الگوریتم اجماع اثبات سهام نمایندگی شده (DPoS) چیست؟

با رشد فناوری بلاکچین، روش‌های مختلفی برای تأمین امنیت و تأیید تراکنش‌ها توسعه یافته است. یکی از مهم‌ترین این روش‌ ها، الگوریتم اجماع Delegated Proof of Stake (DPoS) است که به عنوان نسخه‌ای بهینه‌شده از اثبات سهام (PoS) معرفی شده است. در این مقاله، به بررسی کامل DPoS، نحوه عملکرد آن، مزایا، معایب و تفاوت آن با دیگر الگوریتم‌ های اجماع خواهیم پرداخت. اگر علاقه مند به آموزش برنامه نویسی بلاکچین هستید می توانید پکیج کامل را تهیه کنید.

علت شکل‌گیری الگوریتم اجماع اثبات سهام نمایندگی‌شده (DPoS)

با گسترش روزافزون کاربردهای فناوری بلاکچین، نیاز به الگوریتم‌هایی با کارایی بالاتر و مصرف منابع کمتر بیش از پیش احساس شد. الگوریتم اثبات کار (Proof of Work یا PoW) با وجود آنکه نقش مهمی در حفظ امنیت، غیرمتمرکز بودن شبکه و تضمین شفافیت دفتر کل توزیع‌شده ایفا می‌کند، وابستگی شدیدی به توان محاسباتی بالا و تجهیزات سخت‌افزاری قدرتمند دارد. این وابستگی نه‌تنها باعث افزایش مصرف انرژی می‌شود، بلکه با اصول پایداری زیست‌محیطی نیز در تضاد است.

در مقابل، الگوریتم‌های اثبات سهام (PoS) به منابع کمتری نیاز دارند و از آنجایی که اعتبارسنجی تراکنش‌ها بر اساس میزان دارایی قفل‌شده در شبکه انجام می‌شود، عملکرد بهینه‌تری دارند. با این حال، برخی از نسخه‌های اولیه PoS با مشکلاتی همچون تمرکز نسبی و کاهش مشارکت عمومی مواجه شدند. در چنین شرایطی، الگوریتم اثبات سهام نمایندگی‌شده (Delegated Proof of Stake یا DPoS) به عنوان یک راهکار نوآورانه و ترکیبی به میدان آمد. این الگوریتم از سیستم رأی‌گیری عمومی بهره می‌برد و با واگذاری مسئولیت تأسیس و تأیید بلاک‌ها به نمایندگان منتخب، سعی دارد دموکراسی، کارایی و امنیت را هم‌زمان در شبکه‌های بلاکچینی برقرار کند.

الگوریتم اثبات سهام نمایندگی‌شده (DPoS) چیست؟

الگوریتم DPoS نسخه بهینه‌شده‌ای از الگوریتم اثبات سهام (PoS) است که با استفاده از سیستم رأی‌گیری، گروهی منتخب از نمایندگان (Validators) را برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها انتخاب می‌کند. این الگوریتم توسط دنیل لایمر در سال ۲۰۱۴ معرفی شد و در بلاکچین‌هایی مانند EOS، TRON و BitShares به کار گرفته شد.

در این مکانیزم، دارندگان توکن‌ها قادر به رأی دادن به نمایندگان می‌باشند. تعداد محدودی از نمایندگان منتخب، مسئولیت تأسیس و تأیید بلاک‌ها را به عهده دارند. این نمایندگان به صورت نوبتی بلاک‌ها را تولید می‌کنند و به‌ازای هر بلاک تولید شده، پاداشی دریافت می‌کنند که معمولاً این پاداش بین رأی‌دهندگان نیز تقسیم می‌شود. یکی از مزایای بارز این روش، سرعت بالای پردازش تراکنش‌ها (TPS) نسبت به الگوریتم‌های دیگر مانند PoW و PoS است.

