اكتسب سوق العملات الرقمية زخماً هائلاً في السنوات الأخيرة. تتدفق أموال الصناعة المالية التقليدية والهيئات المؤسسية والشركات والمستثمرين من القطاع الخاص إليها ، وتُستخدم لتحسين الأداء والكفاءة واللامركزية والأمن لشبكة blockchain.
إن نمو الصناعة جنبًا إلى جنب مع الرغبة في الحصول على عائد أعلى من خلال الاستثمار في المشاريع التي هي في مرحلة مبكرة ، يتسبب في المنافسة وضجيجًا كبيرًا حول المشاريع المتنوعة ، بما في ذلك تلك التي تستخدم بروتوكول إثبات الحصة (PoS). من بين العملات التي تظهر في أعلى جدول دورات التداول وتطور آلية نقاط البيع الفريدة ، يمكنك العثور على ADA و NEO و ALGO و DOT و XTZ و TRX والمزيد.
بدأت منصة Ethereum (ETH) المعروفة والطويلة الأمد عملية تغيير البروتوكول إلى الإصدار 2.0 ، حيث ستحل محل آلية إثبات العمل (PoW) بآلية إثبات الحصة (PoS).
الإجماع في شبكات blockchain
تعمل شبكات Blockchain على الإجماع وهناك آليات تساعد المشاركين في الشبكة على التوصل إلى اتفاق. البروتوكول الأكثر شهرة هو Bitcoin الذي يستخدم آلية “إثبات العمل”. لكن إثبات العمل به عيوب ومشكلات يحاول المطورون إصلاحها من خلال تصميم آلية إجماع مختلفة. لهذا السبب بدأوا بالفعل في عام 2013 العمل على حلول ، بما في ذلك خوارزمية PoS ، والتي تتعامل بشكل خاص مع التكاليف المرتبطة بالتعدين في إطار PoW.
في بروتوكول نقاط البيع ، لا يقوم المشاركون في الشبكة بفرض قواعد الشبكة والحفاظ عليها (الوصول إلى إجماع) من خلال عملية تعدين العملات المعدنية ، ولكن من خلال وضع ضمان (Stake) عن طريق قفل العملات المعدنية في محفظة معينة. إن تقديم الضمان يعني في الواقع للمشاركين في الشبكة أنه مهتم بالمشاركة فيها ودعم قوانينها وأنه يخاطر برأس المال الذي يظهر ذلك. بالنسبة لمخاطر رأس المال ، تتم مكافأته بالحق في إنشاء كتل جديدة في blockchain (أو صفحات جديدة في دفتر الملاحظات الافتراضي) والمكافأة التي تأتي مع إنشاء هذه الكتل.
في معظم بروتوكولات PoS ، كلما زاد عدد العملات التي يحملها الشخص على المحك ، زادت فرص اختياره كمدقق كتلة (يُعرف أيضًا باسم minter أو مزور بعملات مختلفة).
بينما تعتمد أنظمة إثبات العمل (PoW) على الاستثمارات الخارجية مثل شراء الأجهزة المتطورة وتكاليف الكهرباء ، يتم تأمين نقاط البيع من خلال الاستثمار الداخلي (وضع العملة الرقمية نفسها كضمان) جنبًا إلى جنب مع الاستثمار الخارجي مثل شراء خوادم مخصصة ومساحة تخزين وقوة إتصال شبكة.
مشكلة النفايات المزدوجة
واحدة من أكبر المشاكل التي تحلها شبكات blockchain ، من خلال آليات الإجماع مثل إثبات العمل وإثبات الحيازة ، هي مشكلة الإنفاق المزدوج.
على عكس الأموال النقدية المادية ، والتي يمكننا تحويلها إلى بعضنا البعض ونعلم على وجه اليقين أنه بمجرد تمرير الفاتورة الورقية من يدي إلى يدك ، اكتملت المعاملة – على الإنترنت ، ليس هذا هو الحال. على سبيل المثال ، إذا أرسلت بريدًا إلكترونيًا إلى صديق في الولايات المتحدة ، فستصله الرسالة ، ولكن سيكون لديك أيضًا نسخة.
