Proof-of-Work (PoW) در مقابل Proof-of-Stake (PoS)

Proof-of-Work و Proof-of-Stake دو مکانیزم اجماع معروف در دنیای ارزهای دیجیتال هستند. ارزهای دیجیتال پیشرو برای افزایش عملکرد و حفظ یکپارچگی شبکه به آنها تکیه دارند. در این مقاله، نحوه عملکرد این دو مکانیزم را بررسی خواهیم کرد و مزایا و معایب آن‌ها را توضیح خواهیم داد.

Proof-of-Work (PoW) چیست؟

Proof-of-Work (PoW) یک مکانیزم اجماع است که به ماینرها (محققان) این امکان را می‌دهد که تراکنش‌ها را تایید کنند و آن‌ها را به بلاک‌های جدید اضافه کنند. برای انجام این کار، آن‌ها مسائل ریاضی پیچیده را حل می‌کنند و در عوض، برای تلاش‌های خود پاداش دریافت می‌کنند. این سیستم روشی شفاف و قابل اعتماد برای توافق تمام شبکه در مورد وضعیت بلاکچین و تمام تراکنش‌ها ارائه می‌دهد و به عنوان امن‌ترین سیستم شناخته می‌شود. برای ایجاد یک بلاک معتبر، ماینرها باید از ترکیب‌های میلیاردی اعداد عبور کنند.

PoW چگونه کار می‌کند؟

الگوریتم Proof-of-Work به این صورت عمل می‌کند: ماینرها برای حل معماهای پیچیده رمزنگاری به رقابت می‌پردازند. هدف آن‌ها پیدا کردن nonce صحیح است — یک عدد منحصر به فرد که هش بلاک را به شرایط خاصی می‌رساند. هنگامی که یکی از ماینرها آن را پیدا کرد، بلاک جدید را به باقی شبکه ارسال می‌کند. اگر سایر شرکت‌کنندگان آن را تایید کنند، بلاک به زنجیره اضافه می‌شود و ماینر پاداشی دریافت می‌کند.

یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای این رویکرد حل مشکل دو بار خرج کردن (double-spending) بود، که در آن فردی می‌توانست تلاش کند همان ارز دیجیتال را بیش از یک بار خرج کند. ماینرها در سیستم PoW باید ثابت کنند که تلاش واقعی — هم از نظر زمان و هم قدرت پردازش — برای ایجاد هر بلاک جدید انجام داده‌اند. اینجاست که نام PoW از آنجا می‌آید: این گواهی بر این است که کار واقعی انجام شده است.

مثال‌هایی از ارزهای PoW

برخی از ارزهای دیجیتال بر اساس مکانیزم PoW عمل می‌کنند. برای دیدن چگونگی عملکرد این مکانیزم در عمل، به لیست زیر توجه کنید:

• Bitcoin (BTC): اولین ارز دیجیتال که از مکانیزم Proof-of-Work استفاده کرده و از الگوریتم SHA-256 بهره می‌برد. مانند تمام شبکه‌های PoW، بیت‌کوین امنیت بالایی دارد اما مصرف انرژی زیادی نیاز دارد. در مورد سرعت، بلاک‌ها هر ۱۰ دقیقه یکبار ایجاد می‌شوند و حتی در زمان‌های شلوغ‌تر کندتر می‌شوند، که سرعت تراکنش‌ها را محدود می‌کند. با این حال، بیت‌کوین همچنان به عنوان معیار تمرکززدایی شناخته می‌شود و عنوان «طلای دیجیتال» بازار کریپتو را به خود اختصاص داده است.

• Kaspa (KAS): یک ارز نسل بعدی PoW با پروتکل GHOSTDAG که از الگوریتم kHeavyHash استفاده می‌کند. Kaspa از پردازش موازی بلاک‌ها پشتیبانی می‌کند و سرعت بالایی را ارائه می‌دهد — ده‌ها بلاک در هر ثانیه — در حالی که انرژی کمتری مصرف می‌کند. این ارز به طور خاص برای استخراج با GPU بهینه شده است و برای رویکرد پیشرفته خود در مقیاس‌پذیری متمایز است.

• Litecoin (LTC): اغلب به عنوان «نقره» نسبت به «طلای» بیت‌کوین شناخته می‌شود. Litecoin نیز از PoW و الگوریتم Scrypt استفاده می‌کند. بلاک‌ها هر ۲.۵ دقیقه ایجاد می‌شوند که این باعث می‌شود تراکنش‌ها سریع‌تر و ارزان‌تر از BTC انجام شوند. ساختار سبک‌تر آن باعث شده که انتخاب محبوبی برای پرداخت‌های روزانه باشد.

