اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) چه فرقی دارند

اثبات کار (Proof of Work) و اثبات سهام (Proof of Stake) دو راه برای انجام یک کار واحدند: رساندن هزاران رایانهٔ مستقل به توافق دربارهٔ اینکه کدام تراکنش‌ها و به چه ترتیبی ثبت شوند. در اثبات کار، حق ساختن بلوک بعدی با صرف برق و توان محاسباتی به دست می‌آید؛ در اثبات سهام، با سپردن رمزارز به‌عنوان وثیقه. تفاوت اصلی این است که «هزینهٔ تقلب» از کجا تأمین می‌شود: در اولی از جهان فیزیکی، یعنی سخت‌افزار و انرژی، و در دومی از دارایی درون خود شبکه. هیچ‌کدام بی‌نقص نیست و هر کدام مصالحه‌های خاص خود را دارد.

سازوکار اجماع؛ چرا شبکه باید به توافق برسد

در بلاک‌چین چیست به زبان ساده دیدید که بلاک‌چین دفتری مشترک است که نسخه‌ای از آن نزد هزاران نود نگهداری می‌شود. در یک بانک، یک سرور مرکزی تصمیم می‌گیرد کدام تراکنش معتبر است. اما در شبکه‌ای که مرجع مرکزی ندارد، نودهای پراکنده باید خودشان از راهی به نام «اجماع» به توافق برسند ^[۱].

چرا این توافق دشوار است؟ فرض کنید کسی بخواهد یک واحد پول را هم‌زمان برای دو نفر خرج کند. اگر بخشی از نودها تراکنش اول و بخشی تراکنش دوم را بپذیرند، دفتر دو نسخهٔ ناسازگار پیدا می‌کند و دیگر نمی‌توان به آن اعتماد کرد. سازوکار اجماع قاعده‌ای است که مشخص می‌کند در چنین وضعی کدام نسخه «درست» حساب می‌شود.

رأی‌گیری بر اساس تعداد رایانه‌ها هم کار نمی‌کند؛ چون ساختن هزاران نود جعلی تقریباً هزینه‌ای ندارد. پس شبکه به چیزی نیاز دارد که جعل آن گران باشد. اثبات کار این «چیز کمیاب» را توان محاسباتی و برق قرار می‌دهد و اثبات سهام، دارایی سپرده‌شده. این همان نقطه‌ای است که اهمیت تمرکززدایی در شبکه‌های غیرمتمرکز معنای عملی پیدا می‌کند: توافق باید بدون رئیس و در برابر افراد بدخواه پایدار بماند.

اثبات کار؛ امنیت با هزینهٔ محاسبه

اثبات کار نخستین سازوکار اجماعی است که در یک رمزارز عمومی به کار رفت و بیت‌کوین و جایگاهش به‌عنوان اولین ارز دیجیتال بر همین پایه ساخته شده است. در این روش، ماینرها با صرف انرژی زیاد و توان محاسباتی با هم رقابت می‌کنند ^[۱]. این‌جا فقط منطق امنیتی این رقابت مهم است.

هر ماینر باید عددی پیدا کند که وقتی همراه با داده‌های بلوک از یک تابع هش و نقش آن در بلاک‌چین عبور کند، خروجی شرط مشخصی را برآورده کند. تنها راه پیدا کردن این عدد، امتحان کردن میلیون‌ها حالت است. نتیجه‌اش این است که پیدا کردن پاسخ گران است، اما بررسی درستی آن برای هر نود دیگر بسیار ارزان است.

قاعدهٔ انتخاب نسخهٔ درست هم ساده است: نودها زنجیره‌ای را می‌پذیرند که بیشترین کار محاسباتی پشت آن انجام شده است. کسی که بخواهد تاریخچه را بازنویسی کند، باید همهٔ آن کار را دوباره و سریع‌تر از بقیهٔ شبکه انجام دهد؛ یعنی باید بخش بزرگی از کل توان محاسباتی شبکه را در اختیار بگیرد و هزینهٔ برق و سخت‌افزار آن را بپردازد.

