معرفی اثبات کار و اثبات سهام
اثبات کار (Proof of Work) و اثبات سهام (Proof of Stake). این دو مفهوم اساسی، روش‌های مختلفی را برای اجرای و تأیید تراکنش‌ها و تولید بلوک‌ها در شبکه بلاکچین فراهم می‌کنند.اثبات کار به معنای اثبات تلاش و انرژی صرف شده برای حل یک مسئله ریاضی مشخص است. در این روش، ماینرها با حل مسئله‌های پیچیده، قابل حل اما زمان‌بر، حق تولید بلوک و ایجاد تأیید تراکنش‌ها را کسب می‌کنند. این روش معمولاً با مصرف انرژی بالا همراه است و به عنوان یک مکانیسم امنیتی قوی شناخته می‌شود.
در مقابل، اثبات سهام به افرادی که مقدار زیادی از واحدهای ارز دیجیتال مانند بیتکوین را نگهداشته‌اند، حق تولید بلوک و شرکت در فعالیت‌های شبکه را می‌دهد. این مدل با کاهش مصرف انرژی مورد توجه قرار گرفته و از توزیع متوازن‌تر امتیازها بهره می‌برد.
اصلی‌ترین تفاوت اثبات کار و اثبات سهام
یکی از نقاط مهم در مقایسه مدل‌های اثبات کار و اثبات سهام، تفاوت اساسی در رویکرد این دو سیستم به تأمین امنیت شبکه بلاکچین است.اثبات کار (Proof of Work):
– در اثبات کار، بر اساس حل یک مسئله ریاضی پیچیده و زمان‌بر (که به عنوان “پروف” یا “پازل” شناخته می‌شود)، ماینرها حق تولید بلوک و تأیید تراکنش‌ها را به دست می‌آورند.
– این روش نیازمند مصرف انرژی زیادی است؛ زیرا برای حل مسئله، تعداد زیادی از پردازنده‌ها به صورت همزمان فعال می‌شوند و انرژی زیادی صرف می‌شود.
– اثبات کار به عنوان یک مکانیسم امنیتی قدرتمند شناخته می‌شود و احتمال هجوم‌های ۵۱٪ (۵۱٪ Attack) را کاهش می‌دهد.
اثبات سهام (Proof of Stake):
– در اثبات سهام، حق تولید بلوک و مشارکت در فعالیت‌های شبکه به افرادی با مقدار زیادی از واحدهای ارز مانند بیتکوین (سهام) تعلق می‌گیرد.
– این مدل با توجه به میزان ارز متعلق به شخص، افرادی که بیشترین مقدار را دارند، بیشترین حق را در تصمیم‌گیری‌ها دارند.
– اثبات سهام معمولاً مصرف انرژی کمتری دارد، زیرا فرآیند انتخاب تولیدکنندگان بلوک بر اساس مقدار واحدهای ارز در دسترس انجام می‌شود.
در کل، اثبات کار با مصرف انرژی بالا و اثرات محیطی منفی همراه است، درحالی که اثبات سهام با اهتمام به توزیع عادلانه‌تر قدرت و مصرف انرژی کمتر، جایگاه خود را به عنوان یک رویکرد پایدارتر در جامعه بلاکچین ادعا می‌کند.
مکانیزم عملکرد اثبات کار
اثبات کار یک مکانیزم مهم در بلاکچین است که به تضمین امنیت و تصدیق تراکنش‌ها و تولید بلوک‌ها اختصاص دارد. در اینجا، چگونگی اجرای اثبات کار در بلاکچین و تولید بلوک‌ها توسط ماینرها به صورت خلاصه توضیح داده شده است:1. انتخاب تراکنش‌ها:
– کاربران شبکه بلاکچین تراکنش‌های خود را ارسال می‌کنند. این تراکنش‌ها به عنوان یک لیست در حالت حافظه نهان (مموری‌پول) ذخیره می‌شوند.
2. تشکیل بلوک:
– ماینرها از میان تراکنش‌های در حالت مموری‌پول، یک بلوک جدید تشکیل می‌دهند. این بلوک حاوی یک هش (کد شناسایی) از بلوک قبلی، زمان فعلی، و داده‌های تراکنش‌ها است.
3. حل مسئله ریاضی (پروف):
– ماینرها با حل یک مسئله ریاضی پیچیده (که به عنوان “پروف” یا “پازل” شناخته می‌شود) سعی در ایجاد یک هش با خصوصیت خاص می‌کنند. این مسئله به گونه‌ای است که حل آن نیاز به تلاش تصادفی دارد و نتیجه آن غیرقابل پیش‌بینی است.
