هنگامی که صحبت از رمزارز‌ها می‌شود یکی از مهم‌ترین مسائلی که ذهن علاقه‌مندان به این بازار را مشغول به خود می‌کند این است که آیا این رمزارز‌ها ایمن هستند؟ خرید و فروش ارزهای دیجیتال که از طریق این بازار انجام می‌شود چگونه به تایید می‌رسد؟ نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که اکثر این رمزارز‌ها از شبکه‌های بلاک چین استفاده می‌کنند که اگر می‌خواهید به ادامه مطالعه این مقاله بپردازید باید با شبکه‌های بلاکچین آشنا باشید. بلاک چین، الگوریتم ‌های اجماع (Consensus Algorithms) متفاوتی دارد که یکی از این الگوریتم‌ها اثبات کار است. موضوع الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) و الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) از اهمیت فراوانی برخوردار است و اگر قصد دارید به طور جدی وارد بازار رمزارز‌ها شوید با کایاکوینکس همراه شوید تا با این الگوریتم مهم بلاک چین بیشتر آشنا شوید.

اولین ‌بار در سال 2009 بود که در وایت پیپر بیت‌کوین نام الگوریتم اجماع اثبات کار مطرح شد. ساتوشی ناکاموتو در وایت ‌پیپر بیت‌کوین از ایده‌ای اساسی به نام تمرکززدایی یاد کرد. در واقع، ناکاموتو شیوه انتقال پول با استفاده از واسطه‌هایی مانند بانک‌ها را ناکارآمد می‌دانست. در مقابل، ارز دیجیتال بیت‌کوین را به‌عنوان سیستم پرداخت الکترونیک همتابه‌همتای بدون نیاز به واسطه معرفی کرد.

دفتر کل توزیع ‌شده (Distributed ledger) راه ‌حل خلاقانه بلاک ‌چین بیت‌کوین برای ایجاد بستری غیرمتمرکز و شفاف است. دفتر کل توزیع ‌شده را می‌توان مشابه سرور در سیستم‌های متمرکز در نظر گرفت؛ با این تفاوت که نسخه‌ای از آن در اختیار تمام کسانی که مالک بیت‌کوین هستند، قرار می‌گیرد.

به این ترتیب، هر تراکنش در شبکه بیت‌کوین باید درون دفتر کل توزیع‌شده ثبت شود و تمام افراد بر سر تغییرات اعمال‌شده به توافق برسند. از طرفی، داده ‌های مربوط به هیچ ‌یک از تراکنش ‌های بیت‌کوین از دفتر کل توزیع ‌شده حذف نمی‌شود، بلکه داده‌ ها تا همیشه به صورت زنجیره در کنار یکدیگر باقی می‌مانند.

حصول توافق بین تعداد فراوانی از افراد که در شبکه بیت‌کوین حضور دارند، چگونه امکان‌پذیر است؟ هیچ راهی به جز در نظر گرفتن الگوریتم‌های اجماع خودکار برای این منظور وجود ندارد. اینجا بود که الگوریتم اجماع اثبات کار متولد شد.

الگوریتم اثبات کار (Proof of Work) چیست؟

هرچند که الگوریتم اثبات کار به شبکه بیت‌کوین محدود نیست؛ برای ارائه تعریف دقیق از آن، بحث را با بلاک‌ چین بیت‌کوین پیش می‌بریم. در شبکه بیت‌کوین عده‌ای از افراد به‌صورت داوطلبانه به‌عنوان ماینر (Miner) فعالیت می‌کنند. ماینرها سخت‌افزارهایی را تهیه می‌کنند و در اختیار شبکه بیت‌کوین قرار می‌دهند. وظیفه ماینرها، تأیید تراکنش‌های زنجیره بیت‌کوین است. داده‌های تراکنش‌ها در زنجیره بیت‌کوین در قالب بلوک‌هایی ذخیره می‌شوند. هر بلوک در زنجیره بیت‌کوین شناسه اختصاصی دارد که با نام هش (Hash) شناخته می‌شود.

