مقایسه دو الگوریتم اجماع بلاکچین؛ PoW Vs PoS

اثبات کار (PoW) در مقابل اثبات سهام(PoS):

مقایسه دو الگوریتم اجماع بلاکچین

الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) پر استفاده‌ترین الگوریتم در بلاکچین است. هم بیتکوین و هم اتر که دو مورد از مشهورترین رمزارزها هستند از الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند. اما اتریوم که پروتکل زیربنایی اتر(ETH) است قصد دارد بعنوان بخشی از نقشه راهش به الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) تغییر وضعیت بدهد. این پروژه اهمیت بسیار زیادی خواهد داشت و مشتاقان عرصه رمزارزها با شور و حرارت درباره مقایسه اثبات کار (PoW) با اثبات سهام (PoS) با هم بحث و گفتگو می‌کنند.

اهمیت اجماع در بلاکچین

دو مسأله بسیار نویدبخش در بلاکچین عبارتند از غیرمتمرکزسازی و داشتن ثبتی غیرقابل تقلب و تغییر. بلاکچین یک دیتابیس توزیع یافته و غیرمتمرکز است که رایانه‌هایی که در شبکه آن حضور دارند و معروف به «نود» هستند به صورت اشتراکی آن را حفظ می‌کنند. همه نودها لجر یا دفتر ثبتی از کل تراکنش‌ها در شبکه بلاکچین هستند. از این رو به شبکه بلاکچین «شبکه لجر توزیع یافته» (DLT) هم می‌گویند. شبکه‌های توزیع یافته و غیرمتمرکز بلاکچین را نمی‌توان با از دور خارج‌کردن یک سرور مرکزی که در دیگر شبکه‌ها مرسوم است خراب کرد و از بین برد.

بلاک‌ها که اطلاعات تراکنش‌ها در آنها ثبت می‌شود از طریق یک برنامه پروتکل به هم متصل هستند و نمی‌توان هیچکدام از بلاک‌های موجود را نه حذف کرد و نه اطلاعاتشان را تغییر داد. اضافه‌کردن یک بلاک جدید تنها راه بروزرسانی بلاکچین است و هر کدام از نودها بدون حضور هیچ نهاد و مرجع مرکزی می‌تواند اقدام به این کار کند. اگر یکی از نودها بدون توجه به استانداردهای از قبل تعریف شده اقدام به ایجاد بلاکی کند سایر نودها آن بلاک را نامعتبر اعلام می‌کنند و نادیده اش می‌گیرند. اما اگر آن نود که از شرایط و ضوابط و پروتکل شبکه در ایجاد بلاک‌ها تبعیت نکرده ، همچنان با همین رویه به ایجاد بلاک ادامه دهد و تعدادی دیگر از نودها هم شروع به ایجاد بلاک بر روی آن بلاک‌های جعلی و غیراستاندارد کنند در این صورت در میان اعضای انجمن آن شبکه بلاکچین اختلاف نظر شکل می‌گیرد. اعضای انجمن می‌توانند تصمیم به اجرای یک هارد فورک بگیرند و وضعیت شبکه را به قبل از آنچه باعث اختلاف شده بود برگردانند؛ هر چند که انجام مکرر هارد فورک بر ثبات شبکه تاثیر منفی می‌گذارد. به منظور جلوگیری از اقدامات نودهایی که از استاندارد شبکه تبعیت نمی‌کنند و باعث هارد فورک‌های مکرر می‌شوند به ساز و کار اجماع نیاز است.

همچنین ممکن است در شبکه بلاکچین نودهای مخربی هم حضور داشته باشند که با استفاده از حملات DDoS(یا همان محرومیت از ارائه خدمت به صورت توزیع یافته) باعث شوند که دیگر نودها در شبکه قدرت بیشتری بیابند. اینگونه نودها می‌توانند تراکنش‌های جعلی و غلط را در شبکه قرار دهند مثلا بخواهند پولی را دو بار خرج کنند (double spend) یعنی همان رمزارز را که قبلا خرج کرده‌اند دوباره هم خرجش کنند. برای دفاع در برابر این موضوع هم نیاز به ساز و کار اجماع داریم.

