إثبات الحصة مقابل إثبات العمل: شرح الاختلافات
الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل، لتحديدها علينا مبدئيًا أن نتطرق إلى بعض المعلومات منها معرفة أن سجل معاملات البيتكوين (BTC) يتسلسل بشكل آمن باستخدام إثبات العمل (PoW)، إلا أنه يستهلك الكثير من الكهرباء وعدد المعاملات الذي يمكن التعامل معها في وقت واحد محدود.
ونتيجة لذلك، ظهرت آليات إجماع جديدة تركز على الطريقة الأقل استهلاكًا للطاقة، وكان نموذج إثبات الحصة (PoS) أحد أبرزها، وتعمل آليات الإجماع هذه على تمكين شبكات الكمبيوتر من التعاون مع الحفاظ على أمانها، وتحتاج شبكات البلوكتشين إلى حل العديد من المشكلات من أجل العمل بفعالية.
وعلى سبيل المثال، بدون وجود سلطة مركزية مثل البنوك أو فينتيك مثل بي بال في الوسط، يجب أن تضمن شبكات العملة المشفرة اللامركزية عدم قيام أي طرف في الشبكة بإنفاق نفس الأموال عدة مرات، وعلاوة على ذلك فإن آلية الإجماع تمنع الشبكة من الخروج عن مسارها عبر هارد فورك.
ومع ذلك، في مؤسسة مركزية مثل البنك، يتحكم مجلس صانعي القرار أو المنظمين في مثل هذه الأنشطة، وفي حين أن التشفير يعتمد على مجتمع العملات الرقمية، لذلك يجب أن تتوصل البلوكتشين إلى توافق في الآراء للتحقق من المعاملات والكتل.
إثبات العمل وإثبات الحصة
قبل أن نحدد الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل علينا ان نعرف ما هما، حيث يعتبرا آليتا الإجماع الرئيسيتان المستخدمتان حاليًا في مشاريع التمويل اللامركزي (DeFi) للحصول على توافق في الآراء بشأن شبكات العملات المشفرة، وعندما كان ساتوشي ناكاموتو ينشئ البيتكوين العملة المشفرة الأولى) كانوا بحاجة إلى اكتشاف وسيلة للتحقق من المعاملات دون مشاركة طرف ثالث.
ولتحقيق ذلك، استخدموا آلية إجماع تسمى إثبات العمل للسماح للشبكات بالاتفاق على المعاملات الصالحة، وعلى العكس من ذلك، فإن إثبات الحصة (PoS) هو طريقة إجماع حديثة تدعم مشاريع DeFi الأحدث والعملات المشفرة، وتبدأ بعض المشاريع بـ PoS على الفور أو تنتقل إلى PoS من PoW.
ومع ذلك، فإن بناء شبكة إجماع على PoS على الفور هو مشكلة تكنولوجية مهمة، وهو ليس بسيطًا مثل استخدام PoW للحصول على إجماع على الشبكة.
ما هو إثبات العمل (POW)
تم اقتراح إثبات العمل لأول مرة في عام 1993 لمحاربة رسائل البريد الإلكتروني العشوائية على الشبكة وهجمات حجب الخدمة، ثم تم تعميم مفهوم إثبات العمل من قبل ساتوشي ناكاموتو للتحقق من صحة الكتل الجديدة في شبكة البيتكوين في عام 2008.
ويعتمد إثبات العمل على قدرة مستخدمي الشبكة على إثبات إنجاز مهمة حسابية، وللإجابة على معادلة رياضية، يتم استخدام بعض قوة الحوسبة المعروفة باسم العقدة، وبمجرد حل المعادلة، يتم التحقق من صحة كتلة جديدة في السلسلة، وربما يكون هذا أحد الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل.
العقدة هي أي جهاز مادي مثل الكمبيوتر الشخصي الذي يمكنه تلقي البيانات أو إرسالها أو إعادة توجيهها داخل شبكة من الأدوات الأخرى، الحل الذي يجيب على لغز الرياضيات بشكل أسرع، سينشئ رابط تشفير بين الكتل الحالية والسابقة ويكسب بعض العملات المشفرة التي تم سكها حديثًا.