• Dogecoin (DOGE): اولین ارز میم که به طور گسترده پذیرفته شد. Dogecoin از الگوریتم Scrypt استفاده می‌کند و بلاک‌ها هر دقیقه در شبکه ایجاد می‌شوند. این ارز از BTC انرژی کمتری مصرف می‌کند و ماینرها می‌توانند به استخرها بپیوندند، که این امکان را می‌دهد که شروع راحت‌تری داشته باشند. هر بلاک پاداش ثابتی از ۱۰,۰۰۰ DOGE دارد — یکی از دلایلی که این ارز توانسته است جامعه وفاداری بسازد.

حالا که مدل اصلی و آزمایش‌شده‌ترین مکانیزم اجماع را پوشش دادیم، بیایید به گزینه اصلی‌اش، یعنی Proof-of-Stake (PoS) بپردازیم.

Proof-of-Stake (PoS) چیست؟

Proof-of-Stake (PoS): یک مکانیزم اجماع جایگزین و یکی از محبوب‌ترین الگوریتم‌ها در دنیای ارز دیجیتال است که در آن تاییدکنندگان تراکنش‌ها را تایید کرده و ثبات شبکه را بدون نیاز به قدرت پردازش عظیم حفظ می‌کنند.

هدف اصلی PoS فراهم کردن امنیت شبکه با بهره‌وری انرژی بالا است. به جای یک رقابت برای ایجاد بلاک، همانطور که در PoW مشاهده می‌شود، شرکت‌کنندگان در PoS علاقه خود را به عملکرد منصفانه شبکه از طریق استیکینگ (مسدود کردن بخشی از توکن‌های خود) تایید می‌کنند. هر کاربر با حداقل تعداد توکن مورد نیاز می‌تواند یک تاییدکننده شود یا توکن‌های خود را به استخر استیکینگ اهدا کند.

PoS چگونه کار می‌کند؟

PoS به این صورت کار می‌کند که یک فرآیند تصادفی بر اساس ترکیبی از عوامل مانند سن استیکینگ، تصادفی بودن و ثروت گره (تعداد توکن‌های استیک شده) برای انتخاب تاییدکننده بعدی (معادل ماینرها) در بلاکچین استفاده می‌شود. طبق مفهوم اصلی PoS، کنترل بلاکچین بین شرکت‌کنندگان به تناسب تعداد سکه‌هایی که دارند توزیع می‌شود. کاربران با مسدود کردن مقدار مشخصی از ارز دیجیتال در شبکه، تاییدکننده می‌شوند.

فرآیند ایجاد بلاک‌های جدید به نام تولید شناخته می‌شود و پاداش تاییدکنندگان معمولاً از کارمزد تراکنش‌ها ایجاد می‌شود. کاربران که تمایل به شرکت در فرآیند تولید دارند باید تعدادی توکن را در شبکه استیک کنند. اندازه استیک بر احتمال انتخاب یک گره توسط تاییدکننده بعدی تأثیر می‌گذارد: هرچه سهم بزرگتر باشد، شانس بیشتر است. وقتی یک گره بلاک بعدی را تولید می‌کند، تاییدکنندگان تراکنش‌ها را تایید کرده و بلاک‌های جدید را به بلاکچین اضافه می‌کنند.

مثال‌هایی از ارزهای PoS

حال که فهمیدید برخی از ارزهای دیجیتال از مکانیزم Proof-of-Stake استفاده می‌کنند، این نکته نیز قابل ذکر است که یک شبکه می‌تواند PoS را از مرحله توسعه اولیه یا از فروش توکن‌های اولیه اتخاذ کند. در برخی موارد، یک بلاکچین ابتدا از الگوریتم Proof-of-Work استفاده می‌کند و سپس به Proof-of-Stake سوئیچ می‌کند، همانطور که در مورد Ethereum این تغییر انجام شد.

حال بیایید نگاهی دقیق‌تر به برخی ارزهای دیجیتال مبتنی بر PoS بیندازیم:

• Ethereum (ETH): بلاکچین ابتدا از الگوریتم PoW (Ethash) استفاده می‌کرد اما با مشکلات جدی مانند کارمزدهای بالا و سرعت پایین پردازش تراکنش‌ها مواجه بود. با انتقال به Ethereum 2.0 و معرفی Proof-of-Stake، شبکه از استخراج به امنیت مبتنی بر تاییدکنندگان تغییر جهت داد. اکنون، هر کاربر می‌تواند با استیک کردن ۳۲ ETH به تاییدکننده تبدیل شود. با PoS، Ethereum مصرف انرژی خود را بیش از ۹۹.۹۵% کاهش داده و زیرساخت‌های به‌روزرسانی‌های آینده را فراهم کرده است.