الگوریتم اثبات کار (PoW) چیست؟

اولین بار Cynthia Dwork و Moni Naor در سال ۱۹۹۳ مفهوم اثبات کار (PoW) را مطرح کردند هر چند که این Markus Jakobsson بود که در سال ۱۹۹۹ این نام را برایش گذاشته بود. بیتکوین مشهورترین کاربری اثبات کار (PoW) است و از آن برای توضیحش استفاده می‌کنیم.

در حالیکه هر ده دقیقه یکبار یک بلاک در شبکه ایجاد می‌شود، تراکنش‌ها در شبکه بلاکچین بیتکوین در استخر حافظه‌ای موسوم به ممپول (mempool) دسته بندی می‌شوند. هر تراکنش در ممپول بایستی صحت‌سنجی شود که این کار را «ماینرها» انجام می‌دهند. به این فرایند صحت‌سنجی هم «ماینینگ» گفته می‌شود.

کاربر بیتکوین که درخواست انجام تراکنشش را دارد، اطلاعات تراکنشش را در اختیار ماینر قرار می‌دهد. سپس ماینر کار صحت‌سنجی تراکنش را ادامه می‌دهد تا بتواند آن را در بلاک بعدی در دسترس که به شبکه اضافه می‌شود قرار دهد. اما ماینر برای اینکه آن را تراکنش را در بلاک بعدی قرار دهد نیاز دارد که هش رمزنگاری شده آخرین بلاک ثبت شده در بلاکچین را بداند و این هش از دید همه مخفی است. برای ایجاد یک بلاک جدید بایستی این مقدار هش را داد.

برای یافتن هش آخرین بلاک، نیاز به مهارت خاصی نیست بلکه بایستی با استفاده از قدرت پردازش رایانه‌های سریع و مخصوص این کار ( ASICها) عددهایی تصادفی را یکی پس از دیگری صرفا امتحان کرد و انقدر این امتحان‌کردن اعداد تصادفی را ادامه داد تا یکی از آنها درست در بیاید. به ماینرها در قبال این کاری که انجام می‌دهند اعشاری از بیتکوین پاداش داده می‌شود و به همین دلیل برای انجام تراکنش‌های بیشتر بین ماینرها رقابت وجود دارد.

در این بازی، ماینری برنده می‌شود که بقیه ماینرها را با صرف قدرت پردازش رایانه‌ای بسیار زیاد شکست دهد و بتواند مسأله ریاضی بسیار سخت و پیچیده را حل کند. ماینر برنده پس از یافتن هش آخرین بلاک ثبت شده، آن را به دیگر نودها اعلام می‌کند تا آنها آن را صحت‌سنجی کنند و بتواند بلاک جدیدی از تراکنش‌هایی که در ممپول هستند ایجاد کند.

این مسأله رمزنگاری که توسط ماینر حل می‌شود به صورت نامتقارن است. سختی آن برای ماینر متوسط است اما دیگر نودها به راحتی می‌توانند ببینند که عملیات عظیمی از امتحان عددهای گوناگون انجام گرفته است. با گذشت زمان حل مسأله برای ماینرها ساده‌تر می‌شود و زمان ایجاد بلاک جدید در شبکه به کمتر از ده دقیقه تقلیل می‌یابد. از این رو، هر ۱۴ روز یکبار مسأله‌ای که بایستی حل شود تغییر می‌کند و بازبینی می‌شود تا میزان سختی آن افزایش یابد و این عملا یعنی از این پس، برای حل آن به قدرت پردازش رایانه‌ای بیشتری نیاز خواهد بود.

