تفاوت اثبات کار در مقابل اثبات سهام هر دو الگوریتم هایی برای ایمن نگه داشتن بلاک چین هستند تا کاربران بتوانند تراکنش های ارز دیجیتال جدید را اضافه کنند. اما چند تفاوت بین این دو وجود دارد. ارز دیجیتال غیرمتمرکز است و باید توسط رایانه ها تأیید شود تا تراکنش ها قابل مشاهده باشد.
هم اثبات کار و هم اثبات سهام به کاربران کمک می کند تا تراکنش های ایمن را انجام دهند، زیرا ارتکاب کلاهبرداری برای بازیگران بد را دشوار و گران می کند. آنها به شرکت‌کنندگان اجازه می‌دهند ثابت کنند که منابعی مانند انرژی، قدرت محاسباتی یا پول را برای بلاک چین فراهم کرده‌اند.
خوراکی های کلیدی
- هماهنگی شرکت‌کنندگان شبکه دفتر کل توزیع‌شده و اطمینان از اعتماد به امنیت شبکه به مکانیسم‌های اجماع بستگی دارد، جایی که اکثریت قوانین را دارند.
- PoW و PoS مکانیسم‌های توافقی نیستند، اما اجزای مهمی هستند که چگونه یک شبکه اجماع را به دست می‌آورد. آنها نقش کلیدی در تعیین امنیت شبکه، عدم تمرکز و مقیاس پذیری دارند.
- از نظر ما، PoW می تواند امنیت قوی تری ارائه دهد، در حالی که مقیاس پذیری PoS آن را برای تقویت یک دارایی به عنوان وسیله مبادله مناسب تر می کند و به آن پتانسیل ارائه یک مدل اقتصادی برتر را برای کاربران و سرمایه گذاران می دهد.
- PoW ایمن اما انرژی بر است، اما با چالش های مقیاس پذیری مواجه است.
- PoS مقیاس‌پذیری و کارایی انرژی را به قیمت مشکلات احتمالی تمرکز ارائه می‌کند.
- برای بهبود عملکرد و برآوردن نیازهای خاص، تکنیک‌های ترکیبی و سایر فرآیندهای اجماع در حال بررسی هستند.
- هنگام تصمیم گیری بین PoW و PoS، امنیت، مقیاس پذیری، بهره وری انرژی و تمرکززدایی ملاحظات ضروری هستند.
اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) توضیح داده شده است
اکنون مکانیسم‌های اجماع مختلفی وجود دارد. محبوب ترین آنها عبارتند از “اثبات کار” (PoW) و “اثبات سهام” (PoS). به عنوان مثال، بلاک چین بیت کوین بر اساس مکانیسم اجماع PoW است. اتریوم، دومین بلاک چین بزرگ از نظر ارزش بازار، از سپتامبر 2022 بر اساس مکانیسم اجماع PoS است. پیش از آن، اتریوم نیز بر اساس اثبات کار بود.
در درصد، مکانیسم اجماع PoW بر دنیای بلاک چین تسلط دارد. در پایان اکتبر 2023، 55.77 درصد از کل سرمایه بازار بلاک چین مبتنی بر اثبات کار است. اما این عمدتاً به این دلیل است که بیت کوین هنوز هم از نظر ارزش بازار بزرگترین بلاک چین است. علاوه بر بیت کوین، بلاک چین های شناخته شده دیگری مانند دوج کوین، لایت کوین، بیت کوین کش، مونرو و اتریوم کلاسیک نیز بر اساس این مکانیسم اجماع ساخته شده اند.
در همین حال، اثبات سهام، 22.4 درصد از کل سرمایه بازار (در پایان اکتبر 2023) را تشکیل می دهد و عمدتاً در بلاک چین های قرارداد هوشمند یافت می شود. علاوه بر اتریوم، عمدتاً نسل جدید بلاک چین‌ها هستند که بر این مکانیسم امنیتی مبتنی هستند، از جمله BNB Chain، Cardano، Polkadot و Avalanche.
