آشنایی با مکانیسم‌های اجماع: اثبات کار و اثبات سهام

در دنیای رمزارزها، «اثبات کار» (Proof of Work) و «اثبات سهام» (Proof of Stake) دو روش اصلی برای تأیید تراکنش‌ها، ثبت آن‌ها در بلاکچین و تولید واحدهای جدید از یک ارز دیجیتال هستند. بیت‌کوین به‌عنوان اولین رمزارز، مدل اثبات کار را معرفی کرد، در حالی که شبکه‌هایی مانند اتریوم ۲، کاردانو و چند ارز نوظهور دیگر، از اثبات سهام استفاده می‌کنند تا به همین اهداف برسند.
شبکه‌های غیرمتمرکز رمزارزی، برای جلوگیری از دوبار خرج‌کردن یک واحد پولی توسط کاربران، نیازمند سیستمی هستند که بدون حضور یک نهاد متمرکز مانند ویزا یا پی‌پال، بتواند اعتبار تراکنش‌ها را تأیید کند. این وظیفه را سیستمی به نام «مکانیسم اجماع» بر عهده دارد؛ روشی که با کمک آن، همه‌ی رایانه‌های درگیر در یک شبکه بلاکچینی به توافق می‌رسند که کدام تراکنش‌ها واقعی و معتبر هستند.
امروزه، بیشتر ارزهای دیجیتال از یکی از این دو روش استفاده می‌کنند:
اثبات کار، که قدمتی بیشتر دارد و پایه‌گذار آن بیت‌کوین و نسخه اول اتریوم بوده است، و
اثبات سهام، که مکانیسمی جدیدتر محسوب می‌شود و در پروژه‌هایی مانند اتریوم ۲، تزوس و کاردانو به‌کار گرفته شده است.
برای درک بهتر اثبات سهام، ابتدا باید با چگونگی عملکرد اثبات کار آشنا شد. به همین دلیل، در ادامه هر دو را در کنار هم بررسی می‌کنیم.
 

اثبات کار چگونه عمل می‌کند؟

«اثبات کار» (Proof of Work) اولین روش اجماع در دنیای رمزارزهاست که نخستین‌بار در شبکه بیت‌کوین مورد استفاده قرار گرفت. این سازوکار به‌طور مستقیم با فرایند «ماینینگ» یا استخراج ارتباط دارد. نام این روش از آن‌جاست که مشارکت در آن نیازمند انجام حجم بالایی از پردازش‌های محاسباتی است.
در شبکه‌هایی که از اثبات کار استفاده می‌کنند، گروهی از استخراج‌کنندگان در سراسر جهان با یکدیگر رقابت می‌کنند تا یک معمای پیچیده ریاضی را زودتر از دیگران حل کنند. اولین کسی که موفق به حل این معما شود، مجاز است آخرین تراکنش‌های تأییدشده را به بلاکچین اضافه کند و در ازای آن، مقدار مشخصی رمزارز به‌عنوان پاداش دریافت می‌کند.
این مدل مزایای چشمگیری دارد، به‌ویژه برای ارزهایی مانند بیت‌کوین که ساختار نسبتاً ساده اما ارزش بالایی دارند. اثبات کار روشی آزمایش‌شده و قابل اعتماد برای حفظ امنیت و غیرمتمرکز بودن بلاکچین است. با بالا رفتن ارزش یک ارز دیجیتال، افراد بیشتری برای ماینینگ انگیزه پیدا می‌کنند، و همین موضوع به افزایش امنیت و توان پردازشی شبکه منجر می‌شود. در چنین شرایطی، دست‌کاری در بلاکچین توسط یک فرد یا گروه خاص، به‌دلیل هزینه‌های سنگین پردازشی، عملاً غیرممکن می‌شود.
البته در کنار مزایای آن، این روش مصرف انرژی بالایی دارد و برای بلاکچین‌هایی که تعداد زیادی تراکنش یا قرارداد هوشمند را باید مدیریت کنند، به‌سختی مقیاس‌پذیر است. به همین دلیل، راه‌حل‌های جدیدتری مانند «اثبات سهام» (Proof of Stake) توسعه یافته‌اند که محبوب‌ترین جایگزین برای اثبات کار به شمار می‌روند.
 