نحوه عملکرد DPoS

1. سپرده‌گذاری (Staking): دارندگان توکن‌ها مقدار مشخصی از دارایی خود را برای مشارکت در فرآیند رأی‌گیری قفل می‌کنند.
2. رأی‌گیری: کاربران با استفاده از توکن‌های خود به نمایندگان (Validators یا Witnesses) رأی می‌دهند.
3. انتخاب نمایندگان: تعداد مشخصی از نمایندگان با بیشترین رأی انتخاب شده و مسئولیت تأیید تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌ها را بر عهده می‌گیرند.
4. ایجاد بلاک: نمایندگان انتخاب‌شده، به صورت چرخشی و در بازه‌های زمانی مشخص، بلاک‌های جدید را تولید می‌کنند.
5. پاداش‌دهی: نمایندگان به ازای اعتبارسنجی بلاک‌ها، پاداش دریافت می‌کنند و معمولاً این پاداش بین رأی‌دهندگان نیز تقسیم می‌شود.

پیشنهاد مطالعه: انواع الگوریتم اجماع در بلاکچین

مزایای DPoS

1. سرعت بالای تراکنش‌ها: این الگوریتم به دلیل محدود بودن تعداد نمایندگان، تراکنش‌ها را با سرعت بیشتری پردازش می‌کند.
2. مصرف انرژی پایین: بر خلاف اثبات کار (PoW)، نیازی به توان پردازشی بالا ندارد.
3. دموکراسی و مشارکت عمومی: دارندگان توکن می‌توانند در روند انتخاب نمایندگان مشارکت کنند.
4. مقیاس‌پذیری بالا: تعداد بلاک‌های تأیید شده در واحد زمان بیشتر از PoW است.

معایب DPoS

1. تمرکز نسبی: تعداد کمی از نمایندگان بلاک‌ها را تأیید می‌کنند که می‌تواند منجر به تمرکز نسبی شود.
2. امکان تبانی: نمایندگان منتخب می‌توانند با یکدیگر تبانی کنند و شبکه را در دست بگیرند.
3. رابطه مستقیم با میزان دارایی: رأی‌دهی بر اساس تعداد توکن‌ها انجام می‌شود که به نفع کاربران ثروتمندتر خواهد بود.

تفاوت DPoS با سایر الگوریتم‌های اجماع

مقایسه مکانیزم‌های DPoS و PoS

هر دو مکانیزم اثبات سهام (PoS) و اثبات سهام نمایندگی‌شده (DPoS) بر اساس فرآیند استیکینگ (قفل کردن توکن‌ها) عمل می‌کنند، اما تفاوت‌های قابل توجهی در نحوه عملکرد و ویژگی‌های آن‌ها وجود دارد. الگوریتم اجماع DPoS با اضافه کردن یک سیستم رای‌گیری برای انتخاب نمایندگان، به نوعی رویکرد دموکراتیک‌تری را در فرآیند اعتبارسنجی تراکنش‌ها به نمایش می‌گذارد. در این سیستم، تولیدکنندگان بلاک از میان استیک‌کنندگان انتخاب می‌شوند و باید پاسخگو و شفاف باشند، زیرا در صورت تخلف، از شبکه حذف می‌شوند.

از دیگر تفاوت‌های برجسته DPoS نسبت به PoS، سرعت بالاتر آن است. مکانیزم DPoS به‌طور خاص برای افزایش مقیاس‌پذیری شبکه و سرعت پردازش تراکنش‌ها طراحی شده است و در این زمینه در مقایسه با سایر الگوریتم‌ها عملکرد بهتری دارد.

با این حال، مکانیزم DPoS نیز بدون نقد نیست. یکی از انتقادات اصلی به آن این است که استیک‌کنندگان با دارایی کمتر ممکن است انگیزه کافی برای مشارکت در فرآیند رای‌گیری نداشته باشند، چرا که حق رای آن‌ها نسبت به استیک‌کنندگان بزرگ‌تر کمتر است. این امر می‌تواند به سوءاستفاده برخی افراد از پروسه رای‌گیری پروکسی (واگذاری حق رای به دیگران) منجر شود. همچنین، در بلاکچین‌های مبتنی بر DPoS، کاربرد اصلی کوین‌های استیک شده به ایجاد حق رای محدود می‌شود، که می‌تواند از معایب این روش به شمار آید.