تُعرف هذه العملية باسم التعدين، ويُعرف المحللون باسم المعدنون، ومن خلال جهودهم المشتركة، يتم الحفاظ على البلوكتشين آمنًا لجميع الأطراف المعنية، وعليه، فإن المهمة الحسابية لحل هذا اللغز نفسه تسمى إثبات العمل.
كيف يعمل إثبات العمل؟
البلوكتشين هو نظام يتكون من سلسلة من الكتل مرتبة بترتيب زمني بناءً على أمر معاملة يسمى طلب البلوكتشين. كتلة التكوين، أو الكتلة صفر، هي أول كتلة في PoW البلوكتشين، والتي يتم ترميزها بشكل ثابت في البرنامج.
ولا تشير هذه الكتلة بحكم تعريفها إلى كتلة سابقة، بينما تشير الكتل اللاحقة التي تم تحميلها إلى البلوكتشين دائمًا إلى الكتل السابقة وتحتوي على نسخة كاملة ومحدثة من دفتر الأستاذ، ومن خلال سباق تنافسي يتم فيه تشجيع بعض المشاركين أو المعدنين على إنفاق موارد حسابية لتقديم كتل شرعية تتناسب مع لوائح الشبكة، تختار خوارزميات إثبات العمل من يمكنه تعديل دفتر الأستاذ بالإدخالات الجديدة.
ويتتبع دفتر الأستاذ جميع المعاملات وينظمها في كتل متتالية حتى لا يتمكن أي مستخدم من إنفاق أمواله مرتين، ولتجنب العبث، يتم توزيع دفتر الأستاذ، مما يسمح للمستخدمين الآخرين برفض النسخة المعدلة بسرعة.
التجزئة
خلال العملية يكشف المستخدمون التلاعب باستخدام التجزئة، وهي عبارة عن سلاسل طويلة من الأرقام تعمل كدليل على العمل، وظيفة التجزئة هي وظيفة أحادية الاتجاه، مما يعني أنه لا يمكن استخدامها إلا للتحقق من أن البيانات التي تم إنشاؤها في التجزئة تطابق البيانات الأصلية.
وبعد ذلك، تتحقق العقد من المعاملات، وتمنع الإنفاق المزدوج وتقرر ما إذا كان ينبغي إضافة الكتل المقترحة إلى السلسلة أم لا.
يُعرف إجراء الدفع مرتين بنفس العملة لخداع متلقي تلك الأموال باسم الإنفاق المزدوج (Double-spending) قد يؤدي الإنفاق المزدوج إلى إحداث فوضى في الشبكة والقضاء على واحدة من أكثر ميزاتها قيمة: الثبات واللامركزية وعدم الثقة.
إثبات العمل يجعل الإنفاق المزدوج أمرًا صعبًا للغاية لأن تغيير أي جزء من البلوكتشين قد يتطلب إعادة تعدين جميع الكتل اللاحقة، ونظرًا لأن الآلات والطاقة اللازمتين لتنفيذ وظائف التجزئة باهظة الثمن، فإنه يجعل من المستحيل على المستخدمين احتكار قدرة معالجة الشبكة.
وعليه، لتوليد إجماع وتأمين شرعية المعاملات المسجلة في البلوكتشين، يجمع بروتوكول PoW بين القوة الحسابية والتشفير، وهنا أيضًا اختلاف آخر يحدد الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل.
يتنافس المعدنون لتطوير الإجابة الصحيحة للمشكلات الرياضية أثناء عملية التجزئة لإنتاج كتل جديدة، ويحققون ذلك من خلال تخمين التجزئة، وهي سلسلة من الأرقام شبه العشوائية.
تجزئة التشفير (cryptographic hash)
على سبيل المثال، (SHA-256) هي نوع من توقيع النص أو ملف البيانات، بالنسبة للنص، يوفر SHA-256 توقيعًا فريدًا تقريبًا 256 بت (32 بايت).
عند اقترانها بالبيانات الموجودة في الكتلة ومعالجتها من خلال وظيفة التجزئة، يجب أن ينتج عن التجزئة نتيجة تفي بمتطلبات البروتوكول المحددة.