این طراحی دو پیامد مهم دارد:

• نهایی شدن احتمالی: در اثبات کار، هیچ لحظه‌ای وجود ندارد که تراکنش رسماً «غیرقابل برگشت» اعلام شود؛ هر بلوکی که روی بلوک شما ساخته شود، برگرداندن آن را پرهزینه‌تر می‌کند. به همین دلیل مفهوم «تعداد تأیید» اهمیت دارد که در مراحل تأیید تراکنش بلاک‌چینی توضیح داده شده است.
• وابستگی به جهان فیزیکی: امنیت از هزینه‌ای بیرون از شبکه می‌آید. این هم نقطهٔ قوت است، چون جعل برق ممکن نیست، و هم منشأ انتقاد اصلی، یعنی مصرف انرژی بالا.

اثبات سهام؛ امنیت با دارایی در گرو

اثبات سهام همان مسئله را از راه دیگری حل می‌کند. به جای رقابت محاسباتی، اعتبارسنج (Validator) بر اساس مقدار رمزارزی که به‌عنوان وثیقه سپرده (stake) کرده انتخاب می‌شود؛ پس کسی که دارایی بیشتری سپرده باشد، شانس بیشتری برای انتخاب شدن و گرفتن پاداش دارد. این روش منابع محاسباتی و انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کند ^[۱].

منطق امنیتی آن این است: اعتبارسنجی که تقلب کند، بخشی از وثیقهٔ خودش را از دست می‌دهد. یعنی هزینهٔ حمله به جای برق، دارایی‌ای است که مهاجم باید پیش‌تر در خود شبکه قفل کرده باشد.

اتریوم روشن‌ترین نمونهٔ اجرای این ایده در مقیاس بزرگ است. در اثبات سهام اتریوم، زمان به «اسلات»‌های ۱۲ ثانیه‌ای و «اپاک»‌های ۳۲ اسلاتی تقسیم می‌شود. یک تراکنش وقتی «نهایی» (finalized) می‌شود که در زنجیره‌ای قرار بگیرد که میان دو چک‌پوینت آن «پیوند اکثریت قاطع» برقرار است؛ یعنی ۶۶٪ کل اتر سپرده‌شده روی آن دو چک‌پوینت توافق دارند. برای اعتبارسنج شدن هم باید ۳۲ ETH در قرارداد سپرده گذاشت و سه نرم‌افزار را اجرا کرد: کلاینت اجرا، کلاینت اجماع و کلاینت اعتبارسنج ^[۲].

تفاوت مهم با اثبات کار همین «نهایی شدن» است. در اثبات کار، اطمینان به‌تدریج و با افزوده شدن بلوک‌ها بیشتر می‌شود؛ در اثبات سهام اتریوم، نقطهٔ مشخصی وجود دارد که پس از آن، برگرداندن تراکنش مستلزم آن است که بخش بزرگی از سپرده‌ها قواعد را نقض کنند و در معرض جریمه قرار بگیرند.

ادغام اتریوم؛ یک نمونهٔ واقعی تغییر

اتریوم در آغاز مانند بیت‌کوین با اثبات کار کار می‌کرد. این شبکه در ۱۵ سپتامبر ۲۰۲۲ سازوکار اجماع خود را با آپدیتی به نام «مرج» (The Merge) از اثبات کار به اثبات سهام تغییر داد ^[۳].

آنچه در این رویداد عوض شد، قاعدهٔ توافق بود، نه دفتر حساب‌ها. تاریخچهٔ تراکنش‌ها، موجودی نشانی‌ها و قراردادها ادامه پیدا کردند؛ فقط از آن پس به جای ماینرها، اعتبارسنج‌هایی با دارایی سپرده‌شده بلوک‌ها را پیشنهاد و تأیید کردند.

