ما هو إثبات الحصة (PoS) وكيف يعمل؟

على عكس قواعد البيانات التقليدية التي لها سلطة مركزية، تعد البلوكشين شبكات نظير إلى نظير، لا مركزية يمكن لأي شخص المشاركة فيها. نظام البلوكشين الكلاسيكي مبني على التشفير وهو سلسلة متتابعة من كتل البيانات المكتوبة واحدة تلو الأخرى. له خصائص أساسية معينة اعتمادًا على كيفية كتابتها في سلسلة البلوكشين.

لكي يعمل النظام، وبالنظر إلى أن عقد البلوكشين مستقلة عن بعضها البعض، يجب أن يكون لكل عقدة قواعد معينة (وموحدة في الوقت نفسه) وفقًا لها يتم التحقق من معاملات البلوكشين وكتابة الكتل في السلسلة. تسمى هذه المجموعة من القواعد بـ “خوارزمية الإجماع على البلوكشين”.

في هذه المقالة، سننظر في خوارزمية إثبات الحصة (PoS)، مزاياها وعيوبها، وكيف تختلف عن خوارزمية إثبات العمل الأخرى الشهيرة. في النهاية، ستتعرف على بعض مشاريع البلوكشين التي تعتمد على خوارزمية PoS.

ما هي خوارزمية إجماع إثبات الحصة (PoS) وكيف تعمل؟

إثبات الحصة (PoS) هو خوارزمية لإثبات حصة ملكية العملات الرقمية في الإجمالي العام. تعتبر خوارزمية إجماع PoS هي الثانية الأكثر شعبية في تنفيذ العملات المشفرة. كفكرة، تم اقتراح خوارزمية إثبات الحصة في عام 2011 في منتدى Bitcointalk، وقدمت عملة PeerCoin التنفيذ الأول للبروتوكول في عام 2012. تتطلب الخوارزمية من المشاركين في الشبكة – مالكي العملات المشفرة – الانضمام إلى مجموعات وتفويض حقوق تعدين عملاتهم إلى مشارك واحد، يشكل مجموعة من المشاركين لجميع وكلائهم. تُسمى هذه العقدة الشبكية بـ “العقدة”.

تم إنشاء نظام إثبات الحصة كبديل لإثبات العمل وسعى للتغلب على عيوبه مثل استهلاك الطاقة الهائل. يقلل هذا النظام من العمل الحسابي المطلوب للتحقق من المعاملات والكتل التي تؤمن دفتر الحسابات الموزع. تستبدل مقاربة PoS القدرة الحاسوبية بالحصص، حيث تحدد الشبكة قدرات التعدين الفردية. يعرض المالكون عملاتهم كضمان للتحقق من الكتل الجديدة ويصبحون “مدققين”. يقوم المدقق بعملية التحقق من صحة المعاملات والتأكد من صحة المعاملات في الكتلة. إذا تمت العملية بشكل صحيح، يضيفون الكتلة إلى البلوكشين ويتلقون مكافأة مقابل مساهمتهم. ومع ذلك، إذا قدم المدقق كتلة خاطئة عن عمد، يفقد بعضًا من أصوله كعقوبة.

في خوارزميات PoS، من الممكن توليد العدد الكامل من العملات مسبقًا، ويمكن إرسال هذه العملات بين أعضاء الشبكة. هناك العديد من تطبيقات آلية إجماع البلوكشين PoS، والتي يتم تقديمها في القائمة التالية:

إثبات الحصة المفوض (DPoS)

الفرق الرئيسي بين الخوارزمية ونظام إجماع دفتر الحسابات الموزع الكلاسيكي PoS هو محاولة التخلص من العيب الرئيسي للخوارزمية، أي خطر المركزية. في DPoS، يتم تفويض حق المدققين في الموافقة على معاملات العملات المشفرة لهم من قبل حاملي العملات، مع تصويت الحاملين لصالح مدقق محدد. يمكن لأي عضو في الشبكة يمتلك كمية معينة من العملات المشفرة أن يصبح مدققًا. لكن في أي وقت، يمكن سحب الأصوات لهذا المدقق لصالح مدقق آخر. من ناحية أخرى، يمكن للمدققين الرئيسيين شراء العملات عمدًا وجمعها معًا لتحقيق أكبر قدر ممكن من المال.

