اثبات سهام یا proof of stake چیست؟
برای درک بهتر روش اثبات سهام باید بدانید که شبکه‌های بلاک‌چین چگونه کار می‌کنند.
در شبکه‌های بلوکی برای ساخته‌‌شدن بلوکهای جدید و تایید آن‌ها از یک نوع مکانیزم توافقی (Consensus Mechanism) استفاده می‌شود. این مکانیزم همانطور که از نامش پیدا است، مورد توافق همه‌ی اعضای موجود در شبکه است.
پروتکل اثبات سهام (Proof of stake) در واقع یک نوع مکانیزم توافقی است که برای ساخت و تایید بلوکهای جدید در شبکه‌های بلاک‌چین، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش در سال 2011 معرفی شد و اگرچه که دارای هدف مشترکی با مکانیزم توافقی اثبات کار (Proof of work) است اما نحوه‌ی عمکلرد کاملا متفاوتی دارد.
درباره مکانیزم اثبات سهام (proof of stake)
از زمان پیدایش بیت‌کوین تا به‌حال، مکانیزم‌های توافقی تغییرات زیادی کرده است. علت اصلی این تغییرات، بهبود امنیت، سرعت و کیفیت ساخته‌‌شدن بلوکهای جدید و ذخیره‌سازی اطلاعات در شبکه بوده‌است.
برای ایجاد و تایید شدن بلوکهای جدید یا به عبارتی استخراج بیت‌کوین از مکانیزم توافقی اثبات کار یا Proof of work استفاده می‌شود. این مکانیزم دارای سرعت پایین و هزینه‌ی بالایی است. پروتکل اثبات سهام در واقع برای بهبود و رفع مشکلات موجود در مکانیزم توافقی اثبات کار، ایجاد شده است.
هر نوع مکانیزم توافقی دارای اجزای مختلفی است. در پروتکل توافقی اثبات کار، ماینرها یا استخراج‌کننده‌ها با جمع‌آوری اطلاعات اقدام به ساخت بلوکهای جدید می‌کنند. در واقع آن‌ها در حال استخراج بلوکهای جدید هستند.
این فرایند دارای حجم محاسبات بسیار بالایی است و در نتیجه مصرف انرژی بسیار بالایی دارد. ماینر‌هایی که قدرت محاسبه‌ی بالاتریی دارند، شانس بیشتریی برای ساخت بلوکهای جدید و در نتیجه کسب پاداش دارند.
بنابراین داشتن تجهیزاتی که منجر به افزایش قدرت محاسباتی می‌شود، یک عامل مهم برای افزایش درآمد ماینرها است. در واقع در این روش، ماینرها برای دریافت پاداش ایجاد بلوکهای جدید، با یکدیگر رقابت می‌کنند.
اما در مکانیزم توافقی اثبات سهام، برای ایجاد و ساخته شدن بلوکهای جدید از یک الگوریتم متفاوت استفاده می‌شود. در این مکانیزم، بازیگران موجود در شبکه با استفاده از ذخیره‌سازی یا استیک (Staking) کردن دارایی‌های خود در شبکه‌ی بلاک‌چین، اقدام به تایید تراکنش‌های جدید در شبکه می‌کنند.
بنابراین به آن‌ها تاییدکنندگان (اعتبارسنج) یا Validators گفته می‌شود. هرکدام از این افراد، یک شاخه ( validator node) را تشکیل می‌دهد. در نهایت بر اساس یک فرایند نیمه شانسی، یکی از این اعتبارسنج‌ها به‌عنوان تاییدکننده و یا در واقع سازنده (ضارب) بلوک جدید انتخاب می‌شود و پاداش تایید بلوک جدید به او تعلق می‌گیرد.
نکته‌ی مهمی که وجود دارد این است که بلوکهای جدید در روش اثبات سهام استخراج نمی‌شوند، بلکه ضرب می‌شود. رمزارز‌هایی که در بلاک‌چین خود از روش اثبات سهام استفاده می‌کنند، با سکه‌هایی شروع می‌کنند که از قبل استخراج شده‌اند و یا با استفاده از فرایند اثبات کار شروع کرده و به تدریج به اثبات سهم تبدیل می‌شوند.
