یکی از دغدغه‌های ایجاد شده در حوزه کریپتو و نقدهایی که به ارزهای دیجیتال وارد می‌کنند اثرات زیست محیطی آنها است. احتمالاً درباره‌ی تاثیرات زیست محیطی انرژی مورد نیاز شبکه‌هایی مانند ارز دیجیتال بیت کوین و سایر ارزهای دیجیتال شنیده‌اید. اثبات سهام ممکن است راه حلی باشد که منتظرش بودیم. اثبات سهام یک مکانیسم اجماع است که می‌تواند صنعت بلاک چین را با ارائه جایگزینی کارآمدتر و پایدارتر از نظر انرژی متحول کند.
اثبات سهام یک مکانیسم اجماع رمزارزها برای پردازش تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید در بلاک چین است. مکانیسم اجماع روشی برای اعتبارسنجی ورودی‌ها در پایگاه داده توزیع شده و ایمن نگه داشتن پایگاه داده است. در مورد ارزهای دیجیتال، پایگاه داده همان بلاک چین است. بنابراین مکانیسم اجماع، الگوریتمی است که بلاک چین را ایمن می‌کند.
در میان مکانیسم‌های اجماع مورد استفاده برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و حفظ یکپارچگی بلاک چین، اثبات سهام به عنوان جایگزینی برای اثبات کار معرفی شده است. اثبات سهام مزیت‌هایی نسبت به اثبات کار دارد، از جمله کاهش مصرف انرژی و افزایش مقیاس‌پذیری. در این مقاله از مجله نوبیتکس، مفهوم اثبات سهام در کریپتوکارنسی را بررسی خواهیم کرد و به مزایا و معایب آن خواهیم پرداخت.
اثبات سهام (Proof-of-Stake) چیست؟
اثبات سهام یک مکانیسم اجماع است که در شبکه‌های بلاک چین برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و افزودن بلاک‌های جدید به بلاک چین استفاده می‌شود. برخلاف اثبات کار که ماینرها را ملزم به حل مسائل پیچیده ریاضی برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها می‌کند و در ازای آن به ماینرها پاداش می‌دهد، اثبات سهام به اعتبارسنج‌ها اجازه می‌دهد تا بلاک‌های جدید را بر اساس مقدار ارز دیجیتالی که در اختیار شبکه قرار داده‌اند و به عنوان وثیقه سهام‌گذاری یا استیک (Stake) کرده‌اند ایجاد کنند. اعتبارسنج‌ها به‌طور تصادفی بر اساس رمزارز سهام‌گذاری شده انتخاب می‌شوند و احتمال انتخاب شدن با افزایش مقدار ارز دیجیتالی که استیک کرده‌اند افزایش می‌یابد.
درک بهتر اثبات سهام
اثبات سهام، میزان کار محاسباتی مورد نیاز برای تأیید بلاک‌ها و تراکنش‌ها را کاهش می‌دهد. در الگوریتم اثبات کار، نیاز به محاسبات سنگین، بلاک چین را ایمن نگه می‌داشت. اثبات سهام نحوه تأیید بلاک‌ها را به کمک صاحبان کوین تغییر می‌دهد، بنابراین نیازی به انجام کارهای محاسباتی سنگین نیست. مالکان، کوین‌های خود را به عنوان وثیقه برای کسب شانس اعتبارسنجی بلاک‌ها و دریافت پاداش در شبکه رمزارز مورد نظر استیک می‌کنند.
اعتبارسنج‌ها برای تایید تراکنش‌ها و اعتبارسنجی اطلاعات بلاک به صورت تصادفی انتخاب می‌شوند. در اثبات سهام به جای استفاده از مکانیسم رقابتی مبتنی بر پاداش مانند اثبات کار، انتخاب دریافت‌کنندگان پاداش به صورت تصادفی انجام می‌شود. برای تبدیل شدن به یک اعتبارسنج در بلاک چین، صاحب کوین باید مقدار مشخصی از کوین‌ها را استیک یا سهام‌گذاری کند. به عنوان مثال، برای اینکه یک کاربر بتواند در اتریوم به عنوان گره (Node) فعالیت کند، به 32 اتر نیاز دارد.