در طرف مقابل، PoS دارای شرایط مشخصی برای تبدیل شدن به یک ولیدیتور، از جمله حداقل میزان استیک برای شرکت در فرآیند اعتبارسنجی است. این شرایط می‌تواند باعث محدود شدن تعداد افرادی که توانایی شرکت در این فرآیند را دارند، در حالی که در DPoS، حق رای به‌طور نسبی بین تمامی استیک‌کنندگان تقسیم می‌شود که نمایانگر ویژگی دموکراتیک‌تر این سیستم است.

پیشنهاد مطالعه: الگوریتم PoA یا اثبات اعتبار چیست؟

مقایسه الگوریتم‌های DPoS و PoW

الگوریتم PoS به‌عنوان پاسخی به مشکلات موجود در PoW طراحی شد. یکی از مشکلات اساسی بلاکچین‌های مبتنی بر PoW، سرعت پایین پردازش تراکنش‌ها است. در حالی که هر دو الگوریتم PoS و DPoS راه‌حل‌های بهتری برای این مشکل ارائه داده‌اند، DPoS در بهبود سرعت تولید بلاک‌ها و فرآیند اجماع عملکرد بهتری از خود نشان داده است.

از جنبه غیرمتمرکز بودن، تعداد نودهای تولیدکننده بلاک ارتباط مستقیمی با میزان غیرمتمرکز بودن شبکه دارد؛ هرچه تعداد این نودها بیشتر باشد، شبکه غیرمتمرکزتر است. اما در مکانیزم DPoS، تعداد ولیدیتورها محدود است و برای پیوستن به شبکه و انتخاب شدن به‌عنوان نماینده برای تایید بلاک‌ها، شرایط خاصی وجود دارد. برخی این محدودیت‌ها را مغایر با اصول غیرمتمرکز بودن می‌دانند و معتقدند که در DPoS، مقیاس‌پذیری و سرعت تولید بلاک‌ها بر تمرکززدایی اولویت داده شده است، به‌طوری‌که برخی منابع این شبکه را نیمه‌متمرکز تلقی می‌کنند.

به دلیل تمرکز بیشتر بر تسهیل فرآیند تولید بلاک، الگوریتم DPoS اغلب آسیب‌پذیری‌های ناشی از تمرکز نسبی شبکه را نادیده می‌گیرد. در مقابل، PoW هنوز به‌عنوان یکی از امن‌ترین الگوریتم‌های اجماعی در بلاکچین‌ها شناخته می‌شود و شبکه‌هایی که از این الگوریتم استفاده می‌کنند، به‌طور گسترده‌ای برای انتقال دارایی‌های دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرند. در DPoS، فرآیند انتخاب نمایندگان برای تولید بلاک‌ها کاملاً متفاوت از سیستم رقابتی در PoW است. برخی کارشناسان بر این باورند که DPoS باید به‌عنوان یک مکانیزم PoA (Proof of Authority) شناخته شود، به‌جای اینکه به‌عنوان الگوریتم اثبات سهام در نظر گرفته شود.

کاربردهای DPoS در بلاکچین

• EOS: یکی از اولین پروژه‌هایی که از DPoS برای افزایش مقیاس‌پذیری و کاهش کارمزد تراکنش‌ها استفاده کرد.
• TRON: این بلاکچین از DPoS برای پردازش سریع تراکنش‌های غیرمتمرکز استفاده می‌کند.
• BitShares: یکی از اولین بلاکچین‌هایی که از DPoS بهره برد و توسط خود Daniel Larimer توسعه داده شد.