اثبات سهام؛ رویکردی نو برای افزایش کارایی

از همان ابتدای راه، توسعه‌دهندگان اتریوم به این نتیجه رسیده بودند که سازوکار اثبات کار در بلندمدت با محدودیت‌هایی در مقیاس‌پذیری روبه‌رو خواهد شد؛ موضوعی که با رشد سریع پروتکل‌های مالی غیرمتمرکز (DeFi) در شبکه اتریوم، خود را به‌وضوح نشان داد. افزایش محبوبیت این پروژه‌ها باعث شد شبکه در پردازش تراکنش‌ها دچار کندی شود و کارمزدها به‌طور قابل توجهی بالا بروند.
برخلاف بیت‌کوین که بیشتر به‌عنوان یک دفتر کل بزرگ برای ثبت تراکنش‌های ورودی و خروجی عمل می‌کند، اتریوم وظیفه پردازش طیف گسترده‌ای از تراکنش‌ها را بر عهده دارد: از قراردادهای هوشمند مربوط به استیبل‌کوین‌ها گرفته تا تولید و خرید و فروش NFT و سایر نوآوری‌هایی که توسط توسعه‌دهندگان خلق می‌شوند.
راه‌حل توسعه‌دهندگان اتریوم، طراحی و پیاده‌سازی زنجیره‌ای کاملاً جدید با نام ETH2 بود که فاز نخست آن در دسامبر ۲۰۲۰ راه‌اندازی شد و انتظار می‌رفت تا سال ۲۰۲۲ تکمیل شود. این نسخه جدید از یک مکانیزم اجماع متفاوت به نام «اثبات سهام» (Proof of Stake) استفاده می‌کند که هم سریع‌تر است و هم انرژی بسیار کمتری نسبت به اثبات کار مصرف می‌کند. رمزارزهایی مانند کاردانو، تزوس و اتموس نیز از همین مدل بهره می‌برند تا سرعت، بهره‌وری و کاهش کارمزدها را به حداکثر برسانند.
در این سیستم، فرآیند «استیکینگ» جایگزین استخراج شده و نقشی مشابه در انتخاب افراد برای اضافه کردن تراکنش‌های جدید به زنجیره و دریافت پاداش ایفا می‌کند.
جزئیات ممکن است در هر پروژه متفاوت باشد، اما در حالت کلی، بلاکچین‌های مبتنی بر اثبات سهام متکی به گروهی از «اعتبارسنج‌ها» هستند که دارایی خود را در شبکه قفل می‌کنند تا شانس انتخاب‌شدن برای تأیید تراکنش‌ها و دریافت پاداش داشته باشند.
انتخاب اعتبارسنج معمولاً بر پایه میزان دارایی قفل‌شده و مدت زمان حضور آن در شبکه صورت می‌گیرد. به عبارتی، کسانی که سرمایه‌گذاری بیشتری کرده‌اند، شانس بیشتری هم دارند.
پس از انتخاب اعتبارسنج اصلی و تأیید یک بلاک جدید، سایر اعتبارسنج‌ها نیز صحت آن را تأیید می‌کنند. پس از رسیدن به تعداد مشخصی از تأییدها، بلاک به‌طور رسمی وارد زنجیره می‌شود.
تمامی اعتبارسنج‌های مشارکت‌کننده، متناسب با میزان دارایی‌ای که در شبکه قفل کرده‌اند، پاداش خود را از طریق رمزارز بومی شبکه دریافت می‌کنند.
 

