جوهر تقنية البلوك تشين | خوارزمية إثبات الحصة proof of stake

تستخدم خوارزمية إثبات الحصة وإثبات العمل في عالم تداول العملات المشفرة والاستثمار لضمان صحة المعاملات. في آلية إثبات الحصة، يقوم عشاق العملات المشفرة برهن الرموز المميزة إلكترونيا من أجل التحقق من صحة المعاملات الجديدة على البلوك تشين. أما في حالة آلية إثبات العمل، يحتاج عمال المناجم إلى حل معادلات رياضية معقدة باستخدام قوة أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم.

من الواضح بشكل متزايد أن تقنية البلوك تشين ليست موجودة لتبقى فحسب، بل لديها القدرة القوية على تغيير العالم بطرق لم نكن نتخيلها من قبل. فسواء كانت العملات المشفرة أو الرعاية الصحية أو آليات التصويت أو ألعاب الفيديو، فإنها قادرة على إحداث طفرة في العديد من جوانب حياتنا اليومية.

وقد صممت هذه التقنية في الأصل بنظام إثبات العمل في عام 2008. لكن نظرا لصعوبة التعدين المتزايدة باستمرار والاستهلاك العالي للطاقة، توصل S.King و S.Nadal سنة 2011 إلى نهج مختلف تماما يسمى خوارزمية إثبات الحصة.

قد يكون هذا مفهوما يصعب فهمه بالنسبة لمبتدئ في عالم التشفير. لكن كن مطمئنا! اليوم، سنشرح كل ما تحتاج لمعرفته حول بروتوكول إجماع إثبات الحصة بأبسط طريقة ممكنة. وبنهاية هذا الدليل، سيكون لديك كل المعرفة اللازمة بهذه الآلية وكيفية عملها.

ما هي خوارزمية إثبات الحصة؟

تعتبر خوارزمية إثبات الحصة (PoS) بديل لإثبات العمل (PoW) المستخدم في Bitcoin والعملات المشفرة الأخرى. هاتان طريقتان لتحقيق إجماع موزع، تهدفان إلى تأمين blockchain من خلال توفير الحوافز الاقتصادية المناسبة للضغط من أجل التحقق الصادق من المعاملات.

تتجلى المهمة الرئيسية لآلية إثبات الحصة في ضمان سلامة البلوك تشين، والتي تعتبر أساس عمل التبادلات في عالم العملة الافتراضية وجميع المعاملات التي تتم من خلال العملة المشفرة.

وللتذكير، البلوكتشين هو بروتوكول كمبيوتر منظم في شكل سلسلة من الكتل، يتم التحقق من صحتها من خلال خوارزمية الإجماع داخل شبكة مستقلة عن السلطات المركزية. تعتمد عليه العملات المشفرة لتبادل الملفات من نظير إلى نظير، بين أجهزة الكمبيوتر، دون المرور عبر سلطة مركزية (البنوك والمؤسسات المالية، إلخ).

باختصار، إثبات الحصة هي طريقة للتحقق من صحة المعاملات على البلوكتشين تجعل من الممكن التوصل إلى إجماع موزع، من أجل تأمين blockchain هذا وضمان سلامة المعاملات. من خلال الحوافز (عادة في شكل مكاسب رمزية - وهو مصطلح يشير إلى الرموز المميزة للعملات المشفرة)، يتم تحفيز المستخدمين للمشاركة في هذا الإجماع بعدة طرق.

كيفية عمل خوارزمية إثبات الحصة proof of stake

لتحديد التحقق من صحة كتل جديدة توجد طرق مختلفة. والدليل على الحصة هو ببساطة الاحتفاظ بعملات رقمية في المحفظة الرقمية المعنية. للمشاركة في إنشاء عملة مشفرة ومحاولة الحصول على حق التحقق من صحة الكتل الإضافية. ويجب على المستثمر تقديم دليل على الاحتفاظ بالعملة المشفرة عن طريق التعهد. ثم تختار آلية إثبات الحصة بشكل عشوائي واحدا من المستثمرين المؤهلين الذي سيحصل على الحق في إنتاج الكتل التالية.

لتجنب أن يتم اختيار كبار حاملي العملة المشفرة دائما بواسطة الخوارزمية، تم دمج العديد من المعايير في "إثبات الحصة". في الواقع، يمكن أن تكون فترة الاحتفاظ (أو عمر الرمز المميز المحتفظ به في المحفظة) عاملا يحدد عدد الرموز المميزة التي سيتم أخذها في الاعتبار من خلال إثبات الحصة.