نحوه‌ی مشارکت در مکانیزم توافقی اثبات سهام
افرادی که می‌خواهند در فرایند ساخت بلوکهای جدید شرکت کنند، باید بخشی از سکه‌های خود را در شبکه سپرده‌گذاری و قفل کنند. هرچقدر که میزان سکه‌هایی که در شبکه قفل می‌کنند بیشتر باشد، شانس آن‌ها برای انتخاب شدن برای ضرب بلوک جدید و دریافت پاداش بیشتر می‌شود.
در واقع هرچقدر که سهم یا استیک آن‌ها بزرگ‌تر باشد، شانس آن‌ها نیز بیشتر است. زمانی که یک شاخه (Node) به عنوان تایید‌کننده‌ی بلوک جدید انتخاب می‌شود، تمام تراکنش‌های موجود در آن بلوک را بررسی کرده و از صحت آن‌ها اطمینان پیدا می‌کند و سپس آن بلوک را امضا کرده و به زنجیره بلوک‌ها اضافه می‌کند. در نهایت، پس از تایید بلوک، بخشی از کارمزد تراکنش‌ها به‌عنوان پاداش به تاییدکننده داده می‌شود.
هر Node از اعتبارسنج‌ها می‌تواند سکه‌های قفل شده خود را پس از مدتی مشخص از شبکه خارج کند. مدت زمانی که سکه‌ها در شبکه قفل می‌شوند بستگی به قوانین و مقرارت آن شبکه دارد و متفاوت است. سپس در صورتی که تایید شود، هیچ فعالیت غیرقانونی توسط این گره انجام نشده‌است، کل سکه‌های آن به همراه پاداش‌هایی که دریافت کرده‌است از شبکه خارج می‌شود.
آیا فرایند انتخاب شانسی اعتبارسنج‌ها عادلانه است؟
ممکن است این سوال برای شما ایجاد شود که میزان استیک هر اعتبارسنج با میزان موفقیت آن‌ها ارتباط مستقیم دارد، بنابراین این فرایند عادلانه نخواهد بود و بیشتر به نفع شاخه‌های ثروتمندتر است.
برای این‌که فرایند انتخاب شانسی اعتبارسنج‌هاِ، تنها به نفع افراد ثروتمندتر نباشد، راه‌کارهایی ایجاد شده‌است که عبارتند از:
- انتخاب شانسی بلوک‌ها (Randomized Block selection)
- انتخاب بر اساس سن سکه (Coin age selection)
روش انتخاب شانسی بلوک‌ها
در روش انتخاب شانسی بلوک‌ها (Randomized Block selection) بلوک‌هایی که دارای بیشترین اندازه و کم‌ترین میزان هش (Hash Value) هستند، انتخاب می‌شوند. با توجه به این‌که میزان بزرگی سهام شاخه‌ها برای همه قابل مشاهده است، این موضوع توسط سایر اعتبارسنج‌ها قابل پیش‌بینی است.
روش انتخاب بر اساس سن سکه
در روش انتخاب بر اساس سن سکه (Coin age selection) شاخه‌ها بر اساس زمانی که سهام خود را در شبکه استیک کرده‌اند، انتخاب می‌شوند.
عمر سکه عبارت است از تعداد روز‌هایی که سکه‌ها در شبکه استیک شده‌اند، ضرب‌در تعداد سکه‌ها. پس از انتخاب یک شاخه برای تایید یک بلوک، عمر آن شاخه دوباره از صفر محاسبه می‌شود و باید تا مدت مشخصی صبر کند تا بتواند اقدام به مشارکت در ساخت بلوکهای جدید کند.
این موضوع باعث می‌شود تا شاخه‌هایی که دارای سهام بزرگی هستند نتوانند کل شبکه را تحت کنترل خود قرار دهند.
باید توجه داشت که هر شبکه‌ای که از روش اثبات سهام استفاده می‌کند، قوانین و مقررات مخصوص به خود را دارد. بنابراین ممکن است اجزا و فرایند‌هایی که در اینجا توضیح داده شده‌اند، برای هر شبکه متفاوت عمل کنند.
مقالات پیشنهادی : بیت‌کوین جدید یا WBTC چیست؟
اعتماد به validators یا اعتبارسنج‌ها
چگونه می‌توانیم به بلوکهای جدیدی که توسط اعتبارسنج‌ها (validators) ساخته می‌شوند، اعتماد کنیم؟
یکی از مهم‌ترین چالش‌های موجود در شبکه‌های بلاک‌چین امنیت است. در روش اثبات سهام برای حل این موضوع، پروتکل‌هایی ایجاد شده است که از اقدامات غیرقانونی و جعل تراکنش‌ها جلوگیری می‌کند.