ومع ذلك ، بالمال ، لا يمكننا السماح بذلك. بعد كل شيء ، إذا كان هناك أي طريقة للمستخدمين لإنفاق عملاتهم أكثر من مرة ، فسيؤدي ذلك إلى تقويض النظام بأكمله. ستكون العملة عديمة القيمة.
إذن كيف يمكنك التأكد من أنه ، مثل النقود ، سيتم إرسال الأموال الرقمية التي أدفع بها من جهاز الكمبيوتر الخاص بي ولن يكون لدي نسخة ، كما هو الحال في رسالة بريد إلكتروني؟
حتى الآن ، كنا نعتمد على سلطة مركزية مثل البنك الذي سيتحقق لنا من ذلك. لكن برعاية آليات الإجماع مثل إثبات العمل وإثبات الصيانة ، من الممكن التوصل إلى اتفاق على أن أموالاً معينة تركتني ووصلت إليك.
كيف تعمل في الواقع؟ حسنًا ، تخيل أن جميع سكان العالم في غرفة واحدة وكل شخص لديه مكتب به دفتر ملاحظات. في كل مرة تريد تحويل أموال إلى شخص ما ، عليك أن تصرخ لجميع سكان الغرفة بأن المعاملة قد تمت ، وبينهم وبأي مبلغ. بعد ذلك مباشرة ، يكتبه جميع الأشخاص في الغرفة في دفتر ملاحظات يحتفظون به على مكاتبهم.
وبالتالي ، إذا حاول شخص ما استخدام المال وصرخ لجميع سكان الغرفة ، لكن دفتر الملاحظات سيظهر أنه قد تم بالفعل تحويل الأموال منه – سنعرف أنه يكذب ويحاول ارتكاب إهدار مزدوج.
إن blockchain هو في الواقع دفتر ملاحظات افتراضي يقوم فيه كل مستخدم “بالصراخ” لأعضاء الشبكة بأنه يقوم بإجراء معاملة ، ويحتفظون بسجل لأنفسهم. هذه هي الطريقة التي تم بها حل مشكلة الهدر المضاعف للنقود الرقمية.
مشاكل “إثبات العمل”
بيتكوين كما هو مذكور يعتمد على “إثبات العمل”. في سلسلة كتل البيتكوين ، كل كتلة هي في الواقع صفحة في دفتر يومية للمحاسبة ، حيث يتم تسجيل المعاملات التي تمت في آخر 10 دقائق. ما يجعل سلسلة الكتل قوية وموثوقة هو عدم القدرة على إعادة كتابة تاريخ سجل المحاسبة.
أي أن كل كتلة مرتبطة رياضياً بالكتلة التي تسبقها ، بحيث بمجرد أن يحاول شخص ما حذف إدخال في السجل ، سيتم الكشف عن التعطل في التشفير.
وبالتالي ، سيتم رفض أي كتلة تتضمن معاملة غير صالحة تلقائيًا من قبل الشبكة. سيكون من المكلف حتى محاولة الغش ، حيث ستضيع موارد عامل المنجم المهاجم دون أي مكافأة. هذا هو جمال إثبات العمل: الغش مكلف ، لكن التصرف بأمانة أمر مجزي ومربح. سيسعى أي عامل منجم عقلاني إلى تحقيق عائد على الاستثمار ، لذلك يمكن توقع أن يتصرف بطريقة تضمن الأرباح. ومع ذلك ، مع آلية “إثبات العمل” ، هناك مشاكل حاول رواد الأعمال الآخرون حلها:
يعتمد أمن الشبكة على كمية الطاقة المستثمرة. إثبات العمل يتطلب كميات هائلة من الطاقة (الكهرباء المخصصة لتشغيل الأجهزة وتبريدها).
يجد عامل منجم واحد صعوبة في تعدين كتلة بمفرده ، وبالتالي يضطر للانضمام إلى مجموعة مشتركة من عمال المناجم (تجمع) ، مما يشجع على المركزية الجزئية.
يحدث هجوم بنسبة 51٪ عندما يتحكم عامل منجم أو مجموعة تعدين في 51٪ من قوة الحوسبة للشبكة ويمكنه إنشاء كتل وهمية لأنفسهم أثناء إلغاء معاملات الآخرين في الشبكة (ولكن بدون القدرة على إعادة كتابة التاريخ حتى لحظة الهجوم). يوجد خطر مثل هذا الهجوم في شبكات إثبات العمل الصغيرة التي لا تحتوي على الكثير من الطاقة ، ولا تشكل حاليًا تهديدًا للبيتكوين في ضوء حجمها.