اعتبارسنج شدن؛ فرصتی پرمسئولیت با پاداش بالا

نقش اعتبارسنج در شبکه‌های مبتنی بر اثبات سهام یک مسئولیت مهم و فنی است. برای ورود به این جایگاه، علاوه بر داشتن دانش فنی مناسب، باید مقدار مشخصی از رمزارز را نیز به‌عنوان ضمانت در شبکه قفل کرد. برای مثال، در نسخه دوم اتریوم (ETH2)، حداقل دارایی مورد نیاز برای تبدیل‌شدن به یک اعتبارسنج ۳۲ واحد ETH است.
در کنار این فرصت، ریسک‌هایی هم وجود دارد؛ اگر نود اعتبارسنج برای مدتی آفلاین شود یا بلاکی نامعتبر را تأیید کند، بخشی از دارایی او به‌عنوان جریمه از دست خواهد رفت؛ فرآیندی که با عنوان "Slashing" شناخته می‌شود.
اگر چنین مسئولیتی برایتان سنگین به نظر می‌رسد، باز هم می‌توانید در فرآیند استیکینگ مشارکت کنید. راهکار ساده‌تر، پیوستن به استخرهای استیکینگ است که توسط دیگران اداره می‌شود. در این روش که به آن «واگذاری» یا "delegating" نیز گفته می‌شود، بدون نیاز به اجرای نود اختصاصی، می‌توانید دارایی‌های بلااستفاده خود را وارد چرخه کار کرده و از پاداش‌ها بهره‌مند شوید. پلتفرم‌هایی مانند کوین‌بیس این فرآیند را با ابزارهای ساده، در دسترس همگان قرار داده‌اند.
 

تفاوت‌های کلیدی بین اثبات کار و اثبات سهام

یکی از اصلی‌ترین تفاوت‌ها بین این دو مدل اجماع، میزان مصرف انرژی است. در شبکه‌های مبتنی بر اثبات کار، ماینرها باید برای حل یک معمای رمزنگاری با هم رقابت کنند که به مصرف بالای برق منجر می‌شود. اما در اثبات سهام، چنین رقابتی وجود ندارد و این باعث می‌شود عملکرد شبکه با منابع بسیار کمتری امکان‌پذیر باشد.
هر دو سیستم مکانیزم‌هایی دارند که مانع رفتارهای مخرب شده و برای مشارکت‌کنندگان غیرمتعهد، جریمه‌هایی در نظر گرفته‌اند. در مدل اثبات کار، اگر یک استخراج‌کننده اطلاعات نادرستی ارسال کند، جریمه‌اش از بین رفتن هزینه‌های صرف‌شده برای محاسبات، انرژی و زمان است. اما در اثبات سهام، خودِ دارایی قفل‌شده اعتبارسنج به‌عنوان ضمانت عمل می‌کند.
اگر اعتبارسنج بلاکی اشتباه را تأیید کند یا عملکردی مغایر با منافع شبکه داشته باشد، بخشی از رمزارزهای استیک‌شده‌اش به‌عنوان جریمه حذف می‌شود. میزان این جریمه (Slashing) بستگی به سیاست‌های همان شبکه دارد.

نتیجه گیری

مکانیسم‌های اجماع اثبات کار و اثبات سهام دو رویکرد اصلی در دنیای بلاکچین برای تأیید تراکنش‌ها هستند. اثبات کار (PoW) که ابتدا توسط بیت‌کوین معرفی شد، نیازمند محاسبات پیچیده و رقابت میان ماینرها برای حل معماهای ریاضی است. این فرایند به مصرف انرژی بالایی منجر می‌شود. در مقابل، اثبات سهام (PoS) که در پروژه‌هایی مانند اتریوم ۲ و کاردانو به کار گرفته شده، به جای استخراج، از سیستم استیکینگ استفاده می‌کند. در این مدل، کاربران دارایی خود را قفل کرده و اعتبارسنج‌ها با توجه به میزان سهام‌شان، تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند. PoS انرژی کمتری مصرف می‌کند و قابلیت مقیاس‌پذیری بالاتری دارد. هر دو مدل برای جلوگیری از رفتارهای مخرب جریمه‌هایی دارند، اما در PoW، هزینه‌های محاسباتی و در PoS، دارایی‌های استیک‌شده به‌عنوان ضمانت عمل می‌کنند.