوری بلاک‌چین و اثبات سهام، این سیستم به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین روش‌های اجماع در دسترس خواهد بود. توانایی PoS در حل چالش‌های بزرگ بلاک‌چین، آن را به یک انتخاب جذاب برای پروژه‌های جدید و موجود تبدیل می‌کند. انتظار می‌رود که در آینده‌ای نزدیک، این فناوری به یکی از ارکان اصلی بلاک‌چین‌های نسل جدید تبدیل شود.