إثبات الحصة المؤجر (LPoS)

يتضمن هذا النوع من PoS إثبات الحصة المستأجرة. هو تجمع للمشاركين في الشبكة الذين يمتلكون بعض العملات المشفرة، والذين يؤجرونها للمشاركين الذين لديهم عدد كبير من العملات المشفرة، مكونين عقدة. بفضل العملات المشفرة المؤجرة، يتمكن المشاركون في الشبكة من الحصول على حصتهم من العملات المشفرة من عقدة التعدين، وإلا فإن فرصة الحصول على المكافأة تكون ضئيلة نظرًا لصغر حصتهم في إجمالي سوق تلك العملة المشفرة.

تسمى عملية تعدين العملات المشفرة بناءً على إجماع PoS بالتزوير. وتتكون من إنشاء العقدة الرئيسية التي تعمل على جهاز كمبيوتر مخصص، عادةً ما يكون متصلًا دائمًا بالإنترنت. يعمل الكمبيوتر المخصص دائمًا على محفظة العملات المشفرة بحد أدنى من العملات المشفرة. يمكن أن تحقق عمل العقدة الرئيسية أرباحًا كبيرة فقط إذا كانت العمليات تتم بعملات مشفرة غير مشهورة، والتي تكون قيمتها غير ذات شأن. إذا زادت قيمتها، يمكن أن تصبح مالكًا لعدد كبير وتتلقى مدفوعات منتظمة على العقدة الرئيسية.

مزايا وعيوب خوارزمية إثبات الحصة

مع تطور تكنولوجيا التشفير، ظهرت خوارزميات إجماع مختلفة، حيث يجب أن يكون كل خوارزمية جديدة أفضل من السابقة لتمكين تطوير شبكات البلوكشين. يعتبر إثبات الحصة واحدًا من أكثر آليات الإجماع شيوعًا اليوم، وله مزايا وعيوب.

مزايا وعيوب خوارزمية إثبات الحصة

يتمتع هذا النوع من خوارزمية الإجماع بعدد من المزايا المثيرة للإعجاب.

1. الملاءمة البيئية

الاستدامة في تكنولوجيا التشفير هي قضية حادة بسبب الاستهلاك العالي للطاقة سواء لتعدين العملات الجديدة أو للعمليات الهامة الأخرى للحفاظ على أنظمة البلوكشين، بما في ذلك خوارزميات الإجماع المختلفة، إحداها هي PoS. على عكس أنواع الخوارزميات الأخرى، فإن PoS هي خوارزمية كفاءة في استهلاك الطاقة ولا تتطلب استهلاكًا عاليًا بفضل تحسين النماذج الرياضية التي يعتمد عليها هذا النظام. هذا يجعل من الممكن تقليل استهلاك الطاقة وتقليل مستوى الضرر للبيئة مرات عديدة في عملية التعدين.

2. مستوى أمان عالٍ

الهجوم بنسبة 51% هو هجوم على شبكة البلوكشين. يتكون من شخص واحد، أو مجموعة، أو منظمة تتحكم في جزء كبير من معدل الهاش (قوة التجزئة). في هذه الحالة، سيكون لدى المتسللين القدرة على تمكين المهاجمين من إعادة ترتيب أو حذف المعاملات. على سبيل المثال، يمكن حذف معاملة تمكن المتسللين من استخدام العملة المشفرة عدة مرات (معاملة مزدوجة). يمكن للمتسللين منع تأكيد المعاملات أو التعدين من قبل المعدنين الآخرين، مما قد يؤدي إلى فشل الشبكة.