اثبات کار: انرژی زنجیره بلوکی را ایمن می کند
با بلاک چین PoW، این دستگاه ماینر هستند که بلاک هایی را به بلاک چین اضافه می کنند. با این حال، آنها نمی توانند هر زمان که دوست دارند این کار را انجام دهند. برای اینکه بتوان یک بلوک را به عنوان ماینر به بلاک چین اضافه کرد، باید یک مدرک اثبات کار ارائه شود. فقط ماینرهایی که این را تولید می کنند، مجاز به اضافه کردن بلوک بعدی به بلاک چین هستند.
اما این اثبات کار شامل چه چیزی است و ماینرها چگونه آن را تولید می کنند؟ اثبات کار مستلزم یافتن یک عدد ریاضی است که به عنوان “nonce” نیز شناخته می شود. برای یافتن این عدد، ماینرها باید از قدرت محاسباتی استفاده کنند. این با پردازنده هایی تولید می شود که به نوبه خود برای کار مداوم به برق نیاز دارند. هرچه قدرت محاسباتی بیشتری استفاده شود، ماینرها شانس بیشتری برای یافتن عدد و متعاقباً توانایی اضافه کردن بلوک جدید به بلاک چین PoW دارند.
یک قیاس مناسب به دنبال سوزنی در انبار کاه است. شخصی که سوزن را پیدا می کند می تواند بلوک بعدی را اضافه کند و پاداش بلوک را دریافت می کند. از آنجایی که اثبات کار بخشی از یک فرآیند ریاضی-رمزنگاری است، اعتبار آن می تواند به راحتی توسط سایر ماینرها بررسی شود.
اثبات سهام: سرمایه، بلاک چین را ایمن می کند
در حالی که اثبات کار شامل ماینرها می شود، یک سیستم PoS شامل تایید کننده ها است. این اعتباردهنده ها باید نسبت معینی از ارز رمزنگاری شده خود بلاک چین را در اختیار داشته باشند و آن را به پروتکل بلاک چین مربوطه بسپارند. اصطلاح فنی برای این، “Staking” است و اصطلاح “staker” گاهی اوقات به عنوان مترادف برای اعتبارسنجی استفاده می شود. رمزارزهای سهامدار توسط پروتکل بلاک چین قفل می شوند و تنها پس از یک دوره زمانی مشخص منتشر می شوند.
در مورد اثبات سهام، این مسئولیت اعتبارسنجی است که تراکنش‌ها را به بلوک‌ها اضافه کند و در انجام این کار، بلاک چین PoS را حفظ کند. یک الگوریتم قطعی تصمیم می‌گیرد که کدام اعتبارسنجی مجاز است یک بلوک جدید به بلاک چین اضافه کند و این الگوریتم فاکتورهای متعددی را در نظر می‌گیرد. به عنوان مثال، تعداد سکه های شرط بندی شده به میزان احتمال انتخاب یک اعتبارسنجی مربوط است. به عنوان یک قاعده، هر چه سهام آنها بیشتر باشد، احتمال بیشتری وجود دارد که کسی اعتباربخش بلوک بعدی باشد.
با این حال، مقدار شرط به تنهایی تعیین کننده نیست. اگر اینطور بود، منجر به متمرکز شدن بلاک چین می شد. به همین دلیل، عوامل مختلف دیگری نیز برای تعیین اعتباردهنده کلیدی هستند، از جمله مدت زمانی که یک سهامدار سکه های شرط بندی شده خود را نگه داشته است و فعالیت و عملکرد سهامدار.