قام المعدنون الذين ربحوا التجزئة ببثها على الشبكة، مما يسمح للمعدنين الآخرين بالتحقق مما إذا كانت الإجابة صحيحة، وإذا كانت الإجابة دقيقة، تتم إضافة الكتلة إلى blockchain ويتلقى المُعدِّن مكافأة الكتلة، وعلى سبيل المثال، مكافأة الكتلة الحالية لتعدين البيتكوين هي 6.25 بيتكوين.
ما هو إثبات الحصة (POS)
في عام 2011، تم اقتراح أسلوب جديد في منتدى Bitcointalk لمعالجة أوجه القصور في آلية توافق PoW وخفض كمية الموارد الحسابية المطلوبة لتشغيل شبكة blockchain. ، وبدلاً من أداء عمل ملموس، يعتمد هذا المفهوم على وجود حصة يمكن التحقق منها في نظام البيئة الداعمة، وبعبارة أخرى، للتحقق من صحة المعاملات على شبكة التشفير، يحتاج المستخدم فقط إلى إظهار أنه يمتلك كمية معينة من الرموز المميزة (Tokens) للعملات المشفرة الأصلية في blockchain.
آلية إجماع إثبات الحصة
ويُطلق على هذا النوع من آلية الإجماع التي تستخدمها شبكات blockchain لتحقيق الإجماع الموزع آلية إجماع إثبات الحصة، على سبيل المثال يقوم المعدن (أ) بتحصيل 30 قطعة نقدية وعامل المنجم (ب) 50 قطعة نقدية وعامل المنجم (ج) 75 قطعة نقدية وعامل المنجم (د) 15 قطعة نقدية، سيعطى عامل المنجم (ج) الأولوية لكتابة الكتلة التالية والتحقق منها في هذه الحالة، على عكس مكافأة الكتلة في إثبات العمل ، سيجمع Miner (ج) رسوم المعاملات ، أي رسوم الشبكة.
كيف يعمل إثبات الحصة (POS)؟
كتلة التكوين هي الكتلة الأولية في PoS blockchain والتي تم تشفيرها أيضًا في البرنامج، وتشير الكتل اللاحقة التي تم تحميلها إلى blockchain دائمًا إلى الكتل السابقة وتحتوي على نسخة كاملة ومحدثة من دفتر الأستاذ.
في شبكة نقاط البيع لا يتنافس المعدنون على حق إضافة كتل، فبدلاً من أن يتم تعدينها كثيرًا ما يشار إلى الكتل على أنها “مصكوكة” أو تم التعدين أو “مزورة”.
سلاسل PoS لا تضع حد عن من يمكنه اقتراح الكتل بناءً على استخدام الطاقة، على عكس blockchains PoW ، وعلى الرغم من متطلبات الطاقة العالية لسلسلة الكتل الموجودة في إثبات العمل، فإن آليات الإجماع الجديدة مثل إثبات الحصة تُلغي الحاجة إلى التعدين.
نظام إثبات الحصة
يتمتع بالعديد من المزايا مقارنة بخطة إثبات العمل، بما في ذلك زيادة كفاءة الطاقة لأن كتل التعدين لا تستخدم الكثير من الطاقة، وبالإضافة إلى ذلك لا تحتاج إلى أحدث التقنيات لإنشاء كتل جديدة، ينتج عن إثبات الحصة وجود المزيد من العقد في الشبكة، وتساعد المزيد من العقد في الشبكة على تطوير معايير الحوكمة التي توفر مناعة أقوى للمركزية.
في أنظمة PoS، أصبح هذا ممكنًا من خلال درجة أعلى من استقلالية الأجهزة، ونتيجة لذلك، كثيرًا ما يُنظر إلى إثبات الحصة على أنها خوارزمية الإجماع الأقل احتمالًا لأن تؤدي إلى مركزية الشبكة.
يجب على المستخدمين الذين يرغبون في تضمينهم إلى عملية إضافة كتل إلى PoS blockchain مشاركة أو قفل كمية معينة من العملة المشفرة للشبكة في عقد فريد (a unique contract).
