معرفی کامل الگوریتم اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) + مزایا و معایب

یکی از فناوری‌های حیاتی بلاک چین، الگوریتم اجماع است که دستکاری داده‌ها را برای مهاجمانی که مشکل محاسباتی دارند تقریباً غیرممکن می‌کند. فناوری بلاک چین با ترکیب ذخیره سازی توزیع شده، رمزنگاری، الگوریتم اجماع و انتقال همتا به همتا، توسعه خود به خودی خود را در محیط غیرمتمرکز شکل می دهد.

سه خانواده اصلی از الگوریتم‌های اجماع وجود دارد که می‌توانند برای دفتر کل توزیع‌شده استفاده شوند: الگوریتم اثبات کار (PoW)، الگوریتم اثبات سهام (PoS) و الگوریتم اثبات اعتبار (PoA). در این مقاله به بیان چیستی، معایب و مزایای دو الگوریتم اجماع اثبات کار pow و اثبات سهام pos می پردازیم.

الگوریتم اجماع اثبات کار PoW و اثبات سهام PoS

الگوریتم اجماع اثبات کار pow چیست؟

ساتوشی ناکاموتو الگوریتم اجماع PoW را در بیت کوین پیاده سازی کرد. یک سیستم نقدی الکترونیکی که او نیز مخترع آن محسوب می شود. او در وایت پیپر خود که در 31 اکتبر 2008 منتشر شد، الگوریتم اجماع PoW را به عنوان دستاوردی توصیف کرد که می تواند مسئله سکه های دو برابر را حل کند. الگوریتم اجماع اثبات کار یک الگوریتم توافقی است که توسط اکثر شبکه های بلاک چین به منظور جلوگیری از هزینه مضاعف استفاده می شود. اثبات کار شبکه را ایمن می کند. این کار توسط افرادی از سراسر جهان انجام می شود که به آنها ماینر می گویند.

بیشتر بخوانید: انواع شبکه های بلاکچین چیست؟ (با شرح کامل)

زمانی که ماینرها تأیید کردند که تراکنش قانونی است، به بلاک چین اضافه می شود و تراکنش انجام می شود. از آنجا که پایگاه داده در الگوریتم اجماع PoW باز است و از آنجایی که ماینرها تمام این تراکنش ها را پیگیری می کنند، می توانند ببینند که این وجوه از کجا آمده است. اثبات کار اجازه می دهد تا این کار از طریق رمزنگاری و الگوریتم های ریاضی انجام شود.

الگوریتم اجماع اثبات کار PoW

نحوه عملکرد الگوریتم اجماع اثبات کار PoW

الگوریتم اجماع اثبات کار مستلزم یک محاسبه کامپیوتری گران قیمت یا به عبارت دیگر فرآیند استخراج است. ماینینگ باید برای ایجاد تراکنش‌های غیرقابل اعتماد در بلاک چین انجام شود.

مرحله 1) تراکنش ها در قالب یک بلوک کامپایل و با هم جمع می شوند.

مرحله 2) ماینرها سپس تراکنش های هر بلوک را تأیید می کنند و بررسی می کنند که آیا آنها قانونی هستند یا خیر.

مرحله 3) سپس ماینرها یک معمای ریاضی که به عنوان اثبات مشکل کار شناخته می شود را حل می کنند تا ادامه دهند. همه ماینرها باید رقابت کنند.

مرحله 4) اولین ماینری که هر مشکل بلوک را حل کند پاداش می گیرد.

مرحله 5) تراکنش های تأیید شده در بلاک چین ذخیره می شوند.

بیشتر بخوانید: به روز ترین کارت گرافیک ها برای ماین کردن کدام ها هستند؟

عملکرد الگوریتم اجماع اثبات کار PoW

الگوریتم اجماع اثبات سهام pos چیست؟

الگوریتم اجماع اثبات سهام یک مکانیسم توافقی است که برای تأیید تراکنش‌های ارزهای دیجیتال جدید استفاده می‌شود. از آنجایی که بلاک‌چین‌ها فاقد هر گونه مرجع مدیریت متمرکز هستند، اثبات سهام روشی برای تضمین معتبر بودن داده‌های ذخیره‌شده در شبکه است.

ماریوس اسمیت، رئیس توسعه کسب‌وکار در حافظ دارایی‌های دیجیتال فینوآ، می‌گوید: وقتی شرکت‌کنندگان در بلاک چین تأیید می‌کنند که یک تراکنش قانونی است و آن را به بلاک چین اضافه می‌کنند، می‌گوییم که شرکت‌کنندگان به اجماع رسیده‌اند.

با الگوریتم اجماع اثبات سهام، شرکت‌کنندگانی که به آنها «تأییدکننده‌ها» گفته می‌شود، مقادیر مشخصی از ارزهای دیجیتال یا توکن‌های رمزنگاری را قفل می‌کنند. به عنوان مثال، سهم خود را در یک قرارداد هوشمند روی بلاک چین قفل می‌کنند. در ازای آن، آنها فرصتی برای اعتبارسنجی تراکنش‌های جدید و کسب جایزه دارند. اما اگر آنها به‌طور نامناسب داده‌های بد یا جعلی را تأیید کنند، ممکن است بخشی یا تمام سهام خود را به عنوان جریمه از دست بدهند.

