بازار ارزهای دیجیتال یک بازار مهم مالی‌ست که سرمایه مردم در آن قرار دارد. اساسی‌ترین نکته در مورد بازار ارزهای دیجیتال توجه به امنیت آن است. در قلب هر پلتفرم ارز دیجیتال، شبکه‌ای از کامپیوترها قرار دارند که به ایمن کردن آن در برابر مهاجمان کمک میکنند. این سیستم سازوکار اجماع نامیده میشود.
دو سازوکار به‌طور گسترده در شبکه‌های ارز دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دو سازوکار اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) هستند. این دو فرآیندی را تنظیم میکنند که طی آن تراکنشهای بین کاربران تایید شده و به دفتر کل یک بلاکچین اضافه می‌شوند. هیچ نهادی هم بر روی بلاکچین‌ها کنترل ندارد. درک تفاوت بین این دو سازوکار به شما کمک میکند تا ارزهای دیجیتال موجود را برای سبد خود بهتر ارزیابی کنید، زیرا ارزهایی که از اثبات سهام استفاده میکنند معمولاً مسئولیت‌ها یا مزایای بیشتری دارند.
الگوریتم اثبات کار (POW) در ارزهای دیجیتال چیست؟
اثبات کار (Proof of work) یا اثبات انجام کار، سازوکار اصلی اجماع ارزهای دیجیتال است. این الگوریتم برای اولین بار در ارز بیت کوین مورداستفاده قرار گرفت. دلیل اینکه آن را «اثبات کار» می‌نامند، این است که شبکه به مقدار زیادی قدرت پردازشی نیاز دارد. بلاکچین‌های اثبات کار توسط ماینرهای مجازی در سراسر جهان ایمن و تأیید می‌شوند تا اولین کسانی باشند که یک معمای ریاضی را حل میکنند. برنده می‌تواند بلاکچین را با آخرین تراکنشهای تأییدشده بهروزرسانی کند و شبکه با مقدار از پیش تعیین‌شده به برنده ارز دیجیتال پاداش می‌دهد.
اثبات کار مزایای زیادی به‌خصوص برای یک ارز دیجیتال به‌نسبت ساده، اما بسیار ارزشمند مانند بیت کوین دارد. این یک راه اثبات‌شده و قوی برای حفظ یک بلاکچین غیرمتمرکز ایمن است. با افزایش ارزش یک ارز دیجیتال، ماینرهای بیشتری برای پیوستن به شبکه تشویق می‌شوند. قدرت و امنیت آن افزایش می‌یابد. به دلیل میزان قدرت پردازشی موجود در اثبات کار هیچ فرد یا گروهی نمی‌تواند در بلاکچین یک ارز دیجیتال ارزشمند دخل و تصرف کند.
از طرف دیگر، اثبات کار برای تطبیق تعداد زیادی از تراکنشها مانند تراکنشهای سازگار با قراردادهای هوشمند ممکن است دچار مشکل شود. به همین دلیل جایگزین‌هایی برای آن ایجاد شده که محبوب‌ترین آن‌ها اثبات سهام یا PoS نام دارد. با این همه، جهان کریپتوکارنسی یا دنیای ارز دیجیتال فعالیت خود را با اثبات کار آغاز کرد، زیرا اولین ارز دیجیتال یعنی بیت کوین از سازوکار اجماع استفاده می‌کرد.
در بلاگ اکسبیتو بخوانید: پروتکل اثبات انجام کار چیست و چه کاربردی دارد؟
اثبات کار به روش دلخواه تراکنشها را تأیید و اعتبارسنجی میکند. به عنوان مثال این روش برای بیت کوین شامل تکرار الگوریتم‌های هش SHA-256 است. بااین‌حال، کسی که معادله را حل کرده و برنده میشود تراکنشها را از mempool در بلوک بعدی جمع‌آوری و ثبت میکند. از آنجا که برنده به طور تصادفی متناسب با کار انجام شده انتخاب میشود، همه افراد در شبکه را تشویق میکند تا صادقانه عمل کنند و فقط تراکنشهای واقعی را به ثبت برسانند.
