با روی کار آمدن بلاکچین های نسل جدید و نیاز به سرعت بالاتر در انجام محاسبات و تایید تراکنش ها مکانیزم اثبات انجام کار تا حدی ناکارامد به نظر می آمد و نیاز به سازکار جدیدی برای به اجماع رسیدن در بلاکچین ها بود، البته مشکل مصرف بی رویه برق برای ماینینگ و سایر مشکلات دیده شده در الگوریتم های اثبات کار نیز مهر تاییدی بر مهاجرت از این الگوریتم ها به الگوریتم هایی بهینه تر و کارامد تر بود.
کاربرد اصلی مکانیزم اجماع
مکانیزم اجماع یا Consensus Algorithm به مجموعه ای از قواعد گفته می شود که در یک سیستم همتا به همتا و مبتنی بر تکنولوژی بلاکچین این امکان را می دهد تا بدون نیاز به اعتماد بین نود ها و کاربران شبکه سیستم بتواند به درستی تراکنش های ارسالی را پردازش کند و بروز رخنه ها و تراکنش های نادرست از جمله مشکل دابل اسپندینگ یا خرج کردن دوباره موجودی از بین برود، موارد ذکر شده تمامی ساز کاری است که توسط آن نیاز به یک سازمان یا ارگان را برای پردازش اطلاعات را از بین می برد و به یک سیستم توزیع شده این امکان را می دهد تا بی نیاز از واسطه ها و تنها توسط مشارکت کننده گان شبکه که هر کسی توانایی پیوستن به آنرا دارد به حیات خود ادامه دهد و خللی در آن مشاهده نشود در ادامه با بررسی دقیق اثبات سهام و چگونگی عملکرد آن در سیستم های توزیع شده با ما همراه باشید.
نحوه عملکرد اثبات سهام چگونه است؟
در فرایند اثبات کار نود هایی به اسم ماینر ها وجود داشت که باید به حل مسائل پیچیده ریاضی مشغول می شدند تا به جواب مورد قبول برای ساخت بلاک جدید برسند در صورتی که این توان پردازشی جهت محاسبات و یا حل مشکلاتی از خود کاربران نبود و در پی یافتن پاسخ سوالات ریاضی هدر می رفت که در پی آن مکانیزم اثبات سهام پا به عرصه گذاشت و مورد استفاده اکثر بلاکچین های نسل جدید قرار گرفت، در این مکانیزم نقش نود های ماینر به طور کلی حذف شد و هیچ محاسباتی برای یافتن پاسخ مسائل ریاضی صورت نمی گیرد بلکه به جای آن در این گونه از بلاکچین ها توکن بومی آن بلاکچین به عنوان مولفه ای جهت انتخاب شدن برای ساخت بلاک جدید در نظر گرفته می شود.
در بلاکچین ها ساخت بلاک به صورت مداوم در حال انجام است و برای تایید تراکنش های جدید الزامی است که بلاک جدیدی تولید شود و تراکنش های جدید در صف، در ان قرار گیرند و با تایید بلاک ها تراکنش ها برای همیشه در آن بلاک قرار گرفته و به زنجیره بلاک های ایجاد شده بپیوندد. حال به توصیف نحوه ایجاد بلاک ها می پردازیم:
در الگوریتم های مبتنی بر گواه اثبات سهام نودهایی به عنوان اعتبار سنج یا Validator node وجود دارد که این نود های اعتبار سنج باید داری یک سرور با منابع حداقلی مشخص باشند و در کنار آن مقدار حداقلی مشخص شده توسط شبکه از توکن های بلاکچین بومی را تهیه و برای اعتبار سنجی به شبکه اختصاص دهند و یا به اصطلاح آنرا سهام گذاری نمایند. در این صورت مجموعه ای از اعتبار سنج ها بوجود می آیند که بر اساس میزان سهام گذاری شده شان امکان کاندید شدن جهت ساخت بلاک جدید و قرار دادن تراکنش ها در آنرا خواهند داشت این اعتبار سنج ها هم به نهاد یا ارگان خاصی متعلق نیستند و هر کاربری در صورت تمایل به مشارکت در فرایند تولید بلاک های جدید با تهیه توکن های شبکه و سرور مورد نظر توانایی تبدیل به validator را در بلاکچین مورد نظر می تواند داشته باشد. اعتبار سنج ها در ازای ساخت بلاک جدید پاداش کارمزد های تراکنش های قرار داده شده در آن بلاک را دریافت می کنند همچنین اگر عرضه ای از رمز ارز مورد نظر برای ساخت بلاک در نظر گرفته شده باشد نیز به نود اعتباز سنج اختصاص می یابد، لازم به ذکر است در بلاکچین هایی که از POS استفاده می کنند کاندید شدن برای ساخت بلاک به صورت های مختلفی رخ می دهد به عنوان مثال در بیشتر آنها بیشترین سهام گذار همواره شانس بیشتری را جهت ساخت بلاک جدید دارا می باشد البته در برخی از بلاکچین ها دیده شده که سهام گذاران میزان مشخصی از توکن به مقدار یکسان شانس کاندید شدن را پیدا می کنند و این انتخاب به صورت تصادفی رخ می دهد.