ويتم تحديد احتمالات اختيارهم كمنتج للكتل التالي من خلال كمية الأصول المشفرة التي قاموا بتجميعها، إذا تصرف المستخدمون بشكل ضار، فقد يفقدون حصتهم نتيجة أفعالهم، وقد تتضمن PoS عناصر محددة أخرى لا تفيد دائمًا العقد الأكثر ثراءً، بما في ذلك طول الوقت الذي راهنت فيه العقدة بأموالها، كما التوزيع العشوائي الخالص، هل عرفنا الآن ما هي الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل؟
مكافأة الكتلة
تشير مكافأة الكتلة في PoS إلى رسوم الشبكة الممنوحة بواسطة blockchain للشخص الذي يقدم كتلة صالحة على عكس مفهوم آلية إثبات العمل. في PoS ، يعتمد اختيار الكتلة على ملكية العملة؛ لذلك، يتم تقديم خدمات Staking من خلال البورصات، والتي تتيح للمستخدمين مشاركة العملة المشفرة نيابة عنهم في مقابل الحصول على مكافآت أكثر تناسقًا.
ويمكن لأصحاب المصلحة المتعددين الانضمام إلى تجمع Staking لتجميع موارد الحوسبة الخاصة بهم وزيادة فرصهم في الحصول على المكافآت، وبعبارة أخرى، يقومون بتجميع قوتهم المكدسة أثناء التحقق للقيام بالتحقق من صحة الكتل الجديدة لزيادة فرصهم في تلقي مكافآت الكتلة إلى أقصى حد.
إيجابيات وسلبيات نظام إثبات الحصة (POS)
كثيرون تداولوا قضية الكميات الكبيرة المهدرة من موارد الطاقة التي تم تناولها في POS ، وعليه، تعد الأنظمة المستندة إلى PoS أكثر قابلية للتطوير من الأنظمة القائمة على PoW ، وتتم الموافقة على المعاملات بشكل أسرع.
قابلية التوسع او التطور تعني أن النظام يحقق معاملات أعلى في الثانية (TPS) من الأنظمة الحالية المحددة عن طريق تغيير معلمة النظام أو تغيير آلية الإجماع الخاصة به، وتحقق شبكة PoS قابلية التوسع والتطور من خلال التوصل إلى توافق في الآراء قبل إنشاء الكتل، مما يسمح بمعالجة آلاف الطلبات في الثانية بزمن انتقال أقل من ملي ثانية، وربما هذه من أهم الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل.
إثبات الحصة POS، من ناحية أخرى، لديه مجموعة من الصعوبات الخاصة به، الشبكة على سبيل المثال، لا تزال خاضعة لهيمنة أصحاب الرموز الأكثر أهمية، ويوفر هذا مزيدًا من القوة للمتبنين الأوائل والأشخاص الذين لديهم أكبر قدر من المال.
نظرًا لأن المفهوم لا يزال جديدًا نسبيًا، فقد يكون له سلبيات لم تتضح بعد لمجتمع التشفير، وهذا النموذج، على عكس إثبات العمل، ليس لديه سجل حافل من الأداء العالي، وعلاوة على ذلك، لا يتم إحباط التشكل تلقائيًا بواسطة أنظمة إثبات الاستلام. سيتلقى المدقق نسخة مكررة من حصته على blockchain المتشعب حديثًا عند انقسام blockchain
تحدث معضلة ” nothing at stake ” عندما يوقع المدقق على جانبي fork، مما يسمح له بمضاعفة إنفاق عملاته المعدنية وتحصيل ضعف عدد رسوم المعاملات كعائد.
الفريق بين إثبات العمل وإثبات الحصة – Proof-of-work vs. proof-of-stake
لتحديد الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل ومن التفسيرات السابقة أن كلا آليتي توافق الآراء لها مزايا وعيوب، حيث جميعًا يسعون لنفس الهدف الأساسي، لكنهم يستخدمون طرقًا مختلفة لتحقيق ذلك.