شباهت ها و تفاوت اثبات کار در مقابل اثبات سهام چیست؟
شباهت ها
- ایجاد اجماع غیرمتمرکز:یکی از ویژگی های PoS و PoW این واقعیت است که هر دو برای ایجاد اجماع غیرمتمرکز در یک شبکه بلاک چین استفاده می شوند. آنها به شرکت‌کنندگان شبکه توزیع‌شده غیرمتمرکز اجازه می‌دهند تا دائماً در مورد افزودن تراکنش‌های جدید به بلاک چین به توافقاتی دست یابند.
- مکانیسم تشویقی: هر دو مکانیسم از انگیزه هایی برای برانگیختن مشارکت کنندگان برای عمل صادقانه و حفظ یکپارچگی شبکه استفاده می کنند.
- امنیت:هم PoW و هم PoS برای محافظت از شبکه بلاک چین در برابر حملات با اطمینان از اینکه اکثر تولیدکنندگان بلاک (ماینرها/ اعتبارسنجی ها) صادقانه عمل می کنند، طراحی شده اند.
- مسدود کردن پاداش: در هر دو مورد، ماینرها یا اعتباردهندگانی که با موفقیت اجماع ایجاد می‌کنند و بلاک‌هایی را به بلاک چین اضافه می‌کنند، پاداش‌های منظم دریافت می‌کنند. اینها به شکل واحدهای ارزهای دیجیتال تازه منتشر شده و کارمزد تراکنش ها هستند.
- رقابت بین شرکت کنندگان شبکه: در هر دو مکانیسم اجماع، ماینرها یا اعتبارسنجی‌ها برای اضافه کردن بلوک‌های تراکنش به بلاک چین با هم رقابت می‌کنند.
تفاوت
- انرژی در مقابل سرمایه: مکانیسم‌های اجماع در این که چه «منابعی» برای ایمن کردن بلاک چین استفاده می‌شود، متفاوت است. اثبات کار همه چیز در مورد توان محاسباتی است که همیشه با مصرف برق (انرژی) مرتبط است. در مقابل، رویکرد PoS برای رسیدن به یک اجماع نیازی به انرژی ندارد. در عوض، از سرمایه در قالب ارز دیجیتال بلاک چین استفاده می کند.
- نهایی شدن: در شبکه‌های PoW مانند بیت‌کوین، یک تراکنش پس از مذاکره با شش بلوک متوالی منعقد شده در نظر گرفته می‌شود. اما این قانون کاملاً احتمالی است، زیرا بلوک‌ها از نظر تئوری قابل لغو هستند. از سوی دیگر، بلاک چین‌های PoS، قطعیت قطعی ارائه می‌کنند، زیرا اعتباردهندگان با هم در فواصل زمانی معین تصمیم می‌گیرند که چه داده‌های تراکنش نهایی است.
- مجازات: مکانیسم اجماع PoS هر اعتبار سنجی را که بلوک های نادرست را تأیید می کند و در انجام این کار، تاریخچه تراکنش ها را دستکاری می کند، جریمه می کند. این فرآیند به عنوان “slashing” شناخته می شود. بلاک چین های PoW شامل جریمه مستقیم نیستند. اگر در تلاشی برای کلاهبرداری، یک ماینر نتواند یک بلاک جدید به بلاک چین اضافه کند، باز هم هزینه های فرصت را به شکل هزینه برق برای انرژی مصرف شده متحمل می شود که قادر به جبران آن با پاداش بلاک نیست.
جوانب مثبت و منفی دو مکانیسم اجماع
تا زمانی که این دو مکانیسم اجماع وجود داشته اند، بحث پایداری وجود داشته است که کدام یک برتر است، و جنبه هایی مانند امنیت، کارایی انرژی، مقیاس پذیری، استحکام و تمایلات متمرکز اغلب در مقایسه مطرح می شوند.