بلاک‌ها توسط اعتبارسنج‌های متعدد تایید می‌شوند و زمانی که تعداد معین و خاصی از اعتبارسنج‌ها صحت بلاک را تایید کنند، آن بلاک نهایی شده و بسته می‌شود.
گفتیم که برای پذیرفته شدن شما به عنوان اعتبارسنج بلاک چین اتریوم، باید 32 اتر استیک کنید. با این حال، برای شرکت در اعتبارسنجی، نیازی به سرمایه گذاری این مقدار اتر ندارید. می‌توانید با استفاده از لیکویید استیکینگ (liquid staking) که از یک توکن ERC-20 استفاده می‌کند که نشان‌دهنده اتر شماست، به استخرهای اعتبارسنجی بپیوندید.
مکانیسم‌های اثبات سهام مختلف ممکن است از روش‌های مختلفی برای رسیدن به یک اجماع استفاده کنند. برای مثال اتریوم به حداقل ۱۲۸ اعتبارسنج، معروف به “کمیته” (committee)، برای تایید هر بلاک شارد نیاز دارد. هر کمیته یک بازه زمانی به نام اسلات (Slot) برای پیشنهاد و تایید بلاک شارد جدید دارد. فقط یک بلاک معتبر به ازای هر اسلات ایجاد می‌شود. دوره ای از 32 اسلات ایپاک (epoch) نامیده می‌شود. پس از آن، کمیته منحل می‌شود و با شرکت کنندگان جدید تشکیل می‌گردد.
زمانی که بلاک جدید تاییدیه کافی برای پذیرش در بلاک چین را دریافت کند، اعتبارسنج‌هایی که رای صحیح داده‌اند به صورت اتر پاداش دریافت می‌کنند.
شاردینگ اتریوم یک راه حل مقیاس‌پذیری است که شبکه را به قطعات کوچک‌تر (شارد) تقسیم می‌کند که هر کدام شامل زیرمجموعه ای از حساب‌ها، قراردادهای هوشمند و تراکنش‌ها هستند.
در صورتی که اعتبارسنج‌ها اقداماتی به ضرر شبکه انجام دهند، با جریمه‌هایی مانند حذف از شبکه یا برداشت از کوین سهام‌گذاری شده مواجه خواهند شد.
استیکینگ (Staking) چیست؟
استیکینگ یا سهام‌گذاری زمانی است که افراد توافق می‌کنند در ازای شانس اعتبارسنجی بلاک‌های جدید برای اضافه شدن به بلاک چین، مقداری از ارز دیجیتال خود را قفل کنند. این اعتبارسنج‌ها (validators) یا استیکرها (stakers)، رمزارز خود را در قرارداد هوشمندی قرار می‌دهند که روی بلاک چین نگهداری می‌شود.
الگوریتم بلاک چین اعتبارسنج‌ها را بر اساس میزان استیک رمزارز برای بررسی هر بلاک جدید از داده‌ها انتخاب می‌کند. هرچه مقدار بیشتری استیک کنید، شانس شما برای انتخاب شدن به عنوان اعتبارسنج بیشتر است. هنگامی که داده‌هایی که با اعتبارسنجی تایید شده‌اند به بلاک چین اضافه می‌شوند، رمزارزهای تازه‌ای پاداش داده می‌شوند.
داگ شونک (Doug Schwenk)، مدیر اجرایی تحقیقات دارایی دیجیتال (Digital Asset Research)، می‌گوید:
“در نگاهی ساده، استیکینگ مانند درآمد بهره‌ای است که از شما می‌خواهد برای کسب سود کاری را انجام دهید و آن کار بررسی تراکنش‌های بلاک چین است. اگر فقط تراکنش‌های درست را تایید کنم، سود دارایی‌هایم را دریافت می‌کنم. اگر تراکنش‌های اشتباه را تایید کنم، جریمه‌هایم ارزیابی می‌شود و برخی از دارایی‌هایم را از دست می‌دهم.”
اگر یک اعتبارسنج داده‌های غلط یا تراکنش‌های تقلبی را تایید کند، ممکن است با اسلشینگ (slashing) مجازات شود. سهام آنها می‌سوزد، به این معنی که به آدرس یک کیف پول غیرقابل استفاده که هیچ کس به آن دسترسی ندارد ارسال می‌شود و برای همیشه بی‌مصرف می‌شوند.