زمانی بلوک به زنجیره بیت‌کوین افزوده می‌شود که هش اختصاصی مربوط به آن شناسایی شود. شناسایی این هش بر عهده ماینرهاست. با استفاده از مجموعه عملیات ریاضی این هش شناسایی می‌شود. اولین ماینری که بتواند هش را شناسایی کند، به‌عنوان استخراج‌کننده بلوک معرفی می‌شود و به‌ازای آن پاداش دریافت می‌کند. پس از آن ماینرهای دیگر فرایند طی‌شده را بررسی و تأیید می‌کنند تا بلوک به زنجیره افزوده شود. تأیید تراکنش‌ها در زنجیره بیت‌کوین به این صورت انجام می‌شود.

آنچه تا اینجا مطرح شد، مفهوم کامل الگوریتم اجماع اثبات کار بود. در شبکه‌های دیگر بلاک‌چین نیز که از این الگوریتم اجماع استفاده می‌شود، مکانیزم اجرا تقریباً مشابه همان رویه‌ای است که پیش‌تر ذکر شد.

مزایای الگویتم اجماع اثبات کار

الگوریتم اجماع اثبات کار مزایا و معایبی دارد که باید در اینجا بررسی کنیم. اصلی‌ترین مزایای الگوریتم PoW عبارت‌اند از:

• امنیت فوق‌العاده زیادی را در شبکه بلاک‌ چین ایجاد می‌کند.
• امکان تأیید تراکنش‌ها در شبکه را به ‌صورت خودکار و متغیر فراهم می‌کند.
• ماینرها با استفاده از این الگوریتم امکان درآمدزایی دارند.

معایب الگویتم اجماع اثبات کار

• سرعت کم پردازش تراکنش‌ها: پردازش تراکنش‌ها با استفاده از الگوریتم اجماع اثبات کار زمان‌بر است. برای مثال، تشکیل هر بلوک در شبکه بیت‌کوین حدود ده دقیقه طول می‌کشد. همین مسئله در شبکه ‌های بلاک ‌چین با ترافیک بالا سبب بروز مشکل مقیاس‌پذیری می‌شود. مشکل مقیاس‌پذیری باعث می‌شود کاربران برای پردازش تراکنش‌هایشان مجبور شوند کارمزدهای بیشتری پرداخت کنند. این مشکل سبب شده است الگوریتم‌های اجماع جایگزین در برخی از شبکه‌ها به کار گرفته شوند.
• نیاز به تجهیزات سخت‌افزاری گران‌قیمت: چند سال قبل با استفاده از رایانه‌های خانگی می‌شد در فرایند استخراج بیت‌کوین مشارکت کرد. رفته‌رفته، تعداد ماینرها افزایش پیدا کرد و درنتیجه، رقابت برای استخراج بیت‌کوین نیز شدت یافت. این موضوع برای ارزهای دیجیتال دیگر با مکانیزم اجماع اثبات کار نیز با شدت کمتری صادق است. ماینرها برای موفقیت در رقابت با دیگران به سراغ خرید دستگاه‌های سخت‌افزاری با توان زیاد محاسباتی رفتند. در حال حاضر، ماینرها دستگاه‌‌های ایسیک (ASIC) پیشرفته را در قالب مزارع ماینینگ به کار می‌گیرند. این دستگاه‌ها قیمت تمام‌شده بسیار زیادی دارند؛ بنابراین، طبیعی است که تعداد افراد زیادی از پس خرید آن‌ها و راه‌اندازی مزارع استخراج بیت‌کوین برنمی‌آیند.
• مصرف زیاد انرژی: مشکل دیگری که باید برای دستگاه‌های ماینینگ ذکر شود، مصرف برق زیاد آن‌هاست. همین مسئله سبب شده است تا دولت‌ها محدودیت‌های زیادی برای مزارع استخراج در نظر بگیرند؛ حتی برخی از ماینر‌ها به ناچار برای تأمین برق دستگاه‌های خود، نیروگاه‌های اختصاصی راه‌اندازی کرده اند. این در حالی است که الگوریتم‌های اجماع جایگزین در شبکه‌های بلاک‌چین دیگر مانند الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake)، مشکل مصرف برق را کاملاً برطرف کرده‌اند.