این نمونه از دو جهت برای یک مبتدی آموزنده است. اول اینکه نشان می‌دهد سازوکار اجماع ویژگی ثابت و ذاتی «بلاک‌چین» نیست و می‌تواند با توافق جامعهٔ یک شبکه تغییر کند. دوم اینکه چنین تغییری سال‌ها بحث، آزمایش و هماهنگی لازم دارد و نمی‌توان آن را یک‌شبه یا به تصمیم یک نفر انجام داد.

مقایسهٔ امنیت، انرژی و تمرکز

پیش از مقایسه، یک چارچوب کلی کمک می‌کند. بولتن شمارهٔ ۵۶ بانک تسویه بین‌الملل در ۷ ژوئن ۲۰۲۲ «سه‌گانهٔ مقیاس‌پذیری بلاک‌چین» را این‌طور توضیح می‌دهد: بلاک‌چین‌های بدون مجوز هم‌زمان فقط دو ویژگی از سه ویژگی امنیت، تمرکززدایی و مقیاس‌پذیری را دارند. به گفتهٔ همین بولتن، حفظ انگیزهٔ اعتبارسنج‌ها به ازدحام و کارمزد بالا می‌انجامد و کاربران را به سمت زنجیره‌های تازه‌تری می‌برد که ظرفیت بیشتری دارند، اما به قیمت تمرکز بیشتر و امنیت ضعیف‌تر ^[۴]. پس انتخاب سازوکار اجماع همیشه انتخاب میان مصالحه‌هاست.

امنیت

در هر دو روش، حمله ممکن است اما گران است. در اثبات کار، مهاجمی که توان محاسباتی کافی جمع کند، می‌تواند بلوک‌های اخیر را بازنویسی کند. در اثبات سهام، مهاجم باید بخش بزرگی از دارایی سپرده‌شده را در اختیار بگیرد و تخلف آشکار او با اسلشینگ همان دارایی را از بین می‌برد. طرفداران هر روش استدلال‌های جدی دارند و ادعای «امن‌تر بودن مطلق» یکی از آن دو، مقایسهٔ دقیقی نیست.

انرژی

این روشن‌ترین تفاوت است. طبق یادداشت فین‌تک صندوق بین‌المللی پول در سال ۲۰۲۲، اثبات کار بر مصرف زیاد انرژی و توان محاسباتی تکیه دارد و اثبات سهام منابع بسیار کمتری مصرف می‌کند ^[۱]. حامیان اثبات کار پاسخ می‌دهند که همین هزینهٔ فیزیکی است که امنیت را به جهان واقعی گره می‌زند.

تمرکز

هیچ‌کدام از تمرکز مصون نیست. در اثبات کار، ماینرها برای کاهش نوسان درآمد در استخرهای بزرگ جمع می‌شوند و دسترسی به برق ارزان و سخت‌افزار تخصصی مزیت ایجاد می‌کند. در اثبات سهام، چون دارندگان دارایی بیشتر شانس بیشتری برای انتخاب و پاداش دارند ^[۱]، این نگرانی مطرح است که پاداش به سمت بزرگ‌ترها جمع شود؛ به‌خصوص وقتی بیشتر کاربران از طریق چند پلتفرم محدود سپرده کنند.

چرا همهٔ شبکه‌ها یک راه را انتخاب نکرده‌اند

اگر اثبات سهام انرژی کمتری مصرف می‌کند، چرا بیت‌کوین همچنان اثبات کار است؟ پاسخ بیشتر به ارزش‌ها و حکمرانی برمی‌گردد تا به فناوری. در یک شبکهٔ غیرمتمرکز، هیچ مرجعی نمی‌تواند تغییر قاعدهٔ اجماع را تحمیل کند؛ کاربران، توسعه‌دهندگان و ماینرها باید به‌طور گسترده بپذیرند. بخش مهمی از جامعهٔ بیت‌کوین سادگی اثبات کار، سابقهٔ طولانی آن و اتکای امنیت به هزینهٔ فیزیکی را ویژگی اصلی شبکه می‌داند.