مزایا و معایب الگوریتم اجماع PoW
مزیت اصلی الگوریتم اجماع اثبات انجام کار این است که سازوکار محکمی برای دستیابی به اجماع و جلوگیری از سوءاستفاده‌ها فراهم میکند. توجه داشته باشید که اجماع در هسته فناوری بلاکچین و برای امنیت، اعتماد و مشروعیت و تمرکززدایی است. بنابراین می‌توان گفت که این الگوریتم اجماع بسیار امن است. اثبات کار سیستمی برای احراز هویت تراکنشها بدون نیاز به شخص ثالث و همچنین برای جلوگیری از دستکاری افراد یا سازمانها در پایگاه داده است. این سازوکار تغییر هر مورد از دفتر کل معاملات را دشوار میکند، بنابراین از صحت و قابلیت ردیابی بودن هر تراکنش مطمئن میشود.
یکی از مزیت‌های خاص اثبات کار این است که به قابلیت‌های محاسباتی بستگی دارد. اگرچه از نظر تئوری امکان دستکاری در زنجیره بلوکی برای کلاهبرداران وجود دارد، اما انجام این کار مستلزم صرف قابلیت‌های محاسباتی غیرعملی و غیراقتصادی است، تا جایی که هزینه آن به میزان قابل توجهی بیشتر از سود یا مزایای آن میشود. بزرگترین نقطه ضعف اثبات کار در قابلیت‌های محاسباتی مورد نیاز برای حل معادلات ریاضی در احراز هویت تراکنشهای بلاکچین است. این نقطه ضعف دلیل اصلی اثرات منفی زیست‌محیطی اثبات کار است. البته، برای شرکت در یک شبکه بلاکچین که از اثبات کار به عنوان سازوکار اجماع استفاده میکند، یک طرف باید یک کامپیوتر قدرتمند مجهز به سخت‌افزار پیشرفته داشته باشد. مقیاس‌بندی عملیات به معنای خرید و راه‌اندازی کامپیوترهای گران‌تر است.
اما نکته فقط هزینه سیستم نیست. کامپیوترهای قدرتمند ذاتاً انرژی زیادی مصرف میکنند. علاوه بر این، این ماشین‌ها برای ادامه فعالیت و جلوگیری از گرمای بیش از حد و همچنین آسیب‌های مربوط به قطعات سخت‌افزاری به دلیل ایجاد حرارت داخلی، به مدیریت گرما یا سیستم خنک‌کننده مؤثر نیاز دارند. مصرف بالای انرژی یکی دیگر از معایب اثبات کار است. برای مثال، به دلیل هزینه‌های مرتبط با راه‌اندازی و نگهداری سیستم‌های کامپیوتری قدرتمند، بلاکچین‌های مبتنی بر اثبات کار محدودیت‌هایی در مقیاس‌پذیری دارند.
علاوه بر این، هزینه‌های زیاد شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار از مشارکت تعدادی از افراد و سازمانها در یک شبکه بلاکچین خاص جلوگیری میکند. از این رو، در حالی که فناوری بلاکچین مبتنی بر مفهوم تمرکززدایی از طریق مشارکت عمومی است، هزینه به عنوان یک مانع کلیدی برای مشارکت بیشتر مردم عمل میکند و باعث تمرکز بیشتر شبکه میشود که این اصلاً خوب نیست. معایب اثبات کار باعث جایگزین کردن آن در پلتفرم‌های محبوبی همچون اتریوم و کاردانو شده است. آن‌ها اثبات سهام را جایگزین اثبات کار کردهاند.