في حالة بروتوكول إثبات العمل المستخدم في Bitcoin ، هناك أشياء أخرى يُنظر إليها على أنها مشكلات مثل طول الفترة الزمنية بين الكتل ، وعدم القدرة على برمجة “العقود الذكية” ، والمزيد. ومع ذلك ، يفخر مجتمع Bitcoin ببساطة البروتوكول حيث أن هدفه الرئيسي هو العمل كأموال لامركزية وعالمية وغير خاضعة للرقابة وآمنة للغاية.
لذلك ، من المهم ملاحظة أن إثبات العمل في Bitcoin هو الآلية الوحيدة التي أثبتت نفسها على نطاق واسع. خلال ما يزيد قليلاً عن عقد من الزمان ، حصل على صفقات بقيمة تريليونات الدولارات.
ما هو إثبات الحصة؟
تستخدم خوارزمية “إثبات الحيازة” عملية اختيار عشوائية لاختيار عقدة لتكون المدقق للكتلة التالية. العقدة هي جهاز كمبيوتر يقوم بتشغيل برنامج blockchain ومتزامن معه بشكل كامل. من ناحية أخرى ، المدقق هو ما يعادل “ عامل منجم ” – يتلقى السلطة لإنشاء كتل جديدة في سلسلة البلوك ، عندما يتعين عليه قفل الضمان (Stake) في محفظة معينة لإثبات التزامه بالشبكة وقوانينها. إذا حاول الغش ، فسيكون من الممكن (في بعض البروتوكولات) تغريمه على الفعل الضار.
غالبًا ما تعتمد العملية العشوائية لاختيار عقدة التحقق على مجموعة من العوامل التي يمكن أن تشمل:
عمر التثبيت – طول الفترة الزمنية التي يتم فيها قفل العملات المعدنية
درجة العشوائية – تختلف بين البروتوكولات
ثروة العقدة – مقدار المال المقفل على أنه حصة.
غالبًا ما تبدأ العملات الرقمية التي تستخدم نقاط البيع ببيع العملات المعدنية المخصصة مسبقًا (أي رواد الأعمال الذين يجمعون الأموال لإنشاء المشروع) ، أو يتم إطلاقهم باستخدام خوارزمية “إثبات العمل” ثم الانتقال لاحقًا إلى PoS ، كما في حالة Ethereum ، وهي في طور التحول إلى “الإيثيريوم”. 2.0 ″.
في الأنظمة القائمة على إثبات العمل ، تأتي المكافأة لعمال المناجم من إنشاء عملات معدنية ورسوم جديدة يدفعها المستخدمون في الشبكة. هذه أيضًا هي الطريقة التي يتم بها تنظيم المكافأة في الأنظمة القائمة على نقاط البيع ، وعادةً ما يتم استخدام العمولات كجزء أساسي من المكافأة في مرحلة أسرع.
المشاركة في إثبات الحصة
كما ذكرنا سابقًا ، يُطلب من المستخدمين الذين يرغبون في المشاركة في عملية الاحتفاظ قفل كمية معينة من العملات في الشبكة باعتبارها حيازتهم. في معظم شبكات PoS ، يحدد حجم الرهان فرص اختيار العقدة كمدقق لإنشاء الكتلة التالية: كلما زادت الحصة ، زادت الفرص. من أجل عدم تفضيل العملية فقط لأغنى العقد في الشبكة ، تتم إضافة المزيد من الأساليب الفريدة إلى عملية الاختيار. الطريقتان الأكثر شيوعًا هما “الاختيار العشوائي للكتلة” و “الاحتفاظ بالاختيار العمري”.
في اختيار الكتلة العشوائية ، يتم اختيار “المدققين” بشكل عشوائي ، عادةً أثناء حساب العوامل الأساسية مثل طول الفترة الزمنية بين إنشاء الكتلة الأخيرة من المدقق ، لضمان الإنصاف.