جامعهٔ اتریوم در مقابل، تغییر به اثبات سهام را پذیرفت. پس سازوکار اجماع فقط یک انتخاب فنی نیست و به اولویت‌های هر جامعه بستگی دارد. برای خوانندهٔ مبتدی، نتیجهٔ عملی این است که «اثبات سهام است» یا «اثبات کار است» به‌تنهایی دربارهٔ کیفیت یک پروژه چیزی نمی‌گوید.

استیکینگ برای کاربر عادی یعنی چه و چه ریسکی دارد

استیکینگ (Staking) یعنی سپردن رمزارز در یک شبکهٔ اثبات سهام، یا واگذار کردن آن به یک اعتبارسنج، تا در فرایند اجماع مشارکت کند و در صورت کار درست، پاداش بگیرد. بیشتر کاربران عادی خودشان اعتبارسنج اجرا نمی‌کنند، چون در اتریوم این کار به ۳۲ ETH و اجرای سه نرم‌افزار جداگانه نیاز دارد ^[۲]؛ برای همین معمولاً از سرویس‌های واسطه یا صرافی‌ها استفاده می‌کنند. همین واسطه‌ها لایهٔ تازه‌ای از ریسک اضافه می‌کنند.

اسلشینگ؛ جریمه‌ای که واقعی است

«اسلشینگ» (slashing) اقدامی شدید است که اعتبارسنج را به‌اجبار از شبکه حذف می‌کند و بخشی از اتر سپرده‌شده‌اش را از بین می‌برد. سه تخلف به اسلشینگ منجر می‌شود: امضای دو بلوک متفاوت برای یک اسلات، رأیی که بلوک دیگری را «احاطه» می‌کند و در عمل تاریخچه را تغییر می‌دهد، و رأی دوگانه. برای اعتبارسنج ۳۲ اتری، فوراً ۰٫۰۰۷۸۱۲۵ اتر سوزانده می‌شود و یک دورهٔ حذف ۳۶ روزه آغاز می‌شود. «جریمهٔ همبستگی» برای اسلش تکی می‌تواند کمتر از ۰٫۱٪ سهم باشد، اما در اسلش گسترده، یعنی وقتی اعتبارسنج‌های زیادی هم‌زمان تخلف کنند، به ۱۰۰٪ سهم می‌رسد ^[۵].

نکتهٔ مهم برای کاربر عادی این است که اسلشینگ معمولاً نتیجهٔ خطای اپراتور اعتبارسنج است، نه کار شما. اگر دارایی‌تان را به سرویسی سپرده باشید که اعتبارسنج‌هایش را بد پیکربندی کرده، جریمه ممکن است به سهم شما هم برسد. و چون جریمهٔ گسترده با تعداد متخلفان هم‌زمان بزرگ‌تر می‌شود، تمرکز سپرده‌ها نزد یک اپراتور بزرگ، ریسک را بیشتر می‌کند.

ریسک‌های دیگر

• قفل شدن دارایی: بسته به شبکه و سرویس، ممکن است دارایی سپرده‌شده برای مدتی قابل برداشت نباشد و در آن مدت نتوانید به تغییر شرایط واکنش نشان دهید.
• ریسک پلتفرم: وقتی از طریق یک صرافی یا سرویس واسطه استیک می‌کنید، کلیدها در اختیار آن سرویس است. ورشکستگی، هک یا مسدود شدن حساب می‌تواند کل سپرده را درگیر کند؛ همان خطری که در نگهداری کل دارایی در کیف پول صرافی توضیح داده شده است.
• نوسان قیمت: پاداش به همان رمزارز پرداخت می‌شود. اگر ارزش آن رمزارز کاهش یابد، پاداش دریافتی ممکن است حتی کاهش ارزش اصل دارایی را جبران نکند.