سرور مورد نیاز ولیدیتور ها چه تفاوتی با سرور ماینینگ دارد؟
سرور های ولیدتور ها توان پردازشی خود را تنها معطوف به ثبت تراکنش های جدید و محاسبات مربوط به ساخت بلاک و پردازش وظایف مربوط به سیستم می کنند و تنها پردازشی را که در جهت صحت عملکرد بلاکچین هست انجام می دهند در صورتی که ماینیگ پردازش را صرفا برای حل مسائل ریاضی صرف می کند که از نظر مصرف برق به هیچ عنوان قابل مقایسه با یکدیگر نیستند در واقع ماینینگ رقابتی بر سر توان پردازشی است و هرچه پردازش بیشتری را به شبکه تخصیص دهید در ان درامد بالاتری را خواهید داشت اما توان پردازشی مورد نیاز ولیدتور ها در اثبات سهام تنها با یک لپ تاپ با تجهیزات به روز نیز امکان پذیر است و نقش اصلی را جهت رقابت ساخت بلاک میزان توکن های سهام گذاری شده مشخص می کند.
اعتبار سنج ها و مشارکت کننده ها Validators & Delegators
برای تبدیل شدن به اعتبار سنج در بلاکچین های مبتنی بر اثبات سهام نیاز به یک میزان حداقلی سهام گذاری رمز ارز بومی آن بلاکچین و تجهیزات سرور است که گاها در برخی از این بلاکچین ها دیده می شود که میزان سهام گذاری مشخص شده بسیار بالاست و در این صورت امکان مشارکت کاربرانی با دارایی رمز ارز کم غیر ممکن می شود از این رو معمولا در بلاکچین های اثبات سهام علاوه بر اعتبار سنج ها مشارکت کننده ها نیز وجود دارند، در این میان مشارکت کننده ها با تخصیص هر میزان از توکن های رمز ارز شبکه مورد نظر می توانند در فرایند ایجاد بلاک جدید نقش داشته باشند به این صورت که توکن هایشان را بر روی اعتبار سنج مورد نظرشان سهام گذاری می کنند و با افزایش توکن های سهام گذاری اعتبار سنج مورد نظر امکان مشارکت آن نود افزایش می یابد و در ازای آن دلیگیتور ها یا مشارکت کننده ها هم متناسب با میزان سهام گذاری مقداری از توکن ها را به عنوان پاداش از اعتبار سنج دریافت می کنند در واقع همانند آنچه در استخر های استخراج قبل تر امکان مشارکت همه ماینر ها و دریافت پاداش را امکان پذیر می کرد مشارکت کننده ها و سهام گذاری آنها روی اعتبار سنج مورد اعتمادشان همین نقش را ایفا می کند و با سهام گذاری بیشتر توکن ها سعی در افزایش امنیت و تمرکز زدایی بلاکچین های مبتنی بر اثبات سهام دارد.
امنیت و حملات 51 درصدی
در بلاکچین های اثبات کار امنیت با افزایش هش ریت بالاتر می رود چرا که در اختیار داشتن حداقل 50 درصد از چنین توانی را برای یک نفر سخت و سخت تر می کند که این فرایند در بلاکچین های اثبات سهام با مقدار توکن های شبکه سنجیده می شود یعنی در این شبکه ها شخصی که حداقل 50 درصد از توکن های کل سهام گذاری شده را در اختیار داشته باشد توانایی تغییر تراکنش ها و دستکاری اطلاعات به سود خود را بدست می آورد، بنابراین هرچه توکن های استیک شده در یک بلاکچین POS بیشتر باشد امنیت آن نیز افزایش می یابد.
مکانیزم اسلشینگ Slashing
پس از کاندید شدن یک اعتبار سنج جهت ساخت بلاک، اطلاعات تراکنش ها، هش بلاک و سایر اطلاعات موجود در هر بلاک توسط اعتبار سنج در درون بلاک ها قرار گرفته و به شبکه ارسال می شود و سایر نود ها وظیفه اعتبار سنجی و بررسی صحت اطلاعات تراکنش ها را برعهده دارند، با این حال ممکن است اعتبار سنج منظور شده برای این وظیفه اقدام به دستکاری اطلاعات تراکنش ها یا اهدافی مانند دابل اسپندینگ (خرج کردن 2 باره موجودی) را داشته باشد و برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی برخی نود ها وظیفه نظارت روی اعتبار سنج ها را برعهده می گیرند که در صورت مشاهده و اثبات اعمال خرابکارانه اعتبار سنج به عنوان پاداش کل توکن های وثیقه گذاری شده توسط اعتبار سنج مخرب را دریافت می کنند در واقع مکانیزم اسلشینگ با جریمه کل سهام اعتبار سنج مخرب سعی در جلوگیری از بروز فعالیت های ناسالم توسط اعتبار سنج ها را دارد و در ازای پرداخت این سهام ها به یابنده چنین حملاتی سایر نود ها را تشویق به بازبینی تراکنش های بلاک ها می کند.