همانطور که پیش‌تر گفته شد، اعتبارسنج‌ها بخشی از سکه‌های خود را به عنوان سهم در شبکه قفل یا استیک می‌کنند. براساس قوانین، در‌صورتی که اقدامات غیرقانونی و تراکنش‌های جعلی در شبکه تشخیص داده شود، اعتبارسنج، بخشی از سکه‌های خود را به عنوان جریمه از دست می‌دهد.
بنابراین سهم اعتبارسنج که در شبکه قفل شده‌است از اقدامات غیرقانونی توسط اعتبارسنج جلوگیری کرده و به عنوان یک انگیزه برای عدم تخلف عمل می‌کند. بنابراین تا زمانی که سهامی که اعتبارسنج در شبکه استیک کرده است، بیشتر از کارمزد تراکنش‌ها باشد، اعتبارسنج اقدام به جعل تراکنش‌های غیرقانونی نمی‌کند، زیرا که سودی که از این راه کسب می‌کند از ضرری که متحمل می‌شود، بیشتر است.
حمله‌ی 51 درصد ٪51 Attack
تنها در صورتی که اعتبارسنج 51 درصد از کل رمزارز‌های موجود در شبکه را داشته‌باشد، می‌تواند کل شبکه را کنترل کرده و تراکنش‌های جعلی را در شبکه ثبت کند. از لحاظ تئوری این موضوع درست است ولی از لحاظ عملی احتمال این‌که کسی بتواند 51 درصد از کل رمزارز‌های یک شبکه را خریداری کند، بسیار پایین است.
مکانیزم اثبات سهام تا چه میزان غیرمتمرکز است؟
مکانیزم توافقی اثبات سهام از روش اثبات کار غیرمتمرکزتر است. در روش اثبات کار، ماینرها می‌توانند با استفاده از تجمیع استخر‌های استخراج، فرایند استخراج بیت‌کوین را تحت کنترل خود قرار داده و آن را متمرکز کنند. در صورتی که این اتفاق رخ بدهد، آن‌ها می‌توانند اقدام به جعل تراکنش‌ها کنند.
همچنین با توجه به گران بودن تجهیزات استخراج و هزینه‌ی بالا در مکانیزم اثبات کار، افراد کم‌تری می‌توانند در استخراج بلوکهای جدید مشارکت کنند. اما با توجه به این‌که در فرایند اثبات سهام، افراد می‌توانند با هزینه‌ی خیلی کم‌تری در تولید بلوکهای جدید شرکت کنند، تعداد اعتبارسنج‌ها افزایش پیدا کرده و در نتیجه غیرمتمرکزتر خواهد بود.
نحوه‌ی محاسبه‌ی سود اعتبارسنج‌ها در مکانیزم اثبات سهام چگونه است؟
هر شبکه‌ی بلاک‌چین، روش مخصوصی برای محاسبه‌ی میزان سود استیکینگ دارد. برخی از شبکه‌ها بر پایه‌ی بلوک‌ها این کار را انجام می‌دهند و عوامل مختلفی را در نظر می‌گیریند، مانند:
- نرخ تورم
- میزان کوین‌های استیک شده توسط اعتبارسنج (validator)
- مدت زمانی که اعتبارسنج به صورت فعال، در حال استیک کردن بوده است
- تعداد کل کوین‌های استیک‌شده در شبکه
- و سایر عوامل..
برخی دیگر از شبکه‌ها سود استیکینگ را بر اساس درصدی ثابت و معمولا سالانه محاسبه می‌کنند. این نرخ سود‌ها برای جبران هزینه‌ی نرخ تورم، به اعتبارسنج‌ها داده می‌شود.
تورم باعث تشویق افراد به شرکت در فرآیند استیکینگ می‌شود و در این مدل، اعتبارسنج‌ها می‌توانند به‌صورت دقیق نرخ سود استیکینگ را محاسبه کنند. قابل پیش‌بینی بودن نرخ سود مزیت بیشتری نسبت به نامعلوم بودن آن دارد و می‌تواند موجب افزایش مشارکت افراد در استیکینگ شود.