 ارز دیجیتال سولانا (Solana)، ارز دیجیتال لونا (Terra) و ارز دیجیتال آدا (Cardano) از جمله بزرگترین ارزهای دیجیتال هستند که از الگوریتم اجماع اثبات سهام استفاده می کنند. ارز دیجیتال اتریوم، دومین رمزارز بزرگ از نظر ارزش بازار پس از بیت کوین، در حال گذار از اثبات کار به اثبات سهام است.

الگوریتم اجماع اثبات سهام PoS

نحوه استخراج ارز دیجیتال pos اثبات سهام چگونه است؟

عملکرد کلی الگوریتم اجماع PoS بر اساس مراحل زیر است:

مرحله 1) کاربرانی که دارای توکن های بومی یک بلاک چین هستند، تمام یا بخشی از آن را به طور ایمن در استخرهای سهام ذخیره می کنند.

مرحله 2) الگوریتم به صورت شبه تصادفی اعتبارسنجی بعدی را در ردیف انتخاب می کند.

مرحله 3) اعتبارسنجی انتخاب شده باید یک بلوک و تعداد تراکنش های موجود در آن را پیشنهاد کند.

مرحله 4) سایر شرکت کنندگان می توانند تراکنش پیشنهادی را تأیید و تأیید کنند.

مرحله 5) یک بلوک جدید به بلاک چین اضافه می شود.

مرحله 6) اعتبارسنج انتخاب شده کارمزد تراکنش دریافت می کند.

معرفی بهترین ارزهای اثبات سهامی برای استخراج

در اینجا نمونه‌هایی از ارزهای دیجیتال اصلی که از الگوریتم اجماع اثبات سهام استفاده می‌کنند آورده شده است:

سولانا (SOL)

✅ (Solana) SOL یک پلت فرم قراردادهای هوشمند مبتنی بر بلاک چین است که به طور خاص برای استقرار برنامه های غیرمتمرکز (dapps) طراحی شده است. ارز رمزنگاری SOL بومی Solana یک توکن قابل ثبات است که برای تسهیل تراکنش‌های زنجیره‌ای و پرداخت هزینه‌های شبکه استفاده می‌شود.

کاردانو (ADA)

✅ ارز دیجیتال کاردانو (ADA) به عنوان یک پلتفرم بلاک چین "نسل سوم" در نظر گرفته می شود و برای ساخت و اجرای قراردادهای هوشمند طراحی شده است. ADA، ارز رمزنگاری شده بومی Cardano، یک توکن استیکینگ است که برای ایجاد انگیزه در امنیت شبکه و تسهیل تراکنش ها در شبکه استفاده می شود.

اتریوم 2.0 (ETH)

✅ ارز دیجیتال اتریوم 2.0 ارتقای مورد انتظار برای پروتکل اتریوم است که شاهد انتقال الگوریتم اجماع اتریوم از PoW به PoS خواهد بود. از دیگر مزایای ارتقاء شبکه، مانند سرعت تراکنش های سریع تر، اتریوم 2.0 استخراج را در اختیار دارندگان اتریوم قرار می دهد.

لونا (LUNA)

✅ ارز دیجیتال ترا لونا (LUNA) ارز رمزنگاری شده بومی Terra است، یک پروتکل بلاک چین منبع باز و عمومی که به کاربران امکان می دهد تا استیبل کوین های خود را با چندین ارز مختلف بین المللی از جمله دلار آمریکا (UST)، وان کره (KRT) و یورو (EUT) ایجاد کنند.

تزوس (XTZ)

✅ ارز دیجیتال تزوس (XTZ) یک پلتفرم قرارداد هوشمند منبع باز است که برای صدور دارایی‌های دیجیتال جدید و ایجاد dapp استفاده می‌شود. XTZ به پلتفرم Tezos کمک می کند و دارندگان را قادر می سازد در رأی‌گیری در مورد پروتکل های پیشنهادی Tezos شرکت کنند.

آلگورند (ALGO)

✅ ارز دیجیتال آلگورند (ALGO) از ساختار بلاک چین دو لایه برای ارائه سرعت پردازش 1000 تراکنش در ثانیه استفاده می کند.

بهترین ارزهای اثبات سهامی برای استخراج

به دلیل نحوه عملکرد، الگوریتم اجماع اثبات سهام هم به نفع ارزهای دیجیتالی است که از آن استفاده می کنند و هم برای سرمایه گذاران آنها. ارزهای دیجیتالی که از اثبات سهام استفاده می‌کنند، می‌توانند تراکنش‌ها را به سرعت و با هزینه کم پردازش کنند که برای مقیاس‌پذیری گزینه ای کلیدی است. سرمایه گذاران می توانند کریپتو خود را برای کسب پاداش به اشتراک بگذارند و نوعی درآمد غیرفعال را فراهم کنند.