چرا به اثبات یا گواه چیزی نیاز داریم؟
زمانی که یک نهاد متمرکز بررسی همه تراکنش‌ها را بر عهده دارد، جلوگیری از مشکلاتی مانند دوبار خرج کردن (Double Spending) چندان دشوار نیست. هنگامی که علی برای رضا 1 دلار می‌فرستد، مدیریت دفتر کل تراکنش‌ها به سادگی 1 دلار از علی می‌گیرد و از حسابش کم می‌کند و 1 دلار به حساب رضا اضافه می‌کند. نهادی مانند پی پال دقیقاً این کار را انجام می‌دهد.
اما ارزهای دیجیتال متفاوت هستند. در حوزه کریپتو هدف این است که یک رهبر یا نهاد کنترل سیستم را برعهده نداشته باشد. این امر نگهداری سوابق را پیچیده‌تر می‌کند.
به جای تنها یک رهبر، هزاران کاربر نرم افزار بیت کوین را در سراسر جهان اجرا می‌کنند. این “گره‌ها” ملزم به رعایت قوانین شبکه هستند. این زیرساخت پراکنده باید به هم متصل شود تا همه نرم افزارها با هم هماهنگ باشند. در غیر این صورت این گره‌ها جزایری بدون راه ارتباطی خواهند بود. به نظر می‌رسید که توافق این تعداد کاربر با یکدیگر در سراسر جهان کار آسانی نباشد، بنابراین پول غیرمتمرکز برای مدت طولانی برای محققان دور از دسترس بود. تا اینکه بیت کوین آمد. اثبات کار اولین الگوریتم نوآورانه‌ای بود که خالق بیت‌کوین، ساتوشی ناکاموتو، ارائه کرد و برای اولین بار پول غیرمتمرکز بدون رهبر را به وجود آورد.
بلاک چین بیت کوین از مکانیسم اجماعی به نام اثبات کار استفاده کرد. الگوریتم‌هایی مانند اثبات کار و اثبات سهام کمک می‌کنند تا شبکه غیرمتمرکز بلاکچین، بتواند بدون داشتن نهادی در راس کنترل شبکه، به درستی و با کم‌ترین خطا کار کند.
اهداف اثبات سهام
اثبات سهام برای کاهش ترافیک شبکه و رفع نگرانی‌های زیست محیطی پیرامون پروتکل اثبات کار طراحی شده است. اثبات کار یک رویکرد رقابتی برای تأیید تراکنش‌ها است و افراد را تشویق می‌کند تا به دنبال راه‌هایی برای کسب مزیت در این رقابت باشند، چرا که پاداش پولی در میان است.
ماینرهای بیت کوین با تایید تراکنش‌ها و بلاک‌ها بیت کوین به دست می‌آورند. با این حال، آنها هزینه‌های عملیاتی خود مانند هزینه برق را با ارز فیات پرداخت می‌کنند. بنابراین آنچه در عمل اتفاق می‌افتد این است که ماینرها انرژی را با ارز دیجیتال مبادله می‌کنند، که باعث می‌شود مصرف انرژی استخراج در اثبات کار به اندازه برخی کشورهای کوچک باشد.
مکانیسم اثبات سهام به دنبال حل این مشکلات با جایگزینی استیکینگ به جای قدرت محاسباتی زیاد است. این کار باعث می‌شود که مصرف انرژی به شدت کاهش یابد زیرا استخراج کنندگان دیگر نمی‌توانند برای کسب مزیت به مزارع عظیم سخت افزارهای تک منظوره تکیه کنند. به عنوان مثال، انتقال اتریوم از اثبات کار به اثبات سهام مصرف انرژی بلاک چین اتریوم را تا 99.84% کاهش داد.
اولین ارز دیجیتالی که از روش اثبات سهام استفاده کرد پیرکوین (Peercoin) بود و ان اکس تی (Nxt) و بلک کوین (BlackCoin) به سرعت پس از آن به استفاده‌کنندگان از اثبات سهام اضافه شدند.