يمكن أن تكون السرعة أيضا عاملا مستخدما "سرعة إثبات الحصة". في الطريقة الأخيرة، يمكن اختيار المستثمرين الذين لديهم معظم المعاملات بشكل عشوائي بواسطة الخوارزمية للتحقق من صحة الكتلة. وبالتالي، فإن PoSV يستبعد المستثمرين الذين سيخزنون العملة المشفرة فقط في محفظتهم.

إثبات الحصة PoS: كيف يتم التحقق من المعاملات؟

في نموذج إثبات الحصة، لا يوجد شيء اسمه "التعدين". للتحقق من المعاملات، تأخذ هذه الخوارزمية في الاعتبار عدد العملات المشفرة المخزنة من قبل المستخدمين فيها. يتم "تجميد" هذه الرموز واستخدامها "للمراهنة" على الشبكة (ومن هنا جاء اسم "إثبات الحصة"، بمعنى "الرهان")، عبر منصة تبادل.

تتم مكافأة المستخدمين، الذين يحملون الرموز المميزة التي تم الرهان عليها، من قبل الشبكة، تأخذ هذه المكافأة غالبا شكل العملة التي تتوافق مع البلوكتشين المعنية. وتتناسب فرص الفوز بالمكافأة مع النسبة المئوية للعملة المحتفظ بها مقارنة بإجمالي العملات المتداولة على الشبكة.

لا تتطلب المشاركة في طريقة التحقق هذه الكثير من قوة الحوسبة. في المقابل، تفرض معظم سلاسل الكتل المشفرة لإثبات الحصة حدا أدنى لعدد العملات للمراهنة. ومع ذلك، في ضوء قيمة العملة المشفرة، يمكن أن يمثل هذا بسرعة كبيرة مبالغ ضخمة من المال.

أين تكمن أهمية بروتوكول إثبات الحصة ؟

في السنوات الأخيرة، تعرضت تقنية سلسلة الكتل وخوارزمية إثبات العمل لانتقادات شديدة بسبب التأثير السلبي المتزايد لها على البيئة يشكل يومي.

تماما مثل العملات الورقية، فإن المشكلة الرئيسية في تعدين blockchain وcrypto هي الاستهلاك الشديد للكهرباء. ومن المتوقع أن تواصل الأرقام في السنوات القادمة الصعود إلى مستويات قياسية جديدة نظرا لتعقد عملية التعدين مع مرور الوقت. مما سيتطلب معدات تعدين أكثر تقدما، وأكثر تطلبا، واستهلاكا لمزيد من الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الدافع للحصول على العملات المشفرة من خلال التعدين ينقسم كل أربع سنوات. ويهدف هذا التصميم للنظام إلى منع انخفاض قيمة العملات المشفرة على المدى الطويل. لذلك، يمكن أن تؤدي المكافأة المتناقصة إلى صد الكثير من المستخدمين. هذا يعني أن الشبكة ستصبح هدفا سهلا للهجمات الإلكترونية.

نظرا لأن تنبؤات إجماع إثبات العمل ليست مطمئنة، تم إنشاء أنظمة إثبات الحصة على أساس أنها ستكون مستقرة وأكثر أمانا على الشبكة. وبالرغم من أن العديد من شبكات بلوك تشين الجديدة تتبنى هذه الطريقة الحديثة إلى حد ما، إلا أن هناك فرصة ضئيلة جدا لأن توافق عليها جميع العملات المشفرة الرئيسية في أي وقت قريب. في هذه الحالة، فإن كل شركة كبرى تنفق ملايين الدولارات على منصات التعدين باهظة الثمن وفائقة الكفاءة ستكون قد أهدرت استثماراتها.

إيثريوم وإثبات الحصة ETHEREUM POS

1. كيف تصبح مدققا مع إثبات الحصة ETHEREUM POS؟

للمشاركة كمدقق، يجب على المستخدم إيداع 32 ETH في عقد الإيداع وتشغيل ثلاثة أجزاء منفصلة من البرامج: عميل تنفيذ، وعميل إجماع، ومدقق. عند إيداع ETH الخاص به، ينضم المستخدم إلى قائمة انتظار تنشيط تحد من معدل انضمام المدققين الجدد إلى الشبكة.