اثبات سهام (PoS) چیست؟
توسعه‌دهندگان اتریوم از همان ابتدا متوجه شدند که اثبات کار محدودیت‌هایی را در مقیاس‌پذیری ایجاد میکند که در نهایت باید بر آن غلبه کرد. درواقع، با افزایش محبوبیت پروتکل‌های مالی غیرمتمرکز (DeFi) مبتنی بر اتریوم، این بلاکچین برای حفظ مقیاس‌پذیری خود تلاش کرده است که البته باعث بالا رفتن هزینه‌های آن شده است. درحالی‌که بلاکچین بیت کوین عمدتاً باید تراکنشهای بیت کوین ورودی و خروجی را پردازش کند، بلاکچین اتریوم باید مجموعه وسیعی از تراکنشهای DeFi، قراردادهای هوشمند استیبل کوین، استخراج و فروش NFT و هر نوآوری که توسعه‌دهندگان ارائه میدهند را پردازش کند.
راه‌حل اتریوم برای این مشکل ساختن یک بلاکچین کاملاً جدید به نام اتریوم 2 (ETH2.0) بوده است. ایجاد این بلاکچین جدید در دسامبر 2020 آغاز و در سال 2022 به پایان رسید. نسخه ارتقا یافته اتریوم از سازوکار اجماع سریع‌تر و کم منابعی به نام اثبات سهام (Proof of Stake) استفاده میکند. ارزهای دیجیتالی مانند کاردانو (Cardano)، تزوس (Tezos) و اتموس (Atmos) همگی از سازوکار اجماع اثبات سهام با هدف به حداکثر رساندن سرعت، کارایی و همچنین کاهش هزینه‌ها استفاده میکنند. در سیستم اثبات سهام استیکینگ عملکردی مشابه اثبات استخراج کار دارد، به‌این‌ترتیب که فرآیندی است که در آن یک شرکت‌کننده شبکه انتخاب میشود تا آخرین دسته از تراکنشها را به بلاکچین اضافه کند و درازای آن مقداری ارز دیجیتال پاداش بگیرد.
جزئیات دقیق این فرآیند به پروژه بستگی دارد، اما به‌طورکلی اثبات سهام بلاکچین از شبکه‌ای از «تاییدکنندگان» استفاده میکند که ارزهای دیجیتال خود را به اشتراک می‌گذارند. آن‌ها این کار را برای اعتبارسنجی تراکنشهای جدید، بهروزرسانی بلاکچین و کسب درآمد انجام میدهند و در نهایت ارز دیجیتال پاداش می‌گیرند. شبکه برنده را بر اساس مقدار ارز دیجیتال در استخر و مدت‌زمانی که ارز را در آنجا قرار داده انتخاب میکند. شبکه به معنای واقعی کلمه به شرکت‌کنندگانی که بیشترین سرمایه‌گذاری را انجام داده‌اند پاداش می‌دهد.
هنگامی‌که برنده آخرین بلوک تراکنشها را تایید کرد، اعتبارسنج‌های دیگر می‌توانند صحت بلوک را تایید کنند. هنگامی‌که تمام تاییدات انجام شد شبکه زنجیره بلوکی را به‌روز میکند. همه اعتبارسنج‌های شرکت‌کننده با ارز دیجیتال بومی شبکه پاداش می‌گیرند. این پاداش معمولاً توسط شبکه به نسبت سهم هر اعتبارسنج بین آن‌ها توزیع میشود. اعتبارسنج شدن یک مسئولیت بزرگ است و به دانش فنی نسبتاً بالایی نیاز دارد. حداقل مقدار ارز دیجیتالی که اعتبارسنج‌ها باید به اشتراک بگذارند نسبتاً زیاد است (مثلاً این مقدار برای اتریوم 2 تعداد 32 اتریوم است.)
اعتبارسنج‌ها ممکن است در صورت آفلاین شدن گره‌شان یا تایید اعتبار، مقداری از سهام خود را از طریق فرآیندی به نام Slashing از دست بدهند. اگر این مسئولیت بیش‌ازحد سخت به نظر میرسد می‌توانید با پیوستن به یک استخر سهام که توسط شخص دیگری اداره میشود در سهام شرکت کنید و به ازای ارزهای دیجیتالی که به اشتراک می‌گذارید پاداش بگیرید.