امنیت اثبات سهام
حمله 51 درصدی که مدت‌ها است برای طرفداران ارزهای دیجیتال یک تهدید محسوب می‌شود، نگرانی‌هایی برای استفاده از الگوریتم اثبات سهام ایجاد کرده است. اما در مورد رخ دادن آن شک وجود دارد. در اثبات کار، حمله 51 درصدی زمانی است که یک نهاد بیش از 50 درصد از ماینرهای یک شبکه را کنترل کند و از این اکثریت برای تغییر بلاک چین استفاده کند. در اثبات سهام، برای انجام این کار یک گروه یا یک فرد باید 51 درصد از ارز دیجیتال سهام‌گذاری‌شده را در اختیار داشته باشد.
کنترل 51 درصد از ارزهای دیجیتال سهام‌گذاری‌شده بسیار گران و هزینه‌بر است. در الگوریتم اثبات کار اتریوم، اگر یک حمله 51 درصدی رخ دهد، اعتبارسنج‌های صادق در شبکه می‌توانند به نپذیرفتن بلاکچین تغییر یافته رای دهند و اتریوم سهام‌گذاری‌شده متخلف یا متخلفان را بسوزانند. این امر اعتبارسنج‌ها را تشویق می‌کند تا با حسن نیت به نفع آن رمزارز و شبکه بلاک چین عمل کنند.
بسیاری از ویژگی‌های امنیتی الگوریتم‌های اثبات سهام اطلاع‌رسانی یا تبلیغ نمی‌شوند، زیرا این کار ممکن است فرصتی برای دور زدن اقدامات امنیتی ایجاد کند. با این حال، اکثر استفاده‌کنندگان اثبات کار از ویژگی‌های امنیتی اضافی بهره می‌برند و آن ویژگی‌ها را به امنیت ذاتی پشت بلاک چین و الگوریتم اثبات کار اضافه می‌کنند.
تفاوت اثبات سهام و اثبات کار
همانطور که پیشتر به آن پرداختیم اثبات سهام از استیکینگ یا سهام‌گذاری برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها استفاده می‌کند. اما اثبات کار به ماینرها نیاز دارد تا معماهای پیچیده ریاضی را حل کنند و به کمک آن مشخص شود که کدام عضو شبکه می‌تواند تراکنش‌ها را تأیید کند و بلاک چین را گسترش دهد.
اثبات سهام
- به اعتبارسنج‌هایی نیاز دارد که مقداری از توکن‌ها یا رمزارزهای بلاک چین را در اختیار داشته باشند.
- برای اعتبارسنجی تراکنش به قدرت محاسباتی قابل توجهی نیاز ندارد.
- رویکردی جدیدتر از اثبات کار است.
- کریپتوهایی که از اثبات سهام استفاده می‌کنند ممکن است به دلیل اثرات زیست محیطی کمتر برای یک سبد ESG جذابیت بیشتری داشته باشند.
اثبات کار
- اثبات کار سابقه طولانی تری در استفاده به عنوان مکانیزم اجماع بلاک چین دارد.
- ماینرها نیازی به نگه داشتن هیچ یک از دارایی‌های بلاک چین ندارند و فقط برای تایید تراکنش به قدرت محاسباتی نیاز دارند.
- ماینرها ممکن است مقدار بسیار قابل توجهی برق مصرف کنند. رمزارزهایی که از اثبات کار استفاده می‌کنند، اغلب به دلیل نیاز به انرژی زیاد، از سبدهای ESG حذف می‌شوند.
سرمایه‌گذاری ESG: کلمه ESG مخفف عبارت environmental, social, governance است و به آن سرمایه‌گذاری پایدار یا سرمایه‌گذاری مسئولیت‌پذیر اجتماعی نیز می‌گویند. سرمایه‌گذاری ESG، یک روش سرمایه‌گذاری است که در آن عوامل محیطی، اجتماعی و حاکمیت شرکتی (ESG) قبل از ارائه حمایت مالی به یک شرکت یا سرمایه‌گذاری خاص، به شدت مورد توجه قرار می‌گیرند. هدف این روش، استفاده از سرمایه‌گذاری به منظور ایجاد تاثیرات اجتماعی مثبت، مسئولیت پذیری شرکتی و بازده بلندمدت مالی است.
