آموزش

الگوریتم اثبات سهام چیست؟

الگوریتم اثبات سهام چیست؟ الگوریتم اثبات سهام (Proof of Stake یا PoS) یک سازوکار اجماع برای تأیید تراکنش‌ها و حفظ امنیت شبکه‌های بلاک‌چینی است. در این مدل، اعتبارسنج‌ها به‌جای مصرف توان محاسباتی بالا، مقداری از دارایی خود را در شبکه قفل می‌کنند. آن‌ها سپس بر اساس قوانین پروتکل در فرایند تأیید بلاک‌ها مشارکت می‌نمایند. در این مقاله از نرخ نیوز، ساختار و نحوه عملکرد PoS، انواع آن و تفاوتش با اثبات کار را بررسی می‌کنیم. همچنین به تغییر تاریخی اتریوم در رویداد The Merge و روش مشارکت و کسب پاداش می‌پردازیم. در پایان نیز محدودیت‌ها و ریسک‌های واقعی این سیستم را بررسی می‌کنیم.

فهرست مطالب

الگوریتم اثبات سهام چیست و چرا ابداع شد؟

در دنیای رمز ارزها شایید این سوال ذهن شما را درگیر کرده باشد که الگوریتم اثبات سهام چیست؟ الگوریتم اجماع اثبات سهام برای حل یکی از مشکلات اصلی بلاک‌چین‌های مبتنی بر اثبات کار، یعنی مصرف بالای انرژی و وابستگی به توان پردازشی، شکل گرفت. در اثبات کار، ماینرها برای افزودن بلاک جدید باید مسائل محاسباتی سنگین را حل کنند؛ فرایندی که به تجهیزات تخصصی و برق زیادی نیاز دارد.

در مقابل، این سازوکار امنیت شبکه را بر پایه سرمایه اقتصادی اعتبارسنج‌ها تأمین می‌کند. در این مدل، کاربران ابتدا دارایی مشخصی را در شبکه قفل می‌کنند. آن‌ها در ازای این مشارکت، در تأیید تراکنش‌ها و حفظ پایداری شبکه نقش داشته و پاداش دریافت می‌کنند. البته اگر اعتبارسنج برخلاف قوانین پروتکل رفتار کند، بخشی از دارایی قفل‌شده او به‌عنوان جریمه ضبط خواهد شد.

اولین بار الگوریتم اجماع اثبات سهام چه زمانی معرفی شد؟

ایده PoS نخستین بار در سال 2011 در انجمن Bitcointalk مطرح شد؛ اما اگر می‌خواهید بدانید اولین بار الگوریتم اجماع اثبات سهام چه زمانی معرفی شد و به مرحله اجرا رسید، باید به سال 2012 و پروژه Peercoin اشاره کرد. البته سازوکار Peercoin با مدل‌های مدرن اثبات سهام تفاوت داشت و از ترکیبی از اثبات کار و اثبات سهام استفاده می‌کرد.

هدف اصلی این رویکرد، تغییر مدل امنیت شبکه است. در اثبات کار، مهاجم برای حمله به شبکه به توان محاسباتی و منابع سخت‌افزاری نیاز دارد؛ اما در PoS، هزینه اقتصادی حمله به شکل متفاوتی تعریف می‌شود و سرمایه اعتبارسنج مستقیماً در معرض ریسک قرار می‌گیرد. به همین دلیل، الگوریتم اثبات سهام را نباید صرفاً روشی برای کسب سود از استیکینگ دانست؛ بلکه هدف اصلی آن ایجاد یک سازوکار اقتصادی پایدار برای رسیدن به اجماع است.

الگوریتم اجماع اثبات سهام چگونه کار می‌کند؟

برای درک عملکرد این سیستم باید با نقش اعتبارسنج‌ها آشنا شویم. در این مدل، کاربران به‌جای استخراج بلاک با دستگاه‌های پردازشی، مقداری از ارز شبکه را در فرایند استیکینگ قفل می‌کنند. این دارایی، پشتوانه اقتصادی فعالیت آن‌هاست.

پس از استیکینگ، پروتکل بر اساس قوانین خود اعتبارسنج‌ها را برای انجام وظایف مختلف انتخاب می‌کند. یک اعتبارسنج ممکن است مسئول پیشنهاد بلاک جدید باشد و گروهی دیگر نیز بلاک پیشنهادی را بررسی و تأیید کنند.