شبکه‌های بلاکچینی که از DPoS استفاده می‌کنند

چندین پروژه مهم در دنیای بلاکچین از الگوریتم اثبات سهام نمایندگی‌شده (DPoS) برای تقویت کارایی و مقیاس‌پذیری خود بهره می‌برند. در ادامه به برخی از این پروژه‌ها اشاره خواهیم کرد:

سولانا (Solana)

در حالی که برخی تصور می‌کنند الگوریتم اجماع سولانا اثبات تاریخچه (Proof of History یا PoH) است، باید گفت که اثبات تاریخچه در واقع مدلی برای تسریع فرآیند رسیدن به اجماع در شبکه سولانا محسوب می‌شود. این مدل با استفاده از DPoS، سرعت پردازش تراکنش‌ها را به طرز قابل توجهی افزایش داده و به شبکه امکان می‌دهد به سرعت‌های خارق‌العاده‌ای مانند 50,000 تراکنش در ثانیه (TPS) دست یابد.

ترون (Tron)

علیرغم ظهور رقبای قدرتمند مانند سولانا در سال‌های اخیر، ترون همچنان به‌عنوان یکی از برجسته‌ترین و پرکاربردترین اکوسیستم‌های بلاکچینی شناخته می‌شود. یکی از دلایل موفقیت ترون، استفاده از مکانیزم اثبات سهام نمایندگی‌شده است که در آن، هر نماینده به عنوان یک "نماینده ویژه" (Super Representative) شناخته می‌شود. در این سیستم، گره‌های استیک‌کننده TRX می‌توانند در هر دوره رای‌گیری 5 نماینده ویژه انتخاب کنند. این فرآیند هر 24 ساعت یک‌بار انجام می‌شود و در نهایت 27 کاندیدای برتر مسئول اعتبارسنجی خواهند بود.

ایاس (EOS)

شبکه ایاس یکی از مهم‌ترین پروژه‌های بلاکچینی است که از الگوریتم DPoS استفاده می‌کند. این پروژه توسط دن لاریمر، خالق مکانیزم DPoS، راه‌اندازی شده و به عنوان یکی از پیشگامان در این زمینه شناخته می‌شود. در ایاس، تعداد نمایندگان به 21 نفر محدود شده است. این تعداد نسبت به شبکه‌هایی مانند ترون کاهش یافته است. دن لاریمر پس از تجربه در پروژه‌های قبلی مانند بیت شیرز تصمیم گرفت تا تعداد نمایندگان را کاهش دهد تا فرآیند رأی‌گیری و ارزیابی برای کاربران راحت‌تر شود.

بیت شیرز (BitShares)

شبکه بیت شیرز اولین بار الگوریتم DPoS را به‌طور عملی در بلاکچین خود پیاده‌سازی کرد. هدف اصلی این شبکه فراهم کردن بستری برای انجام پرداخت‌های بین‌المللی غیرمتمرکز بود. در حالی که تعداد گره‌های دلیگیت در بیت شیرز نسبت به بسیاری از دیگر شبکه‌های مبتنی بر DPoS بیشتر است، این شبکه همچنان قادر به پردازش و ثبت تراکنش‌ها در تنها 3 ثانیه است، که نشان‌دهنده کارایی بالای این الگوریتم در این پروژه است.

پیشنهاد مطالعه: الگوریتم اثبات اعتبار چیست؟

نتیجه‌گیری

الگوریتم Delegated Proof of Stake (DPoS) یکی از سریع‌ترین و مقیاس‌پذیرترین مکانیسم‌های اجماع در بلاکچین است که امکان رأی‌گیری و انتخاب نمایندگان را فراهم می‌کند. این روش با مزایایی همچون سرعت بالا، مصرف انرژی کم و مقیاس‌پذیری مناسب، جایگزینی مناسب برای اثبات کار (PoW) و حتی اثبات سهام (PoS) محسوب می‌شود. با این حال، تمرکز نسبی و امکان تبانی میان نمایندگان، از چالش‌های مهم این الگوریتم به شمار می‌رود. اگر قصد استفاده از DPoS در پروژه بلاکچینی خود را دارید، ارزیابی دقیق نیازهای شبکه و بررسی میزان تمرکززدایی آن امری حیاتی خواهد بود.