بمجرد التنشيط، يتلقى المدققون كتلا جديدة من أقرانهم على شبكة Ethereum. يتم إعادة تنفيذ المعاملات التي تم تسليمها في الكتلة، ويتم التحقق من توقيع الكتلة للتأكد من صحة الكتلة. ثم يرسل المدقق تصويتا (يسمى تصديقا) لصالح تلك الكتلة عبر الشبكة.

في حين أنه بموجب آلية إثبات العمل، يتم تحديد توقيت الكتل من خلال صعوبة التعدين، في إثبات الحصة، يتم تحديد الإيقاع. ينقسم الوقت في إثبات الحصة Ethereum إلى فتحات (12 ثانية) وعصور (32 فتحة).

يتم اختيار مدقق واحد عشوائيا ليكون مقترح كتلة في كل فتحة. هذا المدقق مسؤول عن إنشاء كتلة جديدة وإرسالها إلى عقد أخرى على الشبكة. أيضا في كل فتحة، يتم اختيار لجنة من المدققين بشكل عشوائي، والتي يتم استخدام أصواتها لتحديد صحة الكتلة المقترحة.

2. كيف يتم تنفيذ المعاملة في ETHEREUM POS؟

يقدم ما يلي شرحا شاملا لكيفية تنفيذ المعاملة في إثبات حصة Ethereum:

إيجابيات وسلبيات نظام إثبات الحصة

1. مزايا آلية الإجماع إثبات الحصة

أولا الميزة الرئيسية لإثبات الحصة (PoS) هي أن التحقق من صحة الكتلة لا يعتمد على حسابات خوارزمية قوية من شأنها أن تستهلك الكثير من الطاقة وبالتالي يكون لها تأثير سلبي على البيئة. وطريقة التحقق من صحة الكتلة "إثبات الحصة" أكثر فعالية من حيث التكلفة من الطرق الأخرى ولا تؤدي إلى تسرب القيمة إلى العملات الورقية.

الفائدة الثانية لإثبات الحصة (PoS) هي الاحتفاظ بالرمز المميز وتخزينه. والواقع أن المستثمرين (عمال المناجم الافتراضيين) لديهم مصلحة أكبر في الاحتفاظ بمكافأتهم مقابل إثبات حصتهم بدلا من إعادة بيعها على الفور بسعر السوق. عندما يميل عمال مناجم (PoW) إلى بيع مكافأتهم لتغطية تكاليف استهلاك الطاقة، يميل عمال مناجم (PoS) إلى الاحتفاظ بمكافأتهم لزيادة فرصهم المستقبلية في الاختيار عند التحقق من صحة الكتل التالية وبالتالي الحصول على مكافآت جديدة.

الميزة الثالثة لطريقة إثبات الحصة هي طابعها الانكماشي. وذلك لأنه يتم إنشاء الرموز المميزة للعملات المشفرة في البداية ويتم مكافأة عمال المناجم الذين يتحققون من صحة الكتل الإضافية من blockchain بمبلغ رسوم النقل.

2. عيوب آلية إجماع إثبات الحصة

إحدى المشكلات التي تم تحديدها بالفعل هي المحافظ الفارغة. في الواقع، يمكن اختيار هذه المحافظ التي تحتوي على "لا شيء على المحك" للتحقق من صحة الكتلة التالية من البلوك تشين. يمكن لهذا الحساب بعد ذلك التحقق من صحة العديد من الإصدارات الصالحة بالفعل من سلسلة الكتل في نفس الوقت، مما يجعل من المستحيل التحقق من صحتها بالإجماع.

في نظام التحقق من صحة كتلة إثبات الحصة، يكون التصويت مجانيا ولا يكلف شيئا. لذلك يمكن استخدام كل رمز مميز لتوقيع كتلة. ومع ذلك، في حالة وجود فروع متعددة من الشبكة، فإن الحل المثالي هو التحقق من صحة جميع الفروع في نفس الوقت على أمل التحقق من صحة الكتلة وجمع المكافأة. علاوة على ذلك، في حالة إعادة التنظيم، يمكن لعمال المناجم الافتراضيين إساءة استخدام هذه المشكلة لجعل النفقات مزدوجة.

