به‌اختصار
- الگوریتم‌های اثبات کار (PoW) و اثبات سهام (PoS) دو رویکرد اصلی اجماع در بلاکچین هستند که هر کدام با روشی متفاوت به امنیت شبکه و تأیید تراکنش‌ها می‌پردازند.
- بحث اصلی بر مصرف بالای انرژی در PoW در مقابل احتمال تمرکز ثروت و اتکا به مدل‌های اعتماد تاریخی در PoS متمرکز است.
- حامیان PoW بر تمرکززدایی و امنیت قوی آن که از طریق تلاش محاسباتی حاصل می‌شود، تأکید دارند، در حالی که طرفداران PoS به بهره‌وری انرژی و توزیع عادلانه‌تر پاداش اشاره می‌کنند.
- هر دو الگوریتم شامل استدلال‌های پیچیده‌ای در مورد عدالت و تمرکززدایی هستند که تحت تأثیر سرمایه، دسترسی به سخت‌افزار و عوامل خارجی قرار دارند.
- مدل