آشنایی با انواع مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال؛ تفاوت PoW و PoS چیست؟
در قلب هر ارز دیجیتال یک دفتر کل توزیع شده قرار دارد. از بسیاری جهات، این دفتر پایگاه داده بسیار شبیه به چیزی است که هزاران سال در حسابداری استفاده می‌شد. دفتر کل توزیع شده از طریق فناوری بلاک چین، وجوه کاربران و هر تراکنشی که انجام می‌دهند را ثبت می‌کند. با این حال بین دفترهای حسابداری سنتی و آنهایی که در ارزهای دیجیتال استفاده می‌شود (بلاک چین) تفاوت‌های اساسی وجود دارد. بلاک چین ها برای ثبت تراکنش ها به یک مرجع مرکزی متکی نیستند.
دفاتر حسابداری سنتی مستلزم اعتماد کاربران به هر کسی است که آنها را به روز می‌کند. این مقام مرکزی شاید یک بانک یا برخی شرکت های پرداخت دیگر باشد. اگر هر کاربر آزاد بود که دفتر کل را به‌روزرسانی کند، سیستم به سرعت از کار می‌افتاد، زیرا هیچ چیزی نمی‌توانست مانع از تقلب کردن سیستم برای منافع خود شود.
در مقابل هر کسی می‌تواند از نظر فنی دفتر کل بلاک چین عمومی را به روز کند. با این حال، باید مکانیزمی وجود داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که همه یک کپی یکسان از تمام تراکنش‌های قبلی دارند. همچنین مهم است که همه به‌روزرسانی‌ها منصفانه باشند، همیشه قوانین از پیش توافق شده را رعایت کنند و به روشی سازمان‌یافته انجام شوند. این مکانیزم به عنوان الگوریتم اجماع یا مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال (Cryptocurrency Consensus Algorithms) شناخته می‌شود.
مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال به کاربران شبکه‌ای که یکدیگر را نمی‌شناسند یا به یکدیگر اعتماد نمی‌کنند اجازه می‌دهند در هنگام حفظ امنیت بلاک چین با یکدیگر همکاری کنند. مکانیزم‌ها نظم و قابلیت پیش بینی را به ارمغان می آورند و این کار را بدون اتکا به یک مرجع مرکزی مورد اعتماد انجام می‌دهند.
ویژگی‌های کلی انواع مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال
اگرچه امروزه الگوریتم‌های اجماع متفاوتی وجود دارد، اما همه آنها به کسانی که می‌خواهند بلاک چین را به‌روزرسانی کنند، تکیه می‌کنند و از آنها نوعی سهام دریافت می‌کنند. این سهام می‌تواند مالی باشد (مکانیزم اجماع اثبات سهام) یا چیزی نامشهود اما گران قیمت، مانند انرژی محاسباتی (مکانیزم اجماع اثبات کار). به صورت کلی مهم است که چیزی وجود داشته باشد که شرکت کنندگان با رفتار غیر صادقانه آن را از دست بدهند.
دومین عنصر حیاتی، پاداش مشارکت صادقانه است. بسیاری از مردم نمی‌خواهند چیزی با ارزش را به خطر بیندازند، بدون اینکه چیزی به دست آورند. ارزهای دیجیتال مختلف از ساختارهای پاداش متفاوتی استفاده می‌کنند، اما همیشه چیزی برای به دست آوردن با حمایت از شبکه وجود دارد. به عنوان مثال در بلاک چین بیت کوین ماینرها یا کسانی که بیتکوین استخراج می‌کنند، پاداش خود را در قالب 6/25 واحد BTC دریافت می‌کنند.
در نهایت، الگوریتم‌های اجماع باید اطمینان حاصل کنند که کل شبکه می‌تواند خیلی سریع شرکت‌کنندگان نادرست را بررسی کند. شبکه باید قبل از اضافه کردن بلاک دیگری تأیید کند که داده های اضافه شده به بلاک چین با قوانین شبکه مطابقت دارد.
مکانیزم اجماع اثبات کار چیست؟
Proof of Work یا مکانیزم اجماع اثبات کار (PoW) در واقع الگوریتم اجماع اصلی است که در شبکه بیتکوین مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگرچه شبکه بیت کوین آن را به شهرت رساند، اما اثبات کار توسط خالق ناشناس سکه، ساتوشی ناکاموتو اختراع نشد. در ابتدا در دهه 1990 به عنوان راهی برای جلوگیری از حملات denial-of-service ایجاد شد.
در یک سیستم با مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال PoW، شرکت کنندگان شبکه به عنوان ماینر شناخته می‌شوند. ماینرها برای حل یک مسئله پیچیده محاسباتی ابتدا با یکدیگر رقابت می‌کنند. اساساً، آنها یک الگوریتم رمزنگاری را به مجموعه داده اعمال می‌کنند تا یک هش تولید کنند. هش تولید شده یک رشته طولانی از حروف و اعداد با چند ویژگی حیاتی است:
- حدس زدن هش یک مجموعه داده خاص بدون محاسبه مستقیم آن دشوار است.
- هر مجموعه داده خاص یک هش منحصر به فرد تولید می‌کند.
- از نظر محاسباتی تولید دو مجموعه داده متفاوت با هش یکسان غیرممکن است.
داده‌های مورد استفاده برای تولید هش از تراکنش‌هایی می‌آیند که در بلوک بعدی به اضافه داده‌های تصادفی اضافه شده توسط ماینر گنجانده می‌شوند. اگر هش تولید شده اولین موردی باشد که معیارهای خاصی را برآورده می‌کند، ماینر می‌تواند بلوک خود را به بلاک چین اضافه کند. اگر شبکه نیز موافق باشد که آن بلاک قوانین را رعایت کرده و درست است، ماینر پاداشی دریافت می‌کند. در مورد بیت کوین، این پاداش شامل بیت کوین تازه تولید شده و کارمزد تراکنش های پرداخت شده توسط کاربران است.