مزایای اثبات سهام
مکانیسم اجماع اثبات سهام چندین مزیت برای پلتفرم‌های ارزهای دیجیتال که از این رویکرد استفاده می‌کنند ارائه می‌کند، از جمله موارد زیر:
-
منابع مورد نیاز کمتر:
توانایی اضافه کردن یک گره به بلاک چین، به قدرت محاسباتی کمتری نیاز دارد.
-
مصرف انرژی کمتر:
با نیاز به توان محاسباتی کمتر، مقدار انرژی مصرف شده به منظور اعتبارسنجی تراکنش کاهش می‌یابد.
-
سرعت:
با اثبات سهام می‌توان سریع‌تر یک گره را اضافه کرد، که باعث می‌شود عملیات تراکنش سریع‌تر انجام شود.
-
مقیاس‌پذیری:
رویکرد مبتنی بر اثبات سهام این پتانسیل را دارد که نسبت به اثبات کار مقیاس‌پذیرتر باشد، زیرا منابع مورد نیاز برای داشتن سهام ممکن است کمتر از هزینه‌های سخت‌افزار و انرژی اثبات کار باشد.
چالش‌های اثبات سهام
در حالی که استفاده از اثبات سهام مزایای متعددی دارد، چالش‌هایی نیز سر راه این مکانیسم اجماع وجود دارد، از جمله موارد زیر:
-
پتانسیل تاثیر نابجا:
یک وعده کلیدی ارزهای دیجیتال این است که آنها غیرمتمرکز هستند. با نیاز به استیک کوین‌ها، ممکن است یک سهام‌گذار بزرگ بتواند تاثیر قابل توجهی بر اعتبارسنجی تراکنش‌ها در شبکه بلاک چین داشته باشد.
-
شرایط استیکینگ:
در اثبات سهام ممکن است شرایط متفاوتی برای سهام‌گذاری تعیین شود. برای مثال ممکن است که سهام برای مدت بسیار طولانی در یک قرارداد هوشمند قفل شود.
-
نگرانی‌های امنیتی:
نگرانی‌هایی وجود دارد که اثبات سهام از امنیت کمتری برخوردار است زیرا تلاش کمتری برای اعتبارسنجی مورد نیاز است و پتانسیل نفوذ سهامداران بزرگ نیز وجود دارد. اثبات سهام همچنین حجم تراکنش یا سابقه مشابه اثبات کار را ندارد و هنوز در آن مقیاس آزمایش نشده است.
کدام ارزهای دیجیتال از اثبات سهام استفاده می‌کنند؟
رفته رفته اثبات سهام به عنوان مکانیزم اجماع در دنیای ارزهای دیجیتال رایج‌تر می‌شود. در حال حاضر حدود 80 رمزارز مختلف وجود دارند که از اثبات سهام به عنوان مکانیزم اجماع استفاده می‌کنند. برخی از محبوب‌ترین کوین‌ها که از اثبات سهام استفاده می‌کنند عبارتند از:
- کاردانو (ADA)
- اتر (ETH)
- ترون (TRX)
- ایاس (EOS)
- اتم (ATOM)
- تزوس (XTZ)
- الگوراند (ALGO)
جمع‌بندی
اثبات سهام مکانیسمی است که برای تایید تراکنش‌های بلاک چین استفاده می‌شود. اثبات سهام تفاوت‌های قابل توجهی با اثبات کار دارد و یک تفاوت عمده در این نحوه پاداش‌دهی است. اثبات سهام سعی می‌کند با پاداش دادن به کسانی که رمزارز خود را به عنوان وثیقه قرار می‌دهند تا فرصتی برای کسب درآمد بیشتر داشته باشند، رفتار صادقانه را تشویق کند.
به دلیل نحوه عملکرد، اثبات سهام هم به نفع ارزهای دیجیتالی است که از آن استفاده می‌کنند و هم به نفع سرمایه‌گذاران. ارزهای دیجیتالی که از اثبات سهام برای مکانیسم اجماع استفاده می‌کنند، می‌توانند تراکنش‌ها را با سرعت بیشتر و هزینه کمتر پردازش کنند. این مسئله برای مقیاس‌پذیری امری کلیدی است. معرفی الگوریتم اثبات سهام به عنوان روشی دوست‌دار محیط زیست احتمالاً باعث خواهد شد که محبوبیت این مکانیسم اجماع با گذشت زمان افزایش پیدا کند.