فرایند کلی به این شکل است:

قفل‌کردن دارایی: کاربر مقدار مشخصی از ارز شبکه را استیک می‌کند.
انتخاب اعتبارسنج: پروتکل اعتبارسنج را برای پیشنهاد یا تأیید بلاک انتخاب می‌کند.
بررسی تراکنش‌ها: اعتبارسنج تراکنش‌های معتبر را بررسی می‌کند.
پیشنهاد بلاک: بلاک جدید برای بررسی سایر مشارکت‌کنندگان ارائه می‌شود.
تأیید بلاک: اعتبارسنج‌های دیگر درباره اعتبار بلاک به اجماع می‌رسند.
دریافت پاداش: مشارکت صحیح، پاداش مشخصی برای اعتبارسنج ایجاد می‌کند.
جریمه رفتار مخرب: در صورت نقض قوانین، بخشی از دارایی استیک‌شده ضبط می‌شود.

استیکینگ چگونه به امنیت شبکه کمک می‌کند؟

در PoS، استیکینگ فقط راهی برای دریافت پاداش نیست، بلکه بخشی از مدل امنیتی شبکه محسوب می‌شود. اعتبارسنج سرمایه خود را در شبکه گرو می‌گذارد؛ به همین دلیل، هرگونه رفتار مخرب هزینه مالی مستقیمی برای او دارد.

برای مثال، اگر اعتبارسنج اطلاعات نادرست ارسال کند یا رفتارهای ممنوعی مانند تأیید هم‌زمان زنجیره‌های متناقض انجام دهد، با اسلشینگ(Slashing) مواجه می‌شود. در این حالت، بخشی از سرمایه او طبق قوانین شبکه جریمه می‌شود.

تفاوت مهم PoS با اثبات کار همین‌جاست: در اثبات کار، امنیت شبکه به توان محاسباتی و مصرف انرژی وابسته است؛ اما در اثبات سهام، امنیت بر ایجاد انگیزه اقتصادی برای رفتار صحیح اعتبارسنج‌ها تکیه دارد. این ترکیب، سازوکار لازم برای رسیدن به اجماع و حفظ امنیت شبکه را فراهم می‌کند.

انواع الگوریتم اثبات سهام

الگوریتم اثبات سهام یک مدل ثابت ندارد و پروژه‌های بلاک‌چینی، نسخه‌های متفاوتی از آن را طراحی کرده‌اند. تفاوت این مدل‌ها بیشتر در روش انتخاب اعتبارسنج، نحوه رأی‌گیری، میزان سرمایه موردنیاز و شیوه توزیع پاداش است.

اثبات سهام خالص (Pure PoS)

در این مدل، انتخاب اعتبارسنج‌ها بر اساس میزان دارایی استیک‌شده و قوانین پروتکل انجام می‌شود. هرچه سهم کاربر در شبکه بیشتر باشد، احتمال مشارکت او در فرایند اجماع افزایش می‌یابد. این مدل به توان پردازشی سنگین نیاز ندارد و مصرف انرژی آن بسیار پایین است.

اثبات سهام نمایندگی‌شده (DPoS)

در مدل اثبات سهام نمایندگی شده (Delegated Proof of Stake)، کاربران مستقیماً همه اعتبارسنج‌ها را انتخاب نمی‌کنند؛ بلکه با دارایی خود به نمایندگان رأی می‌دهند. نمایندگان منتخب مسئول تولید بلاک و مشارکت در اجماع هستند. این روش سرعت پردازش تراکنش‌ها را به‌شدت افزایش می‌دهد؛ اما ممکن است خطر تمرکز قدرت را بالا ببرد.

اثبات سهام نیابتی (NPoS)

در مدل اثبات سهام نیابتی (Nominated Proof of Stake)، کاربران دارایی خود را به اعتبارسنج‌های منتخب (نامیناتورها) اختصاص می‌دهند. نامیناتورها در انتخاب مجموعه اعتبارسنج‌های شبکه نقش دارند و در صورت عملکرد درست اعتبارسنج، بخشی از پاداش را دریافت می‌کنند.

اثبات سهام با تحمل خطای بیزانسی (BFT-based PoS)

برخی شبکه‌ها PoS را با سازوکارهای تحمل خطای بیزانسی ترکیب می‌کنند. در این ساختار، اعتبارسنج‌ها درباره وضعیت شبکه رأی می‌دهند. سپس پروتکل تلاش می‌کند حتی در حضور برخی اعتبارسنج‌های مخرب یا معیوب، به توافق نهایی برسد.

در مجموع، انتخاب نوع PoS به اهداف شبکه بستگی دارد. سرعت، تمرکززدایی و امنیت از مهم‌ترین معیارها هستند. شناخت این تفاوت‌ها گام مهمی برای یادگیری این است که چگونه وارد ارز دیجیتال شویم و پروژه‌های مناسب استیکینگ را ارزیابی کنیم.

مقایسه کاربردی؛ اثبات کار (PoW) در برابر اثبات سهام (PoS)

تفاوت اصلی PoW و PoS در شیوه تأمین امنیت و رسیدن به اجماع است. در اثبات کار، ماینرها با استفاده از توان پردازشی برای حل مسائل رمزنگاری رقابت می‌کنند؛ در حالی که در PoS، اعتبارسنج‌ها با قفل‌کردن دارایی خود در شبکه در فرایند اجماع مشارکت دارند.

برای درک بهتر الگوریتم اثبات سهام چیست، جدول زیر تفاوت‌های مهم این دو مدل را ارائه می‌دهد:

معیار	اثبات کار (PoW)	اثبات سهام (PoS)
روش اجماع	حل مسائل محاسباتی پیچیده	استیکینگ و انتخاب اعتبارسنج
تأمین امنیت	توان پردازشی و مصرف انرژی بالا	سرمایه استیک‌شده و مشوق‌های اقتصادی
مصرف انرژی	بسیار بالا	معمولاً بسیار کمتر
مشارکت در شبکه	نیازمند تجهیزات سخت‌افزاری	نیازمند دارایی و رعایت شرایط استیکینگ
دریافت پاداش	استخراج بلاک جدید	اعتبارسنجی و مشارکت در اجماع
ریسک اصلی	استهلاک سخت‌افزار و هزینه برق	ریسک کاهش ارزش دارایی و جریمه(Slashing)
تمرکز احتمالی	تمرکز تجهیزات و استخرهای استخراج	تمرکز دارایی میان اعتبارسنج‌های بزرگ
مقیاس‌پذیری	محدودیت‌های ساختاری در سرعت تراکنش	امکان استفاده از معماری‌های متنوع برای ظرفیت بالا

از نظر مصرف انرژی، PoS مزیت بسیار مهمی دارد. اعتبارسنج برای فعالیت خود به تجهیزات محاسباتی ویژه و مصرف برق گسترده نیاز ندارد. با این حال، مصرف انرژی پایین‌تر به‌تنهایی به معنای امنیت بیشتر نیست و طراحی پروتکل و سازوکار جریمه نیز اهمیت بالایی دارند.

در PoS مشارکت معمولاً از مسیر استیکینگ انجام می‌شود. البته اگر بخش بزرگی از دارایی شبکه در اختیار تعداد محدودی از اعتبارسنج‌ها باشد، احتمال تمرکز قدرت افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل، هنگام تدوین استراتژی ارز دیجیتال نباید فقط میزان پاداش استیکینگ را معیار قرار داد. در این مسیر، توجه به ساختار اقتصادی و میزان تمرکز شبکه اهمیت بسیار بیشتری دارد.

رویداد تاریخی مرج (The Merge) اتریوم؛ گام نهایی برای اثبات پایداری PoS

یکی از مهم‌ترین آزمایش‌های عملی اثبات سهام، تغییر شبکه اتریوم از اثبات کار (PoW) به اثبات سهام (PoS) بود. این تغییر با رویدادThe Merge در سپتامبر 2022 انجام شد که طی آن، لایه اجرای اتریوم با زنجیره بیکن ادغام گردید.

پیش از مرج، امنیت شبکه اتریوم به ماینرها وابسته بود؛ اما پس از آن اعتبارسنج‌ها مسئولیت تأیید بلاک‌ها را بر عهده گرفتند. مرج ثابت کرد یک شبکه بلاک‌چینی بزرگ می‌تواند سازوکار اجماع خود را بدون اختلال در زنجیره اصلی و موجودی کاربران تغییر دهد. این رویداد مصرف انرژی اتریوم را به‌شدت کاهش داد.

با این حال، The Merge به معنای حل تمام مشکلات مقیاس‌پذیری نبود و ارتقای ظرفیت شبکه به به‌روزرسانی‌های بعدی وابسته است. با این وجود، مرج نشان داد الگوریتم اجماع اثبات سهام می‌تواند در یک شبکه عظیم و کاربردی به‌عنوان سازوکار اصلی عمل کند.

چگونه در فرآیند اثبات سهام شرکت کنیم و سود ببریم؟

برای مشارکت در اثبات سهام، ابتدا باید شرایط شبکه موردنظر را ارزیابی کرد. برخی شبکه‌ها امکان استیک مستقیم دارایی را برای کاربران فراهم می‌کنند. در مقابل، در برخی پروژه‌ها باید از طریق استخرهای استیکینگ یا اعتبارسنج‌های ثالث اقدام کرد.

روش اول، اجرای نود اعتبارسنج است که نیازمند دانش فنی و زیرساخت پایدار است. روش دوم، واگذاری دارایی به اعتبارسنج‌هاست که ساده‌تر بوده و نیازی به مدیریت فنی ندارد.

مراحل کلی مشارکت عبارت‌اند از:

انتخاب شبکه: بررسی قوانین استیکینگ، حداقل سرمایه و دوره قفل‌شدن.
انتخاب روش مشارکت: اعتبارسنجی مستقیم یا واگذاری دارایی.
قفل‌کردن دارایی: انتقال ارز به پروتکل استیکینگ.
دریافت پاداش: دریافت دوره‌ای پاداش بر اساس میزان مشارکت.
دوره آزادسازی (Unbonding): توجه به زمان لازم برای خروج دارایی از حالت استیک.

نکته کلیدی این است که استیکینگ سود تضمین‌شده نیست. اگر قیمت ارز مورد نظر افت کند، سود حاصل از پاداش‌ها ممکن است کاهش ارزش اصل سرمایه را جبران نکند. درک بهتر مکانیسم‌های فنی این بخش نیازمند این است که ابتدا بدانیم قرارداد هوشمند چیست؛ زیرا فرایند استیکینگ و قفل کردن دارایی‌ها در بسیاری از شبکه‌های PoS دقیقاً بر پایه کدهای همین قراردادها اجرا می‌شود.

معایب و چالش‌های واقع‌بینانه سیستم‌های مبتنی بر اثبات سهام

پاسخ به این پرسش که الگوریتم اثبات سهام چیست بدون بررسی محدودیت‌های آن کامل نمی‌شود. چالش‌های اصلی این مدل عبارت‌اند از:

احتمال تمرکز سرمایه:
تمرکز دارایی‌ها نزد نهنگ‌ها یا صرافی‌های بزرگ می‌تواند قدرت تصمیم‌گیری در شبکه را متمرکز کند.
ریسک اسلشینگ (Slashing):
خطاهای فنی سرور یا قطعی اینترنت اعتبارسنج می‌تواند منجر به جریمه و از دست رفتن بخشی از سرمایه استیک‌شده شود.
ریسک کاهش ارزش دارایی:
نوسانات شدید بازار می‌تواند ارزش کل دارایی استیک‌شده را حتی با وجود دریافت پاداش کاهش دهد. پیش از اقدام، بررسی قیمت ارز دیجیتال و روند کلی بازار ضروری است.
کاهش نقدشوندگی (Lock-up Period):
زمان‌بر بودن فرایند خروج دارایی از استیکینگ در شرایط بحرانی بازار مانع از فروش سریع می‌شود.

در پایان

سعی کردیم توضیح جامعی در مورد اینکه الگوریتم اثبات سهام چیست؟ ارایه دهیم. الگوریتم اثبات سهام (PoS) با تکیه بر مشوق‌های اقتصادی و استیکینگ دارایی، جایگزینی کم‌مصرف و مقیاس‌پذیر برای اثبات کار ارائه کرده است. با این حال، این مدل بدون ریسک نیست و مواردی مانند تمرکز سرمایه، جریمه‌های اسلشینگ و نوسانات بازار باید پیش از مشارکت ارزیابی شوند. در نهایت، تصمیم برای حضور در برنامه‌های استیکینگ نیازمند تحلیل دقیق مدل اقتصادی شبکه و مدیریت صحیح ریسک است.