تحدد طريقة اختيار عمر الاحتفاظ بالعقد بناءً على وقت الاحتفاظ بعملاتها المعدنية. يتم حساب عمر العملات المعدنية بضرب عدد الأيام التي تم فيها الاحتفاظ بالعملات المعدنية كضمان ، مقسومًا على عدد العملات المعدنية التي في حوزتها. بمجرد أن يتمكن المدقق من إنشاء الكتلة ، يتم إعادة تعيين عمر عملته المعدنية ويجب عليه الانتظار لفترة زمنية معينة حتى يتمكن من إنشاء كتلة أخرى. تحاول هذه العملية منع عقدة غنية من التحكم في blockchain.
عندما يتم اختيار عقدة للتحقق من صحة الكتلة التالية ، فسوف تتحقق مما إذا كانت المعاملات في الكتلة صالحة ، وتوقيع الكتلة وإضافتها إلى blockchain. كمكافأة ، تتلقى العقدة رسوم المعاملات المرتبطة بالمعاملات في الكتلة ، وفي معظم الحالات أيضًا العملات المعدنية الجديدة التي يتم إنشاؤها كجزء من البروتوكول.
إذا أرادت العقدة التوقف عن كونها مدقق كتلة ، فسيتم تحرير رصيدها إلى جانب المكافآت المتراكمة بعد فترة زمنية معينة ، مما يمنح الشبكة الوقت للتحقق من عدم وجود كتل ضارة مضافة إلى blockchain بواسطة العقدة.
الأمان في شبكات إثبات الحصة
يمثل الحجز حافزًا اقتصاديًا للعقدة التي تتحقق من صحة الكتلة لعدم التحقق من صحة أو إنشاء معاملات مزيفة. إذا اكتشفت الشبكة معاملة احتيالية ، فستفقد هذه العقدة جزءًا من مشاركاتها ، مما يعني أنه سيتم تغريمها وسيتم أخذ أجزاء من الضمان المقدم من المستخدم. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم حرمانها من حقها في المشاركة كمحقق في المستقبل. طالما أن الحيازة أعلى من المكافأة ، سيفقد المدقق عملات معدنية أكثر مما سيكسبه في حالة محاولة الاحتيال.
من أجل التحكم الفعال في الشبكة وتفويض المعاملات الاحتيالية ، ستحتاج العقدة إلى امتلاك غالبية موارد الشبكة ، وهو ما يُعرف باسم هجوم 51٪. اعتمادًا على قيمة العملة المشفرة ، سيكون هذا غير عملي للغاية لأنه للتحكم في الشبكة ، سيتعين عليها شراء 51 ٪ من العرض المتداول . لذلك قد يضطر إلى الاحتفاظ بأقل من 30٪ من العملات في بعض الحالات.
المزايا الرئيسية لآلية نقاط البيع هي:
كفاءة وسرعة المعاملات الناتجة عن حقيقة وجود عدد أقل من العقد التي تتحقق من قواعد الإجماع وتتواصل مع بعضها البعض.
تتم برمجة العقود الذكية بسهولة أكبر في ضوء زيادة معدل إنشاء الكتل وخفض الرسوم وإجراء التعديلات في لغات البرمجة المخصصة لذلك.
توفير الطاقة – إثبات العمل يستهلك الكثير من الطاقة بينما لا تحتاجها نقاط البيع.
ما هو تفويض إثبات الحصة؟
تم إنشاء أول بروتوكول PoS ، Peercoin ، في عام 2013 وكان مزيجًا من إثبات العمل وإثبات الحصة. بعد ذلك ، كان بروتوكول Nxt هو أول بروتوكول يعتمد بالكامل على إثبات الحيازة.
ولكن منذ ذلك الحين ، تم إنشاء أشكال مختلفة من آليات إجماع أسلوب إثبات الحصة. يبدو أن كل واحد منهم يحل المشكلات التي كانت موجودة من قبل بهدف الحفاظ على أمان الشبكة جنبًا إلى جنب مع اللامركزية والكفاءة والبرمجة والمزيد.
أحد الاختلافات الشائعة في السنوات الأخيرة هو “تفويض الصلاحيات في الاحتفاظ” [ترجمة مجانية] ، باللغة الإنجليزية لإثبات الحصة المفوض (DPoS). تم تطوير البروتوكول لأول مرة بواسطة Daniel Larimer في عام 2014. Bitshares و Steem و Ark و Lisk هي بعض مشاريع العملات التي تستخدم خوارزمية الإجماع DPoS. ومع ذلك ، فإن أشهر بروتوكول DPoS هو EOS ، التي أسسها Larimer نفسه ، وجمعت أكثر من 4 مليارات دولار في 2018 من أجل إنشائها.