کدام شبکه‌های بلاک‌چین از الگوریتم اثبات کار بهره می ‌برند؟

بیت‌کوین تنها شبکه بلاک ‌چین نیست که از الگوریتم اثبات اجماع کار بهره می‌برد. ازجمله معروف‌ترین شبکه‌های دیگری که از این الگوریتم اجماع استفاده می‌کنند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:‌

• لایت کوین (LTC)
• بیت‌کوین کش (BCH)
• دوج کوین (DOGE)
• مونور (XMR)
• زی‌کش (ZEC)
• اتریوم کلاسیک (ETC)

الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake) چیست؟

الگوریتم Proof of Stake نوعی الگوریتم اجماع برای شبکه‌های بلاک‌چین است. بر اساس این الگوریتم، گروهی از افراد جامعه بلاک‌چین به‌عنوان اعتبارسنجی (Validator) فعالیت می‌کنند. این افراد موظف‌اند با اجرای قوانینی مربوط به اثبات از طریق سهام،‌ تراکنش‌ها را اعتبارسنجی و امنیت شبکه را تأمین کنند.

بر خلاف الگوریتم اثبات کار، در الگوریتم اثبات سهام، اعتبارسنج‌ها صرفاً باید تعداد مشخصی از توکن بومی شبکه را تهیه و سپس در کیف پول مشخصی قفل کنند. به این ترتیب، می‌توانند در فرایند تأیید و اعتبارسنجی تراکنش‌ها مشارکت داشته باشند. هریک از اعتبارسنج‌ها با نام گره یا نود شناخته می‌شوند. بر اساس میزان توکن قفل‌شده، پس از تأیید هر تراکنش در زنجیره، پاداش مشخصی از محل کارمزد دریافتی به گره‌ها اختصاص پیدا می‌کند.

نحوه انتخاب اعتبارسنج‌ها برای تولید بلوک در الگوریتم اثبات سهام چگونه است؟

در شبکه ‌های بلاک ‌چین با الگوریتم اثبات کار، روند مشخصی برای تولید بلوک‌ها وجود دارد. هر بلوک یک کد هش (Hash) دارد. ماینرها در رقابت با یکدیگر بر سر شناسایی کد هش فعالیت می‌کنند. هر ماینر که موفق شود زودتر کد هش را شناسایی کند، تولید بلوک را به نام خود ثبت خواهد کرد. در ادامه، ماینرهای دیگر نیز تشکیل بلوک را تأیید می‌کنند.

اما در الگوریتم اثبات سهام، روند تولید بلوک‌ها چگونه است؟‌ در چنین شرایطی، میزان سهام قفل‌شده توسط نودها عامل شماره یک تعیین‌کننده در انتخاب اعتبارسنج‌ها برای تولید بلاک شناخته می‌شود. البته، مجموعه‌ای از توابع تصادفی نیز در شبکه‌های بلاک ‌چین تعریف می‌شوند تا مانع از شکل‌گیری اجماع پیشرو (تمرکز) شوند، اما طبیعی است که هرچه سهام بیشتری در شبکه قفل شود، شانس انتخاب گره‌ها برای تولید بلوک افزایش پیدا می‌کند.

مزایای الگوریتم اجماع اثبات سهام

الگوریتم اجماع اثبات کار مزایایی دارد که باید در اینجا بررسی کنیم. اصلی‌ترین مزایای الگوریتم PoS عبارت‌اند از:

• سرعت پردازش بالا: به تجربه ثابت شده است که شبکه‌های بلاک‌چینی که از الگوریتم اثبات سهام در ارز دیجیتال بهره می‌برند، توان پردازش بیشتری دارند. همچنین، زمان تشکیل هر بلوک در این شبکه‌ها به‌مراتب کاهش پیدا می‌کند و تعداد تراکنش‌هایی که در یک ثانیه پردازش می‌شود نیز افزایش می‌یابد.
• کمک به حفظ قیمت توکن بومی شبکه: در شبکه‌هایی که از این الگوریتم بهره می‌برند، بخش چشمگیری از توکن ‌ها قفل می‌شوند. این اتفاق به حفظ ارزش توکن در بلندمدت کمک می‌کند، زیرا فرایند عرضه و تقاضای توکن‌ها در بازار به‌خوبی تحت کنترل درمی‌آید.
• تسهیل مشارکت اعضای جامعه در تأیید تراکنش‌ها: در شبکه‌هایی که از الگوریتم اثبات کار بهره می‌برند، کاربران باید برای تهیه سخت‌افزار لازم به‌منظور مشارکت در فرایند تأیید تراکنش‌ها هزینه‌های هنگفتی بپردازند. طبیعی است که خیلی از کاربران توان و تمایل پرداخت چنین هزینه‌هایی را ندارند. از طرفی الگوریتم Proof of Stake، زمینه لازم برای مشارکت گروه‌های بیشتری از اعضای جامعه را در تأیید تراکنش‌ها و تأمین امنیت شبکه فراهم می‌کند. افراد می‌توانند صرفاً از طریق نگهداشتن توکن‌های خود در یک کیف پول برای مدت زمان مشخص و بدون انجام هیچ کار دیگری، در این فرایند مشارکت کنند. علاوه بر آن در برخی از شبکه‌ها این امکان وجود دارد که افراد توکن‌های خود را در اختیار برخی دیگر از نودهای اعتبارسنج قرار دهند. به این ترتیب، اعتبارسنج‌ها به‌نیابت از این افراد در تأیید تراکنش‌ها مشارکت می‌کنند؛ در نهایت هم پاداش دریافتی بین دو نفر توزیع می‌شود.
• صرفه‌جویی در مصرف انرژی: یکی از ایرادات جدی الگوریتم اثبات کار، مصرف زیاد انرژی برای تأیید تراکنش‌ها و حفظ امنیت شبکه است. همین مسئله سبب شده است برخی از کشورها فعالیت ماینرها را ممنوع اعلام کنند. در برخی دیگر از کشورها ضوابط سخت‌گیرانه‌ای برای فعالیت ماینرها در نظر گرفته شده است. این در حالی است که الگوریتم اثبات سهام مشکل نیاز به انرژی زیاد برای تأیید تراکنش‌ها را به صورت کامل برطرف کرده است. با صرف کمی انرژی می‌توان در این فرایند مشارکت کرد.

کدام شبکه‌های بلاک ‌چین از الگوریتم اثبات سهام استفاده می‌کنند؟

ازجمله معروف‌ترین شبکه‌های دیگری که از الگوریتم اجماع اثبات سهام استفاده می‌کنند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:‌

• اتریوم (Ethereum)
• تزوس (Tezos)
• ترون (Tron)
• کازماس (Cosmos)
• الگورند (Algorand)
• پولکادات (Polkadot)

تفاوت الگوریتم اثبات کار با اثبات سهام

گواه اثبات سهام، میزان کار‌های کامپیوتری لازم برای اثبات بلاک و مبادلات را تقلیل می‌دهد تا بلاک چین حفظ شود و بنابراین رمزارز‌ها را حفظ می‌کند. اثبات سهام کاری که می‌کند تغییر دادن مسیر بلاک‌های تأیید شده با استفاده ماشین‌های دارندگان سکه‌های رمزارز است. دارندگان این سکه‌ها دارایی‌هایشان را به عنوان غرامت برای احتمال تأیید شدن بلاک‌ها ارائه می‌کنند و از این طریق به اثبات‌گران تبدیل می‌شوند. بعد از این به صورت کاملاً رندوم از میان اثبات‌گران عده‌ای انتخاب می‌شوند تا اصطلاحاً «ماین کردن» را انجام دهند یا بلاک را ثبت کنند.

جمع بندی

در این مقاله به بررسی تفاوت اثبات کار و اثبات سهام پرداختیم و متوجه شدید که هر دو الگوریتم خاصیت غیرمتمرکز بودن دارد اما به دلیل استفاده از هزینه های زیاد تجهیزات و اثرات مخربی که بر روی محیط زیست دارد، در تلاش است که متمرکزتر شود. در مقابل اثبات سهام نیاز به تجهیزات گران قیمتی ندارد، اما باید مقداری از کوین شبکه استیک شود تا تبدیل به نود تایید کننده شوید که این مساله می تواند بسیار هزینه بر باشد. به هر حال با مطالبی که در این مقاله گفته شد، الگوریتم اثبات سهام می تواند بهتر باشد چرا که می تواند تراکنش ها را سریعتر انجام دهد.