4. تأیید توسط شبکه:
– اگر ماینر بتواند اولین باشد که مسئله را حل کرده و هش را پیدا کند، بلوک توسط شبکه تأیید می‌شود. سایر ماینرها سپس به سرعت تأییدی از صحت حل مسئله را ارائه می‌دهند.
5. پاداش به ماینر:
– ماینر برنده به عنوان پاداش برای تلاش و انرژی صرف شده در حل مسئله، مقداری ارز دیجیتال (معمولاً بیتکوین) و هزینه تراکنش‌های موجود در بلوک جدید را دریافت می‌کند.
6. پیوند بلوک‌ها:
– بلوک جدید با اطلاعاتی از بلوک قبلی به صورت پیوندی متصل می‌شود و یک زنجیره ایجاد می‌شود. این زنجیره نمایانگر تمام تراکنش‌ها و تغییرات در شبکه است.این مکانیزم اثبات کار نه تنها امکان ایجاد بلوک جدید را به ماینرها می‌دهد بلکه همچنین از امنیت بالایی برخوردار است، زیرا حل مسئله ریاضی نیازمند تلاش و زمان زیادی است و تغییر یک بلوک نیاز به حل دوباره مسئله و تأیید توسط اکثریت شبکه دارد.
مکانیزم اثبات سهام
اثبات سهام یک روش دیگر از مکانیزم‌های تأیید تراکنش‌ها در بلاکچین است که از انرژی کمتری نسبت به اثبات کار مصرف می‌کند و به شیوه متفاوتی از انتخاب و تایید بلوک‌ها استفاده می‌کند. در اینجا، چگونگی اجرای اثبات سهام و حق انتخاب بلوک‌ها در این سیستم توضیح داده شده است:1. تأمین ارز برای شرکت‌کنندگان:
– شرکت‌کنندگان در شبکه ارز دیجیتال را نگه می‌دارند، که به عنوان “سهم” شناخته می‌شود. هر چه تعداد سهم یک شخص بیشتر باشد، حق انتخاب بلوک‌ها و شرکت بیشتر در فرایند تصمیم‌گیری دارد.
2. انتخاب تولیدکننده بلوک:
– در هر دوره زمانی (مثلاً ایستاکینگ)، تولیدکنندگان بلوک بر اساس مقدار سهم‌هایی که نگه داشته‌اند، انتخاب می‌شوند. هرچه سهم بیشتری داشته باشند، احتمال انتخاب بلوک بیشتری را دارند.
3. تولید بلوک توسط تولیدکننده:
– تولیدکنندگان بلوک انتخاب شده در دوره مربوطه یک بلوک جدید را ایجاد می‌کنند. این بلوک حاوی تراکنش‌های جدید و هشی از بلوک قبلی است.
4. تایید توسط شبکه:
– بلوک تازه تولید شده توسط دیگر شرکت‌کنندگان در شبکه تایید می‌شود. تعدادی از شرکت‌کنندگان بلوک را با توجه به میزان سهم‌های نگه داشته شده توسط تولیدکننده تصدیق می‌کنند.
5. پاداش به تولیدکننده:
– تولیدکننده بلوک به عنوان پاداش برای شرکت و مشارکت در فرآیند، مقداری ارز دیجیتال (معمولاً به همراه هزینه تراکنش‌ها) دریافت می‌کند.
6. تکرار دوره:
– فرآیند انتخاب تولیدکننده و تولید بلوک به صورت دوره‌ای ادامه پیدا می‌کند. شرکت‌کنندگان بر اساس مقدار سهم‌های خود به طور متناوب انتخاب می‌شوند.
این مکانیزم امنیتی اثبات سهام از انرژی کمتری نسبت به اثبات کار مصرف می‌کند و افراد با مقدار بیشتری از ارز دیجیتال دارای تأثیر بیشتری در فرآیند تصمیم‌گیری هستند. این به نوعی مدلی از امنیت شبکه با توجه به سهام و مشارکت بیشتر از کاربران است.
پایداری و امنیت
اثبات کار (Proof of Work):– پایداری: اثبات کار به عنوان یک مکانیزم پایدار شناخته می‌شود، زیرا برای تغییر یک بلوک باید حداقل ۵۱٪ از قدرت محاسباتی شبکه را کسب کنید. این امر باعث می‌شود تغییرات یک بلوک بسیار دشوار باشد.
– امنیت: از آنجا که برای حل مسئله ریاضی پیچیده نیازمند تلاش و زمان زیادی است، احتمال هجوم‌های ۵۱٪ (۵۱٪ Attack) به شبکه کاهش می‌یابد.