انجام حملات DDoS(محروم‌کردن سایر نودها از ارائه خدمت) با در دست گرفتن ۵۱ درصد از قدرت پردازش رایانه‌ای در شبکه بسیار گران و پر هزینه تمام می‌شود و هکر بیش از آن چیزی که می‌تواند کاسب شود از کف می‌دهد. از این رو، اثبات کار (PoW) شبکه بلاکچین را بسیار امن می‌کند.

اما این امنیت بالا به بهای گزافی حاصل آمده است. توان و قدرت پردازش رایانه‌ای همواره در حال افزایش نودها به معنی مصرف برق همواره رو به رشد آن‌ها است؛ به طور مثال عملیات‌های ماینینگ و استخراج بیتکوین تا پیش از پایان سال ۲۰۱۸ بیشتر از کل مصرف انرژی خانگی در ایسلند انرژی مصرف کرده است. هیچ دارایی مشهودی پشتوانه بیتکوین نیست و چنین فشاری بر محیط زیست به خاطر یک ارز دیجیتالی انتقادات رسانه‌ها را در پی داشته است. همچنین، شرکت‌کردن تمامی نودها در فرایند اعتبار‌سنجی تراکنش‌ها بر مقیاس‌پذیری بلاکچین بیتکوین و توان پردازش شبکه بلاکچین تاثیر می‌گذارد.

بعلاوه این که، ارتقا دادن سخت افزار به منظور حل مسأله‌هایی که مدام سخت‌تر و سخت‌تر می‌شوند و نیز پرداخت قبض‌های برقی که مرتبا بهایشان افزایش می‌یابد برای ماینرهای انفرادی کار دشواری است. در نتیجه شاهد متمرکزتر‌شدن عملیات ماینینگ و استخراج هستیم که ریگ‌های ماینینگ بزرگ و سازمان یافته‌ای دارند. این متمرکز‌شدن غیرمستقیم با روح غیرمتمرکز‌سازی بلاکچین در تعارض است.

الگوریتم اثبات سهام (PoS) چه تفاوتی می‌کند؟

در بلاکچین‌هایی که الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) دارند، گروهی از نودها تصمیم می‌گیرند که رمزارزهای خودشان را برای اعتبار‌سنجی تراکنش‌ها استیک(سپرده‌گذاری) کنند. به آن‌ها استیک‌کننده‌ها گفته می‌شود. هرچه میزان استیک‌کردن بیشتر باشد، شانس استیک‌کننده برای اینکه مسئولیت اعتبار‌سنجی تراکنش به او سپرده شود بیشتر می‌شود.

تمامی رمزارزها در این بلاکچین‌ها قبلا ایجاد شده است و دیگر عملیات ماین و استخراج رمزارز نداریم . این باعث می‌شود که نیاز به حل مسأله سخت رمزنگاری از میان برداشته شود. ارتقای دائمی سخت افزارها و افزایش مدام بهای برق هم دیگر موضوعیت نخواهند داشت. به عملیات اعتبارسنجی تراکنش‌ها در این بلاکچین‌ها از آنجا که قبلا رمزارزها ماین شده‌اند «جعل» رمزارز یا فورج( forging)گفته می‌شود.

همچنین دیگر نیازی نیست که همه نودها در شبکه در فرایند اعتبار‌سنجی حضور داشته باشند که این امر به مقیاس‌پذیری کمک می‌کند. اثبات سهام (PoS) این امکان را فراهم می‌آورد که بتوان از فناوری موسوم به «شاردینگ» هم بهره برد که بعنوان یکی از راه حل‌های مسأله مقیاس‌پذیری بلاکچین مطرح شده است. شاردینگ اصالتا مربوط به بحث‌های مدیریت دیتابیس است و منظور از آن نگهداری از قسمت‌های مختلف دیتابیس در سرورهای مجزا به منظور بالابردن راندمان و بهره‌وری است. در بلاکچین منظور از شاردینگ عبارتست از نگهداری از قسمت‌های عرضی شبکه در گروه‌های مجزایی از نودها. از آنجا که هیچ کدام از نودها نمی‌توانند تمام شبکه را ببینند، شاردینگ را نمی‌توان در کنار الگوریتم اثبات کار (PoW) به اجرا در آورد و برای اجرای آن به الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) و استیک کننده‌های (سپرده گذاران) مجزا برای شاردهای مجزا نیاز است.