من الناحية الهيكلية، لا يوفر إجماع التحقق من صحة "إثبات الحصة" نفس مستوى الأمان مثل خوارزميات الإجماع الأخرى. ومع ذلك، يمكن للبدائل التغلب على هذه المشاكل، مثل مركزية نشر نقاط التفتيش، مما يجعل إعادة تنظيم الشبكة مستحيلة بعد نقطة التفتيش الأخيرة. لكن هذا الحل يولد عيبا: فهو يمنح المطور سلطة مركزية على التحكم في البلوكتشين.

حل آخر لتحسين إجماع إثبات الحصة هو التوقيع المزدوج، الذي يعاقب الغشاشين الذين يقوضون أكثر من فرع واحد من blockchain. كما تم تطوير ما يسمى بالأساليب "الهجينة"، مثل الطريقة التي تجمع بين إثبات الحصة وإثبات العمل لتحديد نقاط التفتيش.

نظام إثبات العمل مقابل إثبات الحصة

• تم اختبار خوارزمية إثبات العمل proof of work لأكثر من 10 سنوات وفعاليتها من حيث السلامة راسخة. خوارزمية إثبات الحصة هي الأحدث، لكنها تجذب بالفعل العديد من اللاعبين في السوق، بما في ذلك Ethereum، التي خططت للتحول إلى هذا النوع من الإجماع.

• إثبات العمل كثيف الاستهلاك للطاقة بشكل خاص، مما يطرح مشاكل المعاملات البطيئة والاعتبارات البيئية. على العكس من ذلك، يستهلك إثبات الحصة القليل جدا من الطاقة بالمقارنة، ويوفر سرعة تبادل بيانات أعلى بكثير.

• يطرح إثبات العمل مشكلة رئيسية في المركزية: في حين أن العملات المشفرة تريد أن تكون لامركزية، فإن السباق على قوة الحوسبة الذي فرضه إجماع إثبات العمل أدى إلى تشكيل مجمعات تعدين تحتكر السوق. ومع ذلك، فهذه مشكلة لا يتم استبعادها تماما كجزء من إثبات المخاطر، مما يؤدي إلى نظام من نوع الأوليغارشية: الأعضاء الأكثر ثراء يزدادون ثراء وثراء.

• إثبات العمل يجعل من الممكن تأمين الشبكة بشكل فعال: في أكثر من 10 سنوات، لم يتم اختراق البيتكوين مطلقا. فقط المتسلل الذي يمتلك 51٪ من blockchain سيكون قادرا على العبث به، وهو أمر شبه مستحيل. يوفر إثبات الحصة أمانا أقل، نظرا لأن نفقات الطاقة المطلوبة لهجوم الشبكة أقل بكثير.

لتلخيص هذا الدليل لإثبات العمل وإثبات الحصة، يؤدي هذان النموذجان المختلفان للإجماع أدوارا فريدة في أسس blockchain. يمكننا تلخيص النموذجين التوافقيين على النحو التالي:

• إثبات العمل: يتنافس عمال مناجم العملات المشفرة مع بعضهم البعض لحل المعادلات الرياضية المعقدة باستخدام أنظمة كمبيوتر قوية للغاية. كل من يحل المعادلة أولا يكافأ بالعملات المشفرة في المقابل. تنافسية للغاية وليست فعالة للغاية من حيث السرعة والطاقة.

• إثبات الحصة: في خوارزمية إثبات الحصة (PoS) يجب على عمال المناجم المراهنة بمبلغ محدد من عملتهم الرقمية قبل السماح لهم بالتحقق من صحة المعاملات. يحدد مجموع العملات الرقمية التي تستخدم من طرف عامل المنجم قوة استخراجه. يتم اختيار عمال المناجم بشكل عشوائي لكل معاملة وفقا لخوارزمية فريدة. كفاءة في استخدام الطاقة وأقل قدرة على المنافسة.

بشكل عام، يعد إثبات العمل هو نموذج إجماع blockchain الأكثر انتشارا ويشكل أساس العملة المشفرة الأصلية البيتكوين. ومع ذلك، فقد أثبت نموذج الإجماع البديل الذي يعد دليلا على المصلحة أنه بديل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأمانا وقابلية للتطوير.

اختارت معظم مشاريع blockchain وcryptocurrency التي تم إطلاقها مؤخرا في السوق نموذج إثبات الحصة. ومع ذلك، بدلا من التنافس مع بعضهما البعض، من المحتمل أن يتعايش النموذجان ويلعبان أدوارا فريدة في عالم التشفير، حيث إنهما فريدان بشكل أساسي ويؤديان أدوارا مختلفة.