مزایا و معایب الگوریتم اجماع PoS
اثبات سهام مقیاس‌پذیری و امنیت شبکه اتریوم را تقویت میکند و درعین‌حال تمرکززدایی آن را نیز افزایش می‌دهد. الگوریتم اجماع PoS در مقایسه با الگوریتم اثبات کار که در آن ماینرها برق و انرژی زیادی را صرف انجام کار خود میکنند، کارآمدتر است. مصرف برق در الگوی اثبات سهام کمتر از اثبات کار است. هرکسی می‌تواند در پلتفرم‌های اثبات سهام مشارکت کند، زیرا دیگر نیازی به سرمایه‌گذاری با هزینه‌های بالا برای سخت‌افزار نیست.
اثبات سهام تراکنشهای بیشتری را در ثانیه انجام می‌دهد. در اثبات سهام تا 100 هزار تراکنش در ثانیه و در اثبات انجام کار 64 تراکنش در ثانیه انجام میشود. اثبات سهام هزینه‌های گس را کاهش می‌دهد. هنگامی‌که یک ارز در یک پلتفرم اثبات سهام استیک میشود، تا زمانی که دوره استیکینگ تعیین شده سپری نشود، نمی‌توانید ارزهای خود را بفروشید. اثبات سهام جدید است و امنیت آن به اندازه اثبات کار نیست. پاداش استیکینگ به اندازه پاداش استخراج نیست.
کاربرانی که مقدار زیادی ارز دیجیتال دارند می‌توانند تأثیر زیادی بر روند اجماع داشته باشند.
حمله ۵۱ درصدی و امنیت در الگوریتم‌ها
حمله 51 درصدی که مدت‌ها به عنوان یک تهدید برای طرفداران ارزهای دیجیتال مطرح می‌شد، در هنگام استفاده از اثبات سهام هم نگران‌کننده است، اما بسیار بعید است که اتفاق بیفتد. حمله 51 درصدی زمانی است که شخصی 51 درصد از یک ارز دیجیتال را کنترل کرده و از این اکثریت برای تغییر زنجیره بلوک استفاده میکند. در اثبات سهام یک گروه یا فرد باید مالک 51 درصد از سهام ارز دیجیتال باشد.
نه‌تنها داشتن 51 درصد از ارز دیجیتال بسیار پرهزینه است، بلکه ارزهای سهامدار وثیقه‌ای برای امتیاز «استخراج» هستند. ماینرهایی که تلاش میکنند از طریق حمله 51 درصدی یک بلوک را برگردانند، تمام ارزهای استیک شده خود را از دست میدهند. این موضوع انگیزه‌ای برای ماینرها ایجاد میکند تا به نفع ارز دیجیتال و شبکه عمل کنند. اثبات کار امنیت بیشتری دارد و از حمله 51 درصدی در امان است.
اثبات کار یک سازوکار توافقی است که برای مبارزه با دابل اسپندینگ استفاده میشود. دابل اسپندینگ مشکلی است که کلاهبرداران را قادر می‌سازد تا یک ارز دیجیتال را بیش از یکبار خرج کنند. ساتوشی ناکاموتو، خالق بیت کوین، اثبات کار را از طریق فرآیندهای متعددی از جمله استخراج و هش کردن در بیت کوین پیاده سازی کرد.
تفاوت اثبات کار و اثبات سهام چیست؟
مصرف انرژی یکی از تفاوت‌های عمده بین سازوکار اجماع اثبات کار و اثبات سهام است. ازآنجایی‌که بلاکچین‌های اثبات سهام نیازی به مصرف برق برای فرآیندهای تکراری ندارند (استخراج ارز دیجیتال)، به شبکه‌ها اجازه میدهند تا با مصرف منابع کمتری به فعالیت خود ادامه دهند. هر دو سازوکار از نظر اختصاصی کمک‌کننده هستند، زیرا عاملان اختلالات شبکه را جریمه کرده و عوامل مخرب را خنثی میکنند. در اثبات کار، جریمه استخراج‌کنندگانی که اطلاعات یا بلوک‌های نامعتبر را ارسال میکنند، کاهش قدرت محاسباتی است.