في حالة خوارزمية PoS، لتنفيذ “هجوم 51%”، سيكون من الضروري السيطرة على أكثر من نصف الشبكة بأكملها، وهو مبلغ ضخم من المال، وحتى إذا جمع المهاجمون هذا المبلغ، فإن الهجوم سيصبح غير مجدي من الناحية المالية.

3. عمولات منخفضة

كقاعدة عامة، يصبح مقدار العمولات عقبة أمام المعدنين. يعتبر التعدين باستخدام أنظمة إثبات الحصة (PoS) إلى حد ما الخيار الأمثل للعديد من الخبراء الذين يقومون بتعدين كتل جديدة في شبكة دفتر الحسابات الموزع. السرعة العالية للتحقق من المعاملات، العمولات المنخفضة، وسهولة العمل مع النظام تسمح بتحقيق نتائج عالية في تعدين الكتل الجديدة في شبكة البلوكشين. مقارنة بنظام إجماع إثبات العمل (PoW)، يوفر PoS رسومًا منخفضة جدًا لتعدين الكتل الجديدة، التي لا تزال تعتمد على شبكة البلوكشين.

مزايا وعيوب خوارزمية إثبات الحصة

الآن دعونا نتحدث عن عيوب هذه الخوارزمية.

1. مستوى عالٍ من المركزية

غالبًا ما يكون المال محتجزًا من قبل عدد محدود من الأشخاص. على سبيل المثال، في البداية، من الصعب اختيار سعر لعرض العملة الأولي (ICO) الذي سيجلب أكبر عدد من المشترين مع الحفاظ على حجم كبير بعيدًا عن أيدي شخص واحد. عندما تتراكم العملات، تحصل العقد على الكثير من القدرة الحاسوبية على الشبكة. يمكن لأصحاب الكميات الكبيرة التصويت على القرارات المستقبلية لتطور الشبكة (في NEO، إلخ). هذا يؤثر سلبًا على مصداقية هذا النوع من آلية الإجماع من وجهة نظر العديد من المعدنين.

2- مشكلة “لا شيء على المحك”

تضمن قوانين الفيزياء صحة إثبات العمل للمشاركين. لا يمكنهم “إلغاء” الوحدة واستعادة الكهرباء إذا تم اتهامهم. هذه عقوبة مادية – لقد أضاعوا الكهرباء ولم يحققوا ربحًا. في إثبات الحصة، العقوبة موجودة فقط داخل النظام: يفقد اللاعب غير النزيه ودائعه المجمدة. بمجرد سحب المستخدمين لودائعهم، يصبحون محصنين. هذا هو “لا شيء على المحك” – تهديد المهاجم بإنشاء انقسام في العملة عن طريق سحب أمواله.

3. القيود

للمشاركة في الشبكة كمدقق، يجب عليك شراء عملة مشفرة، وللقيام بذلك، يجب أن تنفق المال النقدي – أي يجب أن تستثمر في هذا العمل بأي طريقة. في بعض الأحيان، يمكن أن تكون متطلبات الشبكة عالية، مما لا يستطيع الجميع تحمله. من ناحية أخرى، كلما ارتفع معدل المدقق، زادت فرصة اختياره للتحقق من كتلة المعاملات. لكن هناك فرصة في كل حالة: بعض الكتل لا يتم التحقق منها من قبل شخص واحد، ولكن مرة واحدة، على سبيل المثال، من قبل مجموعة. يقوم المدققون الرئيسيون بشراء العملات عمدًا وجمعها معًا لتحقيق أكبر قدر ممكن من المال.

كيف يختلف إثبات الحصة عن إثبات العمل؟

إثبات العمل هو إجماع يتطلب حل مسائل رياضية معقدة. لذلك، يُجبر المعدنون على استخدام معدات قوية جدًا تستهلك الكثير من الطاقة. يعمل إثبات الحصة بشكل مختلف. يحدث التعدين عن طريق قفل بعض العملات في المحفظة كضمان. كلما زاد عددها، زادت فرصك في أن تصبح مدققًا للمعاملات، والانضمام إلى الكتلة في الشبكة، والحصول على المكافأة. لكن هناك اختلافات أخرى بين الآليتين.