استیکینگ چیست؟
استیک نمودن رمز ارز ها (Staking) در واقع همان سهام گذاری رمز ارز و شروع اعتبار سنجی تراکنش ها و ساخت بلاک جدید است که می تواند به صورت انفرادی یعنی تبدیل شدن به اعتبار سنج رخ دهد و یا به صورت مشارکت کننده روی اعتبار سنج مورد اعتماد صورت پذیرد، امروزه در بسیاری از کیف پول ارز های دیجیتال این امکان با هولد میزان مشخصی توکن بلاکچین مورد نظر امکان پذیر است، ولت های کمپانی لجر و همچنین تراست ولت در این زمینه جزو بهترین ولت ها برای استیک آسان رمز ارز های مبتنی بر اثبات سهام و دریافت پاداشی در ازای مشارکت هستند.
لاک تایم استیک چیست؟
در بسیاری از بلاکچین ها بعد از استیک رمز ارز و شروع مشارکت در شبکه چنانچه اقدام به توقف این فرایند و برداشت توکن های وثیقه گذاری شده نمایید باید مدتی را تحت عنوان لاک تایم منتظر بمانید این فرایند برای جلوگیری از فعالیت های مخرب در شبکه است به نحوی که اعتبار سنج تا چندین روز وثیقه خود را باید در اختیار شبکه قرار دهد که اگر فعالیت خرابکارانه ای توسط وی به اثبات رسید طبق مکانیزم اسلشینگ توکن های وی به عنوان جریمه اخذ شود. به عنوان مثال لاک تایم در استیک پولکادات برابر 28 روز است و یا در بلاکچین کازماس در حدود 21 روز پس از اقدام به خروج از وثیقه گذاری باید منتظر دریافت توکن هایتان بمانید ودر این دوره پاداشی برای مشارکت دریافت نمی کنید و همچنین امکان فروش یا ارسال رمز ارز ها را ندارید.
معرفی برترین پروژه های مبتنی بر اثبات سهام
اتریوم ETH : اتریوم در ابتدا از سازکار اثبات کار استفاده می کرد که در پی آپدیت مرج به صورت کلی به الگوریتم اثبات سهام مهاجرت کرده و درحال حاظر بزرگترین پروژه استفاده کنتنده از این الگوریتم از نظر حجم بازار است.
کاردانو ADA : کاردانو به نحوی احسنت توانسته از الگوریتم اثبات سهام POS بهره ببرد و در حال حاظر جزو غیرمتمرکز ترین و امن ترین بلاکچین ها به شمار می رود.
ترون TRX : بلاکچین ترون با استفاده از مکانیزم اثبات سهام نمایندگی شده یا Delegated Proof of Stake یا به اختصار DPOS ساخته شده است این مکانیزم به نسبت متمرکز تر است اما سرعت بسیار بالایی را در بلاکچین بوجود می اورد در این بلاکچین 27 نماینده جهت ساخت بلاک کاندید می شوند و 127 مشارکت کننده نیز به انها جهت انتخاب شدن رای میدهند اما رای دهنده گان در صورت انتخاب نماینده مخرب مسولیتی نداشته و دچار اسلشینگ نمی شوند.
پولکادات DOT : بلاکچین پولکادات از نوعی مکانیزم اثبات سهام به نام اثبات سهام نمایندگی NPOS یا nominated Proof of Stake استفاده می کند که امنیت بالا را درکنار سرعت و تمرکز زدایی به همراه می اورد در این اجماع نماینده گان یا همان مشارکت کننده گان نیز در صورت سهام گذاری روی اعتبار سنج مخرب جریمه می شوند.
مزایای اثبات سهام POS :
هزینه گزاف حمله 51 درصدی: دیگر برای حمله به این مکانیزم با توان پردازشی بالا یا حتی برتری کوانتومی نمی توان اقدامی انجام داد بلکه باید حداقل 50 درصد از عرضه کل یک توکن را خریداری کنید که لازمه پرداخت هزینه گزافی است علاوه بر این پس از بروز حمله یا باید منتظر سوزانده شدن دارایی هایتان توسط مکانیزم اسلشینگ باشید و یا در بهترین حالت که توانستید شبکه را با اختلال مواجه کنید منتظر از دست رفتن ارزش توکن هایتان به دلیل بروز هک در آن باشید.
سرعت بسیار بالا: سرعت اجماع در این الگوریتم بسیار بالاتر از اثبات کار است و معمولا بلاک ها در چند ثانیه در بلاکچین های مبتنی بر اثبات سهام ایجاد می شوند و اجماع سایر نود ها برای قطعیت بلاک یا فاینالیتی بسیار افزایش می یابد و تراکنش ها طی کمتر از 2 دقیقه به قطعیت می رسند در صورتی که زمان قطعیت تراکنش های بیت کوین در حدود 1 ساعت است.
سازگاری با محیط زیست: این الگوریتم دیگر به مصرف بی رویه برق منجر نمی شود و مصرفی کاملا استاندارد تنها در جهت انجام تراکنش ها را بوجود می آورد و از این حیث بسیار توسط حامیان محیط زیست مورد استقبال قرار گرفته است.