نظام التصويت
لدى blockchain القائم على DPoS نظام تصويت يقوم فيه أصحاب المصلحة (حاملو العملات) بتحويل تصويتهم إلى طرف ثالث في عملية تسمى التفويض.
بمعنى آخر ، يمكنهم التصويت لعدد من العقد لتأمين الشبكة نيابة عنهم. يمكن أيضًا تسمية المندوبين “المدققين” (على غرار PoS) ، حيث أنهم مسؤولون عن تحقيق الإجماع أثناء إنتاج الكتل الجديدة والتحقق من صحتها.
تتناسب قوة التصويت مع عدد العملات المعدنية التي يحتفظ بها كل مستخدم. على الرغم من أن نظام التصويت يختلف من مشروع إلى آخر ، بشكل عام ، يقدم كل ممثل اقتراحًا فرديًا عند طلب التصويت. يمكن النظر إلى هذا على أنه حزب يترشح للكنيست ويكشف عن برنامجه.
عادة ، يتشارك المرشحون للعمل كعقدة تحقق في المكافآت التي يتوقع منهم تحصيلها إذا تم اختيارهم كـ “منشئي كتلة” ، مع ناخبيهم بنسب مئوية معينة.
وبالتالي ، فإن خوارزمية DPoS تنشئ نظام تصويت يعتمد بشكل مباشر على سمعة الممثلين (الذين يتم اختيارهم في النهاية للعمل كمحققين / منشئي كتلة). إذا كانت العقدة المحددة تعمل بشكل سيء أو لا تعمل بكفاءة ، فسيتم التصويت عليها واستبدالها بأخرى.
عندما يتعلق الأمر بالأداء ، يمكن لشبكات blockchain القائمة على DPoS التوسع بسهولة لأنها لا تعتمد على القوة الحسابية ، ويمكنها معالجة المزيد من المعاملات في الثانية (TPS) مقارنة بـ PoW و PoS.
نظرًا لكونه امتدادًا لـ DPoS ، فإن PoS يسمح للكتل بتغيير معلمات الشبكة مثل: جداول الرسوم وفترات الكتلة وأحجام المعاملات التي تحدث على الفور ، دون إنشاء هارد فورك ، إذا صوت الممثلون المنتخبون لمثل هذا التغيير.
عتبة الدخول المالي أقل أيضًا من PoS مما يجعل الشبكة القائمة على DPoS أكثر ديمقراطية وشمولية من الناحية المالية. ومع ذلك ، فإن عتبة الدخول الاقتصادية ليست المعلمة الوحيدة التي يجب وضعها عليها وحدها ، لأن عتبة الدخول التي سيتم استخدامها كمحقق عالية للغاية.
يعتبر الكارتل الذي تم إنشاؤه في EOS في نهاية عام 2018 مثالًا ممتازًا على إساءة استخدام القوة التصويتية الممنوحة للعقد الغنية في DPoS مما أدى إلى التعاون فيما بينها وتنسيق الأصوات والمدفوعات – كل هذا بهدف الحفاظ على سيطرتهم على الشبكة. استمر هذا حتى عام 2020 .
عيوب إثبات الحصة
البروتوكولات الشائعة اليوم (بدون استثناء) لها قائد مثل فيتاليك بوتيرين أو تشارلز هوسكينسون أو جوستين صن – وفريق تطوير مركزي.
يتمتع الحاملون الأوائل بميزة في المكافأة التي يتلقونها ، لا سيما أولئك الذين جمعوا الأموال مقابل العملات الرقمية التي أصدروها كأموال أولية (قاموا بإنشائها).
بمرور الوقت ، من المتوقع أن يصبح الحاملون الأوائل هم المسيطرون المطلقون على الشبكة.