سهم یک سیستم با مکانیزم اجماع اثبات کار تلاش محاسباتی برای یافتن یک هش معتبر است. به طور متوسط، در کل شبکه حدود 10 دقیقه طول می‌کشد تا یک هش معتبر پیدا شود. بنابراین، اگر بلاک نامعتبر باشد و توسط شبکه رد شود، ماینرها خطر هدر دادن 10 دقیقه تلاش محاسباتی را دارند.
مزایای مکانیزم اجماع اثبات کار:
- آزمایش شده ترین الگوریتم اجماع: هیچ سیستم دیگری به اندازه مکانیزم اجماع اثبات کار توانایی پشتیبانی از شبکه ای به ارزش صدها میلیارد دلار را ثابت نکرده است.
- ساختارهای انگیزشی آن به قدری منظم است که امنیت شبکه بیت کوین با پیشرفت بلاک چین قوی تر می‌شود.
معایب PoW:
- مصرف انرژی و برق بسیار زیاد که بر محیط زیست تاثیر می‌گذارد.
- هنگامی که یک شبکه بسیار بزرگ می شود، مانند بیت کوین، بسیاری از ماینرها نمی‌توانند تجهیزات مورد نیاز برای رقابت را بخرند.
ارزهایی که از مکانیزم اجماع اثبات کار استفاده می‌کنند:
- بیت کوین (BTC)
- اتریوم (ETH)
- بیت کوین کش (BCH)
- لایت کوین (LTC)
- مونرو (XMR)
- زی کش (ZEC)
در واقع، اکثریت عظیمی از ارزهای دیجیتال مبتنی بر بلاک چین از Proof of Work برای رسیدن به اجماع استفاده می‌کنند.
مکانیزم اجماع اثبات سهام چیست؟
محبوب ترین جایگزین الگوریتم اجماع اثبات کار، Proof of Stake یا PoS است. برخلاف PoW، مکانیزم اجماع اثبات سهام به سیستم‌های کامپیوتری گران قیمت و پرقدرت یا مقادیر زیادی برق متکی نیست. در عوض، سهام دارایی‌های ارز دیجیتال کسانی است که می‌خواهند بلاک‌هایی را به بلاک چین اضافه کنند.
ایده پشت PoS ایجاد یک الگوریتم اجماع بود که مانند Proof of Work مخرب محیط زیست نباشد. این مفهوم برای اولین بار در سال 2011 در فروم BitcoinTalk مورد بحث قرار گرفت و توسط Sunny King و Scott Nadal در وایت پیپر PPCoin در سال 2012 توضیح داده شد.
به جای ماینرها، سیستم های Proof of Stake به اعتبار سنج ها متکی هستند، کسانی که می‌خواهند تراکنش ها را به یک بلاک چین PoS اضافه کنند و برای این کار کوین های خود را در کیف پول قفل می‌کنند.
مکانیزم های مختلفی برای انتخاب بلوک برای اضافه کردن استفاده می‌شود که عبارتند از: تصادفی‌سازی، حمایت از اعتبارسنجی‌هایی که برای مدت طولانی انتخاب نشده‌اند و انتخاب بر اساس کل سهام.
برای تشویق مشارکت صادقانه، اعتبار دهندگان با هزینه های تراکنش موجود در بلاک ارسالی نیز پاداش می‌گیرند. برای جلوگیری از مشارکت ناصادقانه، اعتبار دهندگان برخی یا تمام سهام خود را به دلیل نقض قوانین از دست می‌دهند.
نکات مثبت مکانیزم اجماع اثبات سهام:
- انرژی کارآمد: این مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال به ابررایانه‌های بزرگ نیاز ندارد.
- ارزهایی که از PoS استفاده می‌کنند اغلب عاری از تورم هستند. پاداش‌ها به تنهایی از کارمزد تراکنش‌ها به دست می‌آیند، بنابراین سیستم‌های PoS اغلب یک عرضه سکه ثابت دارند.
- مکانیزم اجماع اثبات سهام از نظر تئوری امن است. برای برهم زدن قوانین شبکه (دوبار خرج کردن سکه و غیره) کاربران باید بیش از 51 درصد از کل ارزهای دیجیتال موجود را در اختیار داشته باشند. به دست آوردن این امر باعث افزایش قیمت می‌شود و پس از حمله، ارزش سکه ها به شدت کاهش می‌یابد و همین موضوع از حمله 51 درصدی به این شبکه‌ها جلوگیری می‌کند.
معایب مکانیزم PoS:
- مشکلات مربوط به انتخاب اعتبارسنجی بلوک: مهم است که ثروتمندترین اعتبار دهنده ها همیشه برنده نشوند و در نتیجه شانس خود را برای انتخاب مجدد افزایش دهند.
چه رمز ارزهایی از مکانیزم اجماع اثبات سهام استفاده می‌کنند؟
- شبکه اتریوم 2.0
- کاردانو (ADA)
- تزوس (XTZ)
سخن پایانی
در این مقاله به معرفی دو مدل از مهم‌ترین انواع مکانیزم اجماع ارزهای دیجیتال پرداختیم. در انتها شایان ذکر است که ارزهای دیجیتال کوچکتر روش های جایگزینی را برای رسیدن به اجماع آزمایش کرده‌اند. به عنوان مثال در مکانیزم اجماع Proof of Burn اعتبار دهندگان ارزهای دیجیتال را به آدرسی می‌فرستند که نمی‌توان از آن استفاده کرد و به اصطلاح اقدام به سوزاندن سکه ها یا توکن سوزی می‌کنند.