ریسک سرمایه‌گذاری به عنوان یک اعتبارسنج در مکانیزم اثبات سهام
باید در نظر داشته باشیم که استیکینگ دارای ریسک‌هایی است که باید قبل از ورود به این فرآیند، آن‌ها را بررسی کرد.
اول این که با توجه به غیرمتمرکز بودن این فرآیند، قانون گذاری و نظارت مشخصی در آن وجود ندارد. همچنین مدت زمانی که پول شما در این فرآیند بلوکه می‌شود، موضوع مهمی است، زیرا که می‌تواند باعث ایجاد ضرر و یا از دست دادن فرصت کسب سود بیشتر برای شما شود.
بنابراین بهتر است رمزارز‌هایی را که می‌خواهید برای مدتی بیش از یک سال نگه‌داری کنید را برای استیک کردن استفاده کنید. زیرا که اگر قیمت دارایی‌های استیک شده افزایش چشم‌گیری پیدا کند، به دلیل بلوکه بودن پول در استیکینگ، سرمایه‌گذار قادر به فروش آن‌ها نیست و در این موقعیت استیکینگ می‌تواند سود زیادی برای سرمایه‌گذار داشته باشد.
همچنین در صورت کاهش چشم‌گیر قیمت رمزارز‌های استیک شده، سرمایه‌گذار در هنگام برداشت دارایی‌های خود با ضرر مواجه خواهد شد. به همین دلیل بهتر است دارایی‌هایی که قصد دارید آن‌ها به صورت بلند مدت نگه‌داری کنید را برای استیکینگ استفاده کنید.
بررسی مکانیزم اثبات سهام در شبکه‌های مختلف و مزیت‌های آن
مکانیزم اثبات سهام دارای مزیت‌های زیادی است. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های آن مصرف انرژی بسیار پایین است.
این روش دارای سرعت و امنیت بسیار بالایی است و می‌تواند به عنوان یک بستر بسیار مناسب برای ساخت و توسعهی سیستم‌های دیفای مورد استفاده قرار بگیرد. همانطور که اشاره شد، کلیت این روش تقریبا ثابت است، ولی اجزا و سیستم عملکرد آن در شبکه‌های مختلف، بایکدیگر فرق می‌کند.
مثلا شبکه‌ی کاردانو (Cardano) و پولکادات (Polkadot) هردو از مکانیزم توافقی اثبات سهام استفاده می‌کنند، اما اجزا و روش آن‌ها با یکدیگر متفاوت است. با توجه به مسائل و مشکلات مربوط به شبکه‌های بلاک‌چین، این مکانیزم در حال تغییر و تحول است.
چگونه مکانیزم اعتبار سنجی در بلاک‌چین را تشخیص دهیم؟
برای تشخیص نوع مکانیزم اعتبار سنجی، کافی است نام کوین یا توکن مورد نظر را در سایت کوین‌مارکت‌کپ جستجو کنیم.
همانطور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید در قسمت Tags نوع مکانیزم اعتبار سنجی مشخص شده است.
چالش‌های موجود در شبکه بلاک‌چین
یکی از مهم‌ترین چالش‌های موجود در شبکه بلاک‌چین مقیاس‌پذیری (Scalability) است که فرایند اثبات سهام آن را بهبود بخشیده است.
مقیاس‌پذیری عبارت است از، قابلیت افزایش کارایی یک شبکه از طریق افزایش منابع و امکانات محاسباتی. یکی از بزرگترین مشکلات مکانیزم اثبات کار این است که مقیاس‌پذیر نیست. اما درساختار مکانیزم اثبات سهام، این قابلیت به وجود می‌آید تا شبکه‌های بلاک‌چینی که از این مکانیزم استفاده می‌کنند، مقیاس پذیر شوند.
روش اثبات سهام دارای کاربردهای بیشتری نیز است. این مکانیزم به همه‌ی افرادی که دارای بخشی از یک رمزارز هستند، اجازه می‌دهد تا در سیستم آن شبکه حق رای و تصمیم‌گیری داشته باشند. اما در روش اثبات کار، تنها ماینرها هستند که می‌توانند برای ایجاد تغییرات در شبکه تصمیم‌گیری کنند.
مثلا در شبکه‌ی کاردانو افراد با استفاده از سیستم خزانه می‌توانند در تصمیمات گرفته شده برای توسعهی شبکه مشارکت کنند. این موضوع می‌تواند باعث افزایش عدم تمرکز و خودپایداری در شبکه‌های بلاک‌چین شود.