المتطلبات الأساسية لتشغيل العقدة هائلة – مساحة تخزين كبيرة على الكمبيوتر ، واتصال سريع بالإنترنت ، وخادم قوي ، ومساحة تخزين. ونتيجة لذلك ، فإن هذا يشجع على المركزية ويمنع القدرة على فرض قواعد الشبكة من قبل العديد من المستخدمين. بالإضافة إلى ذلك ، يشجع العقد على استخدام الخدمات السحابية مثل AWS ، وهي طبقة إضافية من المركزية.
غالبًا ما يأتي بروتوكول PoS مع حلول “تسهيل” مثل التجزئة والتقليم والمزامنة بين العقد من خلال الجسور المركزية.
البروتوكول حديث للغاية ولم يتم اختباره بالفعل ضد العديد من أنواع الهجمات.
كتب مدير الأبحاث في Blockstream ، Andrew Polstra ، بحثًا رياضيًا في عام 2015 يقول إن “إثبات الحصة لا يمكن أن يخلق إجماعًا لامركزيًا في نموذج ثقة Bitcoin”.
عملات نقاط البيع الشعبية
كل عملة رقمية تستخدم خوارزمية PoS لها مجموعة القواعد والأساليب الخاصة بها التي تجسد ما يعتقد المطورون أنه أفضل مزيج ممكن لهم ولمستخدميهم.
هل يمكن لنقاط البيع أن تحل محل إثبات العمل؟
بينما تشترك آليتا الإجماع في نفس الهدف – الوصول إلى اتفاق حول تاريخ blockchain وكيفية الحفاظ على قواعد الشبكة وإنفاذها – فإن عملية الوصول إلى الهدف مختلفة تمامًا.
يسمح بروتوكول PoS للأشياء الأقل احتمالًا باستخدام البروتوكولات القائمة على PoW مثل الكتل الأسرع وبرمجة العقود الذكية ، ولكنه يفعل ذلك من خلال تسويات كبيرة للأمان واللامركزية.
في PoW ، وفي Bitcoin على وجه الخصوص ، لا توجد تنازلات بشأن الأمان واللامركزية. تهدف شبكة Bitcoin الرئيسية إلى هدف واحد فقط: أن تكون بمثابة نظام نقدي لا مركزي وعالمي وخالٍ من الرقابة ، ويمكن لأي شخص وكل شخص المشاركة فيه والتحقق من قواعده بأنفسهم. نظرًا لأن هذا هو الغرض من الشبكة ، فمن “الأسهل” أن تكون صارمًا عندما يتعلق الأمر بالتغييرات الأساسية في البروتوكول ، ومن الأسهل فهم سبب كون Bitcoin “أبطأ” أو لا يسمح بقدرات برمجة كافية: فهو لا اريد ان! على الأقل ليس في الطبقة الأساسية.
تتعرض هياكل شبكات PoS للعديد من نقاط الفشل المركزية ، بدءًا من تشغيل العقدة والطريقة التي يتم بها نقل الاتصال بين العقد ، من خلال زعيم الشبكة وتجمعات Staking (اتحاد الناخبين) التي تشجع على الغش ، لاستخدام الاختصارات مثل التشذيب والتقليم بطريقة صارخة.
لذلك ، في حين أن إثبات العمل ليس خاليًا من الأخطاء ، فإن إثبات الاستحواذ يحتاج إلى إثبات الكثير من الأشياء لتنمو على المدى الطويل.
في النهاية ، لا يفهم الكثيرون أنه سيكون من الممكن تطوير أشياء كثيرة فوق Bitcoin باستخدام بروتوكولات الطبقة الثانية أو خارج السلسلة ، مثل Lightning Network. هذه مجرد بداية لتأثير شبكة Bitcoin ، لذا فمن المستحسن والمناسب أن تواصل بحثك لفهم إلى أين تتجه الصناعة.
التلخيص
تمتلك خوارزمية PoS القدرة على توفير الموارد المطلوبة في عملية إثبات العمل بالإضافة إلى حماية أفضل ضد هجمات 51٪ على الشبكات الصغيرة. على الرغم من الزيادة في استخدامها والحجج المقنعة لصالح PoS ، إلا أن هذه الأنظمة لا تزال في المراحل الأولى ولم يتم اختبارها بعد على نطاق أوسع.
بالإضافة إلى ذلك ، من المهم أن نتذكر أن الصناعة تتطور بسرعة وأن هناك خوارزميات إضافية يتم تطويرها وتجربتها في مشاريع مختلفة.