با این حال، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، این یک موضوع واضح نیست. اثبات کار و اثبات سهام هر دو اهداف متضاد خود را دارند، به این معنی که آنها به مبادلات متفاوتی نیاز دارند. با این حال، با در نظر گرفتن این فرض اساسی، می‌توانیم مزایا و معایب اصلی دو سیستم بلاک چین را به صورت زیر دسته‌بندی کنیم:
انرژی در مقابل امنیت
با اثبات کار، این انرژی است که توسط ماینرها استفاده می شود که بلاک چین را ایمن می کند. اثبات سهام در مقایسه به انرژی بسیار کمتری نیاز دارد، زیرا ماینینگ فشرده با CPU در کار نیست. این واقعیت باعث می شود که PoS در ذهن بسیاری از علاقه مندان به بلاک چین سازگارتر با محیط زیست و پایدارتر باشد.
اگرچه این دیدگاه ممکن است در نگاه اول به اندازه کافی قانع کننده به نظر برسد، اما مطمئناً می توانیم آن را مورد انتقاد قرار دهیم. اثبات سهام همچنان هزینه های فرصت خود را دارد. به جای قدرت محاسباتی که از برق استفاده می کند، سرمایه به شکل سکه خود بلاک چین گره خورده است که نمی توان از آن برای اهداف جایگزین استفاده کرد. با این حال، این موضوع با فرصت‌های ذخیره مایع مقابله می‌شود، که پیچیدگی سیستم را در کل افزایش می‌دهد. در حالی که استفاده (یا همانطور که برخی می گویند، اتلاف) برق و سخت افزار در مورد PoW آشکارتر است، این موضوع در مورد PoS در مورد نقدینگی سرمایه و مالی کمتر مشهود است.
مقیاس پذیری در مقابل مرکزیت
اثبات سهام به عنوان مکانیزم اجماع مقیاس پذیرتر از اثبات کار طبقه بندی می شود، به همین دلیل است که اولی به طور خاص برای پلتفرم های قرارداد هوشمند نیز استفاده می شود، که باید حجم بالایی از تراکنش ها را پردازش کنند. در عین حال، بلاک چین های PoS تمایل بیشتری به توسعه دهندگان در طراحی قراردادهای هوشمند دارند. این به خاطر این واقعیت است که از نظر زبان اسکریپت و سایر جنبه‌های فنی، محدودیت‌های کمتری دارند.
با این حال، این مقیاس پذیری بیشتر با تمایل بیشتری به سمت تمرکز همراه است. در حالی که به نظر می رسد اثبات کار – همانطور که مثال بیت کوین نشان می دهد – در طول زمان غیرمتمرکزتر می شود، یک سیستم PoS مانند اتریوم به سمت متمرکز شدن گرایش دارد. Lido به عنوان بزرگترین گروه اعتبار سنجی، در حال حاضر بیش از 31 درصد از تمام اعتبار سنجی های فعال در اتریوم را در اختیار دارد. پنج تامین کننده برتر در واقع بیش از 50 درصد از شبکه اتریوم را کنترل می کنند.
شما معمولاً این استدلال را می شنوید که بیت کوین نیز نشانه هایی از تمرکز را نشان می دهد، یعنی در استخرهای استخراج بیت کوین. در واقع، پنج استخر برتر استخراج بیش از 83 درصد از نرخ هش بیت کوین را در اختیار دارند. اما در این مورد باید توجه داشت که استخرهای ماینینگ همانند خود ماینرها هستند. استخرهای ماینینگ صرفاً ارائه دهندگان خدمات گره هستند که از هیچ سخت افزار ماینینگ مراقبت نمی کنند. این واقعاً ماینرها هستند که این کار را انجام می دهند، به این معنی که کنترل استخرهای ماینینگ نسبتاً کوچک است.
چرا ارزهای دیجیتال به اثبات نیاز دارند؟
دلار آمریکا، یوان چین و یورو اروپا همه یک چیز مشترک دارند: آنها ارزهای متمرکز هستند. آنها توسط یک بانک مرکزی صادر می شوند و از طریق بانک های شعب در بین عموم توزیع می شوند. از نظر فنی، هیچ دلاری ارزشی ندارد.