ميزات إجماع إثبات العمل (PoW)

المهمة الرئيسية للمعدن هي حل مسائل رياضية معقدة، والتي ينتج عنها توليد تجزئات جديدة للكتل التي سيتم الانضمام إليها. يتم تشكيلها بناءً على تجزئة الكتلة السابقة، وبالتالي التحقق من صحة السلسلة بأكملها. من يحل المشكلة بشكل أسرع يحصل على مكافأة على شكل عملة مشفرة.

تعاني البلوكشينات التي تعتمد على هذا الإجماع من ثغرة خطيرة. إذا ظهر معدن بقوة تجزئة أكبر من 50% من إجمالي قوة الشبكة في دفتر الحسابات الموزع، يمكنه السيطرة على البلوكشين. هذا هو الهجوم بنسبة 51% المذكور أعلاه.

عندما يتم استخدام إجماع “إثبات العمل”، يتلقى المعدنون دخلًا من الانضمام إلى كتل جديدة. كما يتم دفع جزء من العمولة التي يتم تحصيلها من المستخدمين عند إجراء معاملة داخل المنصة.

ميزات إجماع إثبات الحصة (PoS)

عند استخدام “إثبات الملكية”، تعمل العقد الشبكية كمدققين. المال في حسابهم هو الضمان وضامن لوجود المدقق في الشبكة وصحة عقدته.

أولاً، العقدة التي تحتفظ بالمزيد من العملات يمكنها إرفاق كتلة والتحقق من المعاملة. يتم قفل العملات في محفظة المستخدم حتى يتم التوصل إلى إجماع بين الكتل. العملية بأكملها تلقائية. يتم دفع أجر للمدقق على هذا النشاط.

ثانيًا، مع إجماع PoS، يبقى خطر “الهجوم بنسبة 51%”. ولكن لتحقيق ذلك، يجب أن تمتلك العقدة “المارقة” ما لا يقل عن 51% من جميع العملات المتداولة. أي أنه لا جدوى من القيام بذلك. سيرتفع السعر إذا أراد شخص ما شراء هذا العدد الكبير من الرموز. وإذا تم إعادة تعيين المبلغ، فسينهار.

ثالثًا، يتم دفع المكافآت داخل النظام على إجماع PoS مقابل الصفقات التي تم التحقق منها في الشبكة. التحقق أسرع، وتعمل الشبكة بكفاءة أكبر من نظيراتها في إجماع “إثبات العمل”.

إثبات الحصة الخاص بإيثريوم الانتقال من خوارزمية إثبات العمل كان واحدًا من أهم الأحداث في عالم العملات المشفرة في السنوات الأخيرة.

بلوكتشينات معروفة باستخدام آلية إجماع إثبات الحصة

تستخدم معظم بلوكتشينات ما بعد إيثريوم آليات إجماع إثبات الحصة. كقاعدة عامة، يتم تعديل كل آلية حسب احتياجات الشبكة. سنلقي نظرة عليها بمزيد من التفصيل أدناه. إيثريوم نفسها قد انتقلت الآن إلى آليات إجماع إثبات الحصة من خلال تحديث إيثريوم 2.0.

1. إيثريوم

إيثريوم هي منصة عالمية للعقود الذكية يمكن استخدامها لتشغيل التطبيقات اللامركزية. قيمتها الرئيسية ليست في عملتها الأصلية إيثر (ETH) ولكن في الفرص التي توفرها آلة EVM الافتراضية.

كانت خوارزمية PoW التي كانت تعمل بها إيثر تتطلب الحل المستمر لمسائل رياضية معقدة. للقيام بذلك، أنشأ المعدنون مزارع ضخمة بمعدات حاسوبية قوية تستهلك غيغاوات من الكهرباء. بعد الانتقال إلى PoS، يكفي وجود المال في محفظة إيثريوم متصلة بالإنترنت للتحقق من المعاملات. لا تحتاج إلى استخدام مزارع التعدين، مما وفر الطاقة بكمية تستهلكها دولة بأكملها.