• Avalanche (AVAX): از نسخه اختصاصی PoS در پروتکل اجماع Avalanche استفاده می‌کند که با سرعت بالا و پردازش موازی شناخته می‌شود. تاییدکنندگان در تصمیم‌گیری‌ها از نمونه‌برداری محلی به جای جهانی استفاده می‌کنند که باعث می‌شود اجماع در کمتر از یک ثانیه به دست آید. برای شرکت در استیکینگ، یک تاییدکننده باید حداقل ۲۰۰۰ AVAX را استیک کند.

• Cardano (ADA): از الگوریتم اختصاصی Ouroboros استفاده می‌کند که اولین مکانیزم PoS به طور رسمی تأیید شده بر اساس تحقیق‌های علمی است. سیستم به دوره‌ها و اسلات‌ها تقسیم شده است، جایی که تاییدکنندگان برای تولید بلاک‌ها در زمان‌های معین انتخاب می‌شوند.

• Algorand (ALGO): مدل Pure Proof-of-Stake (PPoS) را پیاده‌سازی می‌کند که در آن امنیت و اجماع از طریق انتخاب تصادفی یک کمیته از تمام دارندگان توکن ALGO به دست می‌آید.

مقایسه کامل PoW و PoS

Proof-of-Work و Proof-of-Stake دو روش اصلی برای تایید تراکنش‌های ارز دیجیتال هستند. تفاوت اصلی بین PoW و PoS این است که PoS از شرکت‌کنندگان می‌خواهد ارز دیجیتال به عنوان وثیقه ارائه دهند تا بتوانند تراکنش‌ها را تایید کنند. PoW از ماینرها می‌خواهد که به‌روزرسانی‌های ریاضی پیچیده‌ای را محاسبه کنند. اما کدام یک کارآمدتر است؟ بیایید این دو الگوریتم را به طور دقیق‌تر مقایسه کنیم.

مصرف انرژی

PoW مقدار زیادی انرژی مصرف می‌کند. در حالی که این مصرف انرژی بالا امنیت بلاکچین را تضمین می‌کند، همچنین فرآیند تایید تراکنش‌ها را کند می‌کند و هزینه‌بر است. PoS به عنوان واکنشی به هزینه‌های محاسباتی بالای پروتکل‌های PoW توسعه یافته است. شبکه‌های PoS انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کنند و تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از PoW را کاهش می‌دهند. در حالی که استخراج نیاز به سخت‌افزار گران‌قیمتی دارد که هر کاربری قادر به خرید آن نیست، استیکینگ تنها شامل مسدود کردن تعداد معینی از سکه‌ها در شبکه است.

امنیت

PoW به دلیل انتشار بالای کربن از استخراج، مورد انتقاد قرار گرفته است، اما ثابت کرده است که الگوریتمی قابل اعتماد برای تأمین امنیت شبکه‌های بلاکچین است. در PoW، ماینرها برای حل مسائل پیچیده رمزنگاری از قدرت پردازش استفاده می‌کنند که جعل بلاک‌ها یا خرج کردن دوباره ارز دیجیتال را بسیار سخت می‌کند.

PoS به نوبه خود به تاییدکنندگانی وابسته است که امنیت و یکپارچگی بلاکچین را از طریق انگیزه‌های اقتصادی حفظ می‌کنند. اگر آنها تراکنش‌ها یا بلاک‌های اشتباه را "تایید" کنند، با مجازاتی به نام "شکستن" روبه‌رو می‌شوند.

مقیاس‌پذیری

PoS مقیاس‌پذیری و توان عملیاتی بالاتری را نسبت به PoW وعده می‌دهد، زیرا تراکنش‌ها و بلاک‌ها می‌توانند بدون حل معادلات پیچیده سریع‌تر تأیید شوند.

برای نشان دادن تفاوت‌های این دو الگوریتم، ما یک جدول مقایسه برای شما آماده کرده‌ایم:

پس از خواندن این مقاله، می‌توانید بر اساس اهداف خاص خود و اولویت‌های شبکه بلاکچین، بین این دو الگوریتم انتخاب کنید. اگر هنوز سوالی دارید، در نظرات ب