ارزش یک دلار نه بر اساس این که می توانید آن را بخورید، بنوشید یا بپوشید، بلکه با آنچه می توانید در ازای آن به دست آورید تعیین می شود. برای مثال، ممکن است بتوانید یک میان وعده کوچک به قیمت یک دلار بخرید. بنابراین یک دلار ارزش یک میان وعده را دارد، دو دلار ارزش دو میان وعده را دارد و غیره.
ارزهای دیجیتال در عمل مشابه هستند. در سال 2010، یک برنامه نویس فلوریدی به نام لازلو هانیچ چند پیتزا به قیمت 10000 بیت کوین خرید . در آن زمان، ارزش بیت کوین همین بود. امروز با این پول می توانید پیتزاهای بیشتری بخرید. 10000 بیت کوین در زمان نوشتن این مقاله تقریباً برابر با 200 میلیون دلار است! نکته این است که ارزش بیت کوین توسط خود فناوری تعیین نمی شود. با آنچه در ازای آن به دست می آورید تعیین می شود.
تفاوت اساسی بین بیت کوین یا اتریوم و دلار آمریکا این است که هیچ بانک مرکزی وجود ندارد که دو مورد اول را صادر کند. ارزهای دیجیتال غیرمتمرکز هستند. یعنی هیچ دولتی یا نهاد دیگری متولی چاپ و تنظیم پول نیست. فقط یک مشکل بزرگ در این رویکرد وجود دارد: چگونه از سوء استفاده کلاهبرداران از سیستم های غیرمتمرکز جلوگیری کنیم؟
به عنوان مثال، بیایید فرض کنیم که شما 100 بیت کوین دارید. خانه خوبی در فلوریدا دیده‌اید که می‌خواهید با این پول بخرید. ارزش این خانه حدود 2 میلیون دلار است که معادل 100 بیت کوین است. شما خوشحال هستید و خانه را می خرید.
چند ماه بعد می بینید که خانه همسایه به قیمت 2 میلیون دلار به فروش می رسد. این خانه حتی از خانه جدید شما جذاب تر است. شما نمی خواهید خانه خود را رها کنید، بنابراین فقط همان 100 بیت کوین را بردارید و خانه همسایه را نیز بخرید. از این گذشته، هیچ بانکی شما را زیر نظر ندارد!
این به اصطلاح مشکل دوگانه خرج کردن ، تمام اعتماد به یک ارز را از بین می برد. اگر می‌توانید با دوبار خرج کردن همان ۱۰۰ بیت‌کوین، چیزهایی به ارزش ۲۰۰ بیت‌کوین بخرید، می‌توانید آن چیزها را با ۲۰۰ بار خرج کردن یک بیت‌کوین بخرید. به عبارت دیگر، شما قادر خواهید بود هر چیزی را با مقدار کمی پول بخرید!
البته بقیه هم همین کار را می‌کنند، و خیلی زود در مورد اینکه چه چیزی متعلق به چه کسی است، دعواهای بی‌پایانی خواهید داشت. در پایان، مردم به این نتیجه می رسند که ارز هیچ ارزشی ندارد زیرا منجر به دعوا می شود. اعتماد از بین رفته است. با ارزهای دولتی، مشکل دو برابری هزینه زیاد ایجاد نمی شود. ایالت ها فقط پول نمی دهند. آنها همچنین پلیسی دارند که در صورت ارتکاب کلاهبرداری می توانند شما را دستگیر کنند.
با این حال، در سیستم‌های ارزهای دیجیتال غیرمتمرکز مانند بیت‌کوین یا اتریوم، پلیسی وجود ندارد. هیچ مرجع مرکزی برای تأمین عدالت وجود ندارد. پس برای جلوگیری از مشکل خرج کردن مضاعف، فرد به چیز دیگری نیاز دارد. نوعی مدرک برای معتبر بودن تراکنش و اینکه هیچ سکه ای دو بار خرج نشده است.