در اثبات سهام، ارزهای دیجیتال سهامداران اعتبارسنجی به‌عنوان یک انگیزه اقتصادی برای اقدام در جهت بهترین منافع شبکه عمل میکنند. درصورتی‌که اعتباردهنده یک بلوک بد را بپذیرد، بخشی از وجوه شرط‌بندی شده او به‌عنوان جریمه از او کسر میشود. مقدار جریمه به شبکه بستگی دارد. امروزه هر دو سازوکار اجماع به‌صورت عمده توسط اکثر ارزهای دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرند. اثبات کار قدیمی‌تر است و بیت کوین، اتریوم 1.0 و بسیاری دیگر از بلاکچین‌ها از آن استفاده میکنند. مکانیسم اثبات سهام جدیدتر است و اتریوم 2.0، کاردانو، تزوس و سایر ارزهای دیجیتال تقریباً جدیدتر را تقویت میکند.
کدام الگوریتم اجماع بهتر است؟
اثبات کار امتحان خود را پس داده و در بسیاری از پروژه‌های ارزهای دیجیتال استفاده میشود. حملات DDoS به یک بلاکچین با استفاده از این الگوریتم با فناوری محاسباتی امروزی غیرممکن است. بااین‌حال، هزینه بالای انرژی، افزایش فشار بر محیط‌زیست، پوشش نامطلوب رسانه‌ای، افزایش تمرکز عملیات استخراج و توان عملیاتی پایین تراکنش احتمالاً باعث می‌شوند تا اثبات کار جایی در آینده دنیای ارزهای دیجیتال نداشته باشد. کشورهای مختلف نگران هزینه‌های انرژی بالای استخراج بیت کوین هستند، به‌طوری‌که کشور چین رسماً تمام عملیات مربوط به استخراج بیت کوین را ممنوع کرده است.
اثبات سهام یک بلاکچین مقیاس‌پذیرتر با توان تراکنش بالاتر را فراهم میکند که چند پروژه قبلاً آن را اتخاذ کردهاند. به‌عنوان‌مثال ارز دیجیتال DASH از این سازوکار استفاده میکند. بااین‌حال، اثبات سهام نسبت به اثبات کار از امنیت کمتری برخوردار است. اثبات کار غیرمتمرکزتر از اثبات سهام است. این امکان وجود دارد که شما ارزهای زیادی را بخرید، به‌عنوان یک اعتبارسنج انتخاب شوید و تراکنشهای اشتباه را تأیید کنید. ممکن است این تراکنشهای اشتباه یک حمله یا کلاهبرداری باشند.
همچنین این امکان وجود دارد که یک سهامدار بخواهد بازار را دچار اختلال کند و تراکنشهای اشتباه را تایید کند. پروژه اتریوم برای انتقال برنامه‌ریزی‌شده خود به اثبات سهام، پروتکل «Casper» را طراحی کرده است که در آن چنین سهامداران سرکشی با مصادره ارزهای رمزنگاری‌شده سهام خود و ممانعت از اشتراک‌گذاری مجدد مجازات می‌شوند.
اگر اجرای برنامه‌ریزی‌شده اثبات سهام در پروتکل معروفی مانند اتریوم به‌خوبی پیش برود، احتمالاً جامعه ارزهای دیجیتال از توانایی الگوریتم اثبات سهام برای ایمن نگه‌داشتن شبکه مطمئن خواهند شد. این موضوع ممکن است کفه ترازو را به نفع اثبات سهام تغییر دهد و تنها زمان نشان می‌دهد که کدام یک از الگوریتم‌های اجماع بلاکچین برای آینده بهتر خواهند بود.