بررسی امنیت در دو الگوریتم pow و pos

الگوریتم اجماع PoW موفق ترین مکانیسم اجماع در بلاک چین بیت کوین است. شرکت‌کنندگان طولانی‌ترین زنجیره را به‌عنوان داده‌های تراکنش تاریخی سیستم می‌پذیرند و سعی می‌کنند آن را گسترش دهند تا به طولانی‌ترین زنجیره کمک کنند. در عین موفقیت بزرگ، PoW کاستی هایی نیز دارد. جدی ترین اشکال، توان عملیاتی محدود و زمان طولانی اعتبارسنجی تراکنش است. همچنین، PoW دارای یک "حمله قدرت 51٪" است، زمانی که قدرت محاسباتی هش مهاجم از 51٪ بیشتر شود، ممکن است منجر به پرداخت مضاعف و از دست دادن امنیت شود.

الگوریتم اجماع pos نیز با اینکه از نظر انرژی کارآمد است اما دارای آسیب پذیری های امنیتی مانند موارد زیر است:

✅ در صورت کمتر بودن تعداد اعتبارسنجی ها، احتمال اینکه اعتبارسنجی‌های بلوکی قدرت بالایی داشته باشند بیشتر می شود.

✅ از ضعف های عمده سیستم PoS می توان به این مورد اشاره کرد که به طور معمول برای کاربران ثروتمند منفعت بیشتری خواهد داشت. در واقع با داشتن سهام بیشتر، احتمال اعتبارسنجی یک بلوک نیز به نسبت بیشتر است.

از این رو به طور کلی امنیت حاصله از الگوریتم اجماع pow در مقایسه با الگوریتم pos بیشتر است. ضمن اینکه قابل ذکر است این جمله به این معنا نیست که امنیت الگوریتم pow صد در صد است، بلکه این الگوریتم نیز همانند دیگر الگوریتم های اجماع درصد مشخصی از امنیت را برای کاربران و معاملات فراهم می کند.

امنیت در دو الگوریتم pow و pos

مقایسه مزایای و معایب الگوریتم های اجماع pow و pos

برخی از مزایا و معایب مهم الگوریتم های اجماع اثبات کار و اثبات سهام عبارتند از:

مزایای الگوریتم اجماع PoW

✅ Proof-of-Work برای جلوگیری از تلاش های مضاعف اختراع شد.

✅ این یکی از امن ترین مکانیسم های اجماع است.

✅ کریپتوهای مبتنی بر PoW قدرت استخراج بیشتری دارند و امنیت بیشتری دارند.

✅ ماینینگ در یک مدل معمولی PoW پاداش کسب می کند.

✅ اثبات کار تصادفی و در عین حال منصفانه است.

مزایای الگوریتم اجماع PoS

✅ مکانیسم PoS از 51 درصد حملات ایمن است.

✅ Proof-of-stake برای پردازش به سخت افزار گران قیمت نیاز ندارد.

✅ تراکنش ها سریع تر و نسبتاً ارزان هستند.

✅ پردازش در مورد PoS انرژی زیادی مصرف نمی کند.

✅ سهام به عنوان یک محرک مالی در مدل PoS عمل می کند.

معایب الگوریتم اجماع PoW

✅ استخراج به سخت افزار بسیار قدرتمندی نیاز دارد.

✅ برای هر شرکت کننده بازار مقرون به صرفه نیست.

✅ مصرف انرژی به دلیل مشارکت بسیار بالای ماینینگ خارج از نمودار است.

✅ اکثر استخرهای استخراج توسط واحدهای واحد کنترل می شوند.

✅ مدل PoW مستعد حملات 51 درصدی است.

معایب الگوریتم اجماع PoS

✅ مدل‌های PoS روی یک بلاک چین پیچیده پیاده‌سازی نشده‌اند.

✅ کنترل شبکه آسان است زیرا به سرمایه بستگی دارد.

✅ PoS بسیاری از مزایای PoW مانند پاداش استخراج را از دست می دهد.

✅ تهدیدهای متمرکز مانند هزینه مضاعف قابل اجرا هستند.

✅ PoS مشکلات حاکمیتی دارد به این معنی که کاربران با توکن های بیشتر می توانند قوانین شبکه را تغییر دهند.

مزایا و معایب الگوریتم های pow و pos

نتیجه گیری

الگوریتم اجماع اثبات کار pow (Proof of Work) و الگوریتم اجماع اثبات سهام pos (Proof of Stake) از محبوب ترین الگوریتم های اجماع هستند. الگوریتم‌ های اجماع یکی از عناصر اصلی در نحوه پردازش تراکنش ‌های شبکه هستند و در عین حال همه شرکت‌کنندگان را در داده‌های شبکه همگام نگه می‌دارند. هر یک از این دو الگوریتم اجماع مزایا و معایب خاص خود را در زمینه زمان و انرژی لازم برای تولید بلوک و نیز تأمین امنیت معاملات شبکه مورد نظر دارند که بنا بر نیازها و اهداف رمزارزهای مربوطه از یکی یا ترکیبی از آن ها استفاده می شود.