ويتمثل الاختلاف الحاسم بين آليات الإجماع المختلفة في كيفية تفويض ومكافأة التحقق من المعاملات، ويظهر الجدول التالي مجموعة من هذه الاختلافات.
| الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل | ||
| إثبات العمل (POW) | إثبات الحصة (POS) | |
| تعدين أو التحقق من البلوك | كمية العمل الحسوبية تحدد احتمالية تعدين البلوك | كمية الحصة أو عدد العملات الرقمية يحدد إمكانية التحقق من بلوك جديد. |
| توزيع الحوافز | أول من يقوم بتعدين البلوك يحصل على الحافز | لا يوجد نظام حوافز بل دفع رسوم الشبكة |
| المنافسة | المعدنون يتنافسون على حل أحاجي وخوارزميات باستخدام قوة وقدرة أجهزتهم. | خوارزمية تحدد الفائز بناء على حجم الحصة |
| المركزية | مركزية عالية | – |
| معدات خاصة | يجب توفر معدات خاصة مثل شريحة مخصصة ASIC ووحدة معالجات رسومية CPU | استخدام سيرفر خاص لنظام إثبات الحصة |
| إضافة بلوك ضار | لإضافة بلوك ضار على المعدن أن يمتلك 51% من حجم العمل ومن القدرة الحوسبة | يجب ان يمتلك المعدن 515 من الحصة لإمكانية إضافة بلوك ضار |
| الكفاءة والموثوقية | كفاءة اقل موثوقية أعلى | كفاءة أعلى موثوقية أقلا |
| السرية والأمان | كلما يزيد عدد التجزئة والهاش يزيد أمان الشبكة | التجزئة تساعد على تأمين أصلو العملة وتداولها إلى حوافز |
| التشعب |
يمنعها النظام من الحدوث |
لا يدعمها النظام تلقائيًا |
متى يجب استخدام إثبات العمل PoW أو إثبات الحصة PoS؟
تعد آلية الإجماع ضرورية لطبيعة تصميم وتوزيع شبكة blockchain لأنها تقلل من مركزية الكيانات المسؤولة عن التحقق من المعاملات.
ويتطلب الحفاظ على الخصائص الموزعة وغير الموثوقة وغير القابلة للتغيير لشبكة blockchain آلية إجماع تعمل بكامل طاقتها، يعتمد نوع الإجماع المطلوب على احتياجات الشبكة، مثلًا، إثبات العمل مطلوب لمنع الاحتيال والأمن وبناء الثقة في الشبكة، وهذا اختلاف آخر من الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل.
لا يمكن تضليل المعدنين (أو معالجي البيانات المستقلين) بشأن معاملة بسبب الحماية التي توفرها PoW،حيث أن إثبات العمل هو طريقة لتأمين سجل معاملات الأصول المشفرة مع زيادة صعوبة تغيير البيانات بمرور الوقت.
شرط العقدة المشاركة التي تثبت اكتمال العمل وتقديمه يؤهلها لإضافة معاملات جديدة إلى blockchain ، والحماية من أي نشاط ضار.
وإذا كان هناك العديد من نسخ blockchain على الشبكة، فإن PoW تساعد في تحديد النسخة الأكثر شرعية.
وأخيرًا، يعد إثبات العمل ضروريًا لبناء وقت مخصص يسمح للمعنين بالدخول والخروج بحرية من الشبكة مع الحفاظ على معدل تشغيل ثابت.
وبالمثل، يعتبر أداء الشبكة وأمنها من النتائج الهامة لاستخدام آلية قائمة على إثبات الحصة، يتم استخدامها عندما تكون سرعة المعاملات عالية ومطلوبة للمعاملات عبر السلسلة في الثانية ولتسوية نقل الشبكة الفعلية.
وعليه، فمن المرجح أن يمتلك المدققون كميات كبيرة من رمز الشبكة، مما يحفزهم ماليًا للحفاظ على أمان السلسلة، ومع ذلك، هناك بعض الشكوك حول قوة أمن إثبات الحصة وإثبات العمل ضد التهديدات، ولذلك يتم إنشاء آلية تحقق تسمى إثبات الفضاء او المساحة أو المكان، أو مشروع (Chia) للتحقق من صحة المعاملات بأمان.
يستخدم Chia آلية إجماع لإثبات المكان وإثبات الوقت لحل بعض مشكلات المركزية التي تصيب سلاسل الكتل في الاختلافات بين إثبات الحصة وإثبات العمل.