اثبات کار PoW یا اثبات سهام PoS، کدامشان بهتر است؟

اثبات کار PoW در بسیاری از پروژه‌های رمزارز به خوبی آزمایش پس داده و استفاده شده است. در حال حاضر و با استفاده از فناوری رایانه‌ای کنونی امکان حمله DDoS در بلاکچینی که از الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) استفاده می‌کند وجود ندارد. اما هزینه بالای مربوط به مصرف انرژی، فشار زیاد به محیط زیست، انتقادات و مواضع منفی رسانه‌ها و متمرکزتر‌شدن عملیات استخراج و توان پردازش پایین تراکنش‌ها در واحد زمان در بلندمدت استفاده از آن را نشدنی و امکان ناپذیر می‌کند. انجمن‌های فعال در حوزه استخراج، راجع به افزایش بهای انرژی استخراج بیتکوین ابراز نگرانی بیشتری می‌کنند و چین تمامی اینگونه فعالیت‌ها را ممنوع کرده است.

الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) ، امکان داشتن بلاکچینی مقیاس پذیرتر با توان پردازش تراکنش بیشتر در واحد زمان را فراهم می‌آورد و همین حالا هم چند پروژه‌ای هستند که از آن استفاده می‌کنند مثل رمزارز Dash. اما نسبت به الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) که کاملا غیرمتمرکز است امنیت کمتری دارد.

این امکان وجود دارد که تمامی کوین‌های شبکه را خرید و بدل به استیک‌کننده منتخب در شبکه شد و بعد مثلا اقدام به حمله به شبکه با تایید تراکنش‌های نادرست کرد. اما اقتصاد بازار، شیر اطمینانی برای این دغدغه در خود دارد و آن هم این است که اگر کسی بخواهد چنین حجم عظیمی از کوین‌ها را خریداری کند طبیعتا قیمت آن به میزان چشمگیری افزایش می‌یابد و این باعث می‌شود که کار مهاجمانی که به این شکل قصد حمله به شبکه را دارند، سخت و دشوار شود.

همچنین این امکان وجود دارد که فرد استیک‌کننده اصول را زیر پا بگذارد و قصد این را داشته باشد که تراکنش‌های نادرست را معتبر اعلام کند. دست اندرکاران پروژه اتریوم بعنوان بخشی از برنامه تبدیل وضعیتشان به الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS)، پروتکل Casper را طراحی کرده که بر اساس آن این دست از استیک‌کنندگان که اصول را زیر پا بگذارند با توقیف و مصادره‌شدن رمزارزهایی که استیک کرده‌اند و ممانعت از استیک‌کردن مجدد، جریمه خواهند شد.

اگر اجرای الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) در پروتکل مشهوری همچون اتریوم خوب پیش برود، احتمالا جامعه کریپتو از توانایی این الگوریتم برای حفظ امنیت شبکه مطمئن‌تر می‌شود. در این صورت، کفه ترازو به طرف الگوریتم اجماع اثبات سهام (PoS) خواهد چربید. تنها زمان مشخص خواهد کرد که کدامیک الگوریتم اجماع بلاکچین در آینده خواهد بود.

دوستان لطفا اگه از این مطلب خوشتون اومد حتما برای حمایت پست رو لایک کنید و برای دوستانتون هم فوروارد کنید و صفحه من در توییتر و کانال تلگرام رو هم حتما فالو کنید و عضو بشید. ممنون

صفحه توییتر:

http://twitter.com/BitcoinBreads

کانال تلگرام:

https://t.me/BitcoinBreads