اثبات سهام (Proof of Stake):
– پایداری: اثبات سهام نیز به دلیل توزیع مدروس توان مالی (سهام) بین شرکت‌کنندگان، به پایداری شبکه کمک می‌کند. شخصی که بیشترین مقدار سهم را دارد، بیشترین حق را در تصمیم‌گیری دارد.
– امنیت: این مدل نیز از امنیت خوبی برخوردار است زیرا انتخاب تولیدکننده بلوک و تایید آن توسط افرادی با مقدار سهم بیشتر انجام می‌شود.
مقایسه میزان مصرف انرژی
اثبات کار (Proof of Work):– مصرف انرژی: یکی از نقاط ضعف اثبات کار، مصرف بالای انرژی است. فرآیند حل مسئله ریاضی پیچیده توسط تعداد زیادی از پردازنده‌ها باعث مصرف انرژی زیاد می‌شود.
– تأثیر محیط زیست: مصرف بالای انرژی اثبات کار به چالش‌های محیط زیستی منجر می‌شود و موجب انتقادات در این زمینه می‌شود.
اثبات سهام (Proof of Stake):
– مصرف انرژی: اثبات سهام با مصرف انرژی کمتری همراه است زیرا فرآیند انتخاب تولیدکننده بلوک بر اساس مقدار سهم در دسترس انجام می‌شود.
– تأثیر محیط زیست: به دلیل مصرف کمتر انرژی، اثرات منفی بر محیط زیست نیز کمتر است.
در مجموع، اثبات سهام به نظر می‌رسد که مصرف انرژی کمتری داشته باشد و به عنوان یک راه حل محیط زیستی مطرح شده است، در حالی که اثبات کار با امنیت بالا ولی مصرف انرژی زیاد، هنوز در بسیاری از شبکه‌های بزرگ بلاکچین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تراکنش‌ها و سرعت
اثبات کار (Proof of Work):– سرعت تراکنش‌ها: انجام تراکنش‌ها و پردازش بلوک‌ها در اثبات کار به دلیل نیاز به حل مسئله ریاضی پیچیده و زمان‌بر، ممکن است زمان‌بر باشد. بنابراین، سرعت تراکنش‌ها در این مدل ممکن است پایین باشد.
– پردازش بلوک‌ها: به دلیل مسئله پیچیده حل شده در اثبات کار، زمان تولید بلوک‌ها ممکن است نسبت به اثبات سهام طولانی‌تر باشد.
اثبات سهام (Proof of Stake):
– سرعت تراکنش‌ها: اثبات سهام به عنوان یک مدل با سرعت بالاتر شناخته می‌شود. چون انتخاب تولیدکننده بلوک بر اساس مقدار سهام در دسترس انجام می‌شود، زمان تصدیق و تولید بلوک‌ها به طور کلی سریع‌تر است.
– پردازش بلوک‌ها: به دلیل سرعت بالاتر تصدیق و تولید بلوک‌ها، پردازش بلوک‌ها نیز به طور کلی سریع‌تر انجام می‌شود.
مقایسه مقیاس‌پذیری
اثبات کار (Proof of Work):– قابلیت مقیاس‌پذیری: مقیاس‌پذیری اثبات کار ممکن است به چالش‌هایی برخورد کند زیرا با افزایش تراکنش‌ها و تعداد گره‌ها، هزینه‌های اجرای مسائل ریاضی افزایش می‌یابد و زمان پردازش آنها افت می‌کند.
اثبات سهام (Proof of Stake):
– قابلیت مقیاس‌پذیری: اثبات سهام به عنوان یک مدل مقیاس‌پذیر تر شناخته می‌شود. زیرا تصمیم‌گیری بر اساس مقدار سهم در دسترس است و هزینه‌ها و زمان پردازش کمتری نیاز دارد.
نتیجه‌گیری
در انتخاب مدل برای یک پروژه بلاکچین، عوامل متعددی از جمله میزان اهمیت امنیت، مصرف انرژی، سرعت تراکنش‌ها و قابلیت مقیاس‌پذیری باید مد نظر قرار گیرد. اگر امنیت و استفاده از انرژی برای یک پروژه حائز اهمیت باشد، اثبات کار ممکن است انتخاب مناسبی باشد. اما اگر مقیاس‌پذیری و کاهش مصرف انرژی اولویت داشته باشند، اثبات سهام بهترین گزینه ممکن است. برای هر پروژه، ارزیابی دقیقی از نیازها و اهداف مورد نظر اساسی است.