2. Polkadot

بولكادوت هو بروتوكول شبكة يعتمد على خوارزمية إجماع PoS يسمح بنقل أي بيانات (وليس فقط الرموز) بين البلوكشينات. هذا يعني أن الشبكة هي بيئة تطبيقات متعددة السلاسل، حيث تكون أشياء مثل السجلات المشتركة والحسابات المشتركة ممكنة. لنقم بتبسيط الأمر قليلاً: في شبكة إيثريوم، يتم توزيع السجلات فقط بين المستخدمين داخل الشبكة المحددة (السلسلة). بالمقابل، في بولكادوت، يتم تخزين المعلومات على الأجهزة التي تعمل على جميع الشبكات المدمجة في هذا البروتوكول.

3. Avalanche

أفالانش (AVAX) هي منصة عقود ذكية مبتكرة من الطبقة الأولى تم إنشاؤها بواسطة Ava Labs. إنها بلوكشين عالمي يركز على اللامركزية والأمان وقابلية التوسع مع تقليل التكاليف وتوفير معاملات عالية السرعة.

تتألف شبكة أفالانش من ثلاث بلوكشينات منفصلة: X-Chain، C-Chain، وP-Chain. لكل سلسلة هدف منفصل، وهو يختلف جذريًا عن النهج المستخدم بواسطة بيتكوين (BTC) وإيثريوم (ETH)، حيث تقوم جميع العقد بفحص جميع المعاملات. يوفر هذا الفصل في المهام الحاسوبية ناتجًا أعلى لأفالانش دون التضحية باللامركزية.

4. Solana

سولانا هو نظام تشفير مبتكر مصمم لدعم التطبيقات اللامركزية القابلة للتوسع (DApps). واحدة من الميزات الرئيسية التي تميز سولانا هي نظام إجماع إثبات الحصة (PoS)، الذي تدعمه برج الإجماع. إنه نوع من نظام التحمل البيزنطي العملي (PBFT)، ويسمح للشبكات الموزعة بالوصول إلى إجماع رغم الهجمات من العقد الخبيثة.

يستخدم برج الإجماع هذه الساعة المتزامنة لتقليل القوة الحسابية اللازمة للتحقق من المعاملات لأنه لم يعد بحاجة إلى حساب الطوابع الزمنية للمعاملات السابقة. يساعد هذا سولانا في تحقيق ناتج يفوق معظم المنافسين.

5. Cardano

كاردانو هي منصة دفتر أستاذ موزع مفتوحة المصدر ولامركزية تعتمد على إثبات الحصة. واحدة من أكثر البلوكشينات استقرارًا وموثوقية وتم التحقق منها رياضيًا في عصرنا – أكثر من خمس سنوات من العمل دون انقطاع. تم إنشاء كاردانو لتنفيذ مهام مماثلة – مثل إطلاق العقود الذكية وإنشاء التطبيقات اللامركزية. على وجه الخصوص، يأخذ تطوير واستخدام بروتوكول إثبات الحصة (PoS) عقود كاردانو الذكية إلى المستوى التالي، مما يوفر ناتجًا عاليًا وسرعات معاملات عالية ويجعل التطبيقات اللامركزية متاحة للجميع، فضلاً عن حل مشكلة التشغيل البيني مع بقية سلسلة الكتل.

الخاتمة

لقد خلق تطور تقنيات دفاتر الحسابات الموزعة نظامًا بيئيًا كاملاً من اتجاهات التشفير المترابطة، كل منها يتطور بمعدل لا يصدق. تسهم خوارزميات إجماع PoS وPoW، كونهما من الأكثر شيوعًا اليوم، في التطوير المنهجي لعملية التعدين، وستسهم بلا شك بشكل كبير في إنشاء وتطوير أنظمة إجماع جديدة وأكثر تقدمًا في المستقبل، والتي ستنقل التكنولوجيا الرقمية إلى مستوى جديد تمامًا.