سوالات متداول
اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) چیست؟
اثبات کار (PoW) یک الگوریتم اجماع مورد استفاده در شبکه‌های بلاک چین است که در آن شرکت‌کنندگان پازل‌های پیچیده ریاضی را برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلوک‌های جدید حل می‌کنند. از سوی دیگر، اثبات سهام (PoS)، به شرکت‌کنندگانی متکی است که ارز دیجیتال خود را به عنوان وثیقه «ذخیره» می‌کنند تا به‌عنوان اعتبارسنجی انتخاب شوند و بلوک‌های جدید ایجاد کنند.
اثبات کار چگونه امنیت را تضمین می کند؟
در اثبات کار، ماینرها برای حل پازل های ریاضی رقابت می کنند که نیاز به قدرت محاسباتی قابل توجهی دارد. این رقابت کنترل شبکه را برای هر بازیگر مخرب بسیار دشوار می کند زیرا آنها به قدرت محاسباتی بیشتری نسبت به همه شرکت کنندگان صادق نیاز دارند.
مزایای اثبات سهام نسبت به اثبات کار چیست؟
اثبات سهام چندین مزیت را نسبت به اثبات کار ارائه می دهد. به طور قابل توجهی انرژی کمتری مصرف می کند زیرا نیازی به محاسبات محاسباتی گسترده نیست. با عدم حمایت از کسانی که منابع بیشتری مانند سخت افزار استخراج دارند، خطر تمرکز را کاهش می دهد.
آیا اثبات سهام اشکالی دارد؟
یکی از اشکالات احتمالی مشکل “هیچ چیز در خطر نیست” است، که در آن اعتبار سنجی ها هیچ هزینه ای با اعتبارسنجی زنجیره های متعدد در طول یک فورک ندارند. با این حال، این را می توان از طریق مکانیسم های مختلفی مانند کاهش یا جریمه هایی که برای تایید کنندگانی که به طور مخرب عمل می کنند، کاهش داد.
کدام الگوریتم اجماع بهتر است: PoW یا PoS؟
انتخاب بین PoW و PoS به عوامل مختلفی مانند اهداف شبکه، نیازهای مقیاس پذیری و نگرانی های محیطی بستگی دارد. در حالی که PoW امنیت خود را در طول زمان ثابت کرده است، PoS مزایای بهره وری انرژی و مقیاس پذیری را ارائه می دهد. در نهایت، این به توسعه دهندگان و ذینفعان بستگی دارد که ارزیابی کنند کدام الگوریتم با نیازهای خاص آنها هماهنگی بیشتری دارد.
خط پایین
اثبات کار و اثبات سهام دو مکانیسم متفاوتی هستند که توسط ارزهای دیجیتال برای دستیابی به اجماع در مورد اینکه کدام بلوک‌های جدید به بلاک‌چین خود اضافه می‌کنند استفاده می‌شوند. آنها هر کدام مشکل اساسی تأیید معاملات را بدون استفاده از یک مرجع مرکزی حل می کنند.
اثبات سهام با الزام شرکت‌کنندگان به اشتراک گذاری رمزارز در پشت بلوک جدیدی که می‌خواهند به زنجیره بلاک یک ارز دیجیتال اضافه شود، به اجماع دست می‌یابد. در همین حال، اثبات کار با الزام شرکت کنندگان به صرف توان محاسباتی – و الکتریسیته – به منظور تولید یک بلوک معتبر جدید، به اجماع دست می یابد.
اثبات کار این مزیت را دارد که حمله به شبکه یک ارز دیجیتال را بسیار گران می‌کند، اما هزینه‌های زیست‌محیطی فزاینده‌ای دارد. در حالی که اثبات سهام از مصرف انبوه انرژی برای اثبات کار جلوگیری می کند، ثابت نشده است که به اندازه اثبات کار در مقیاس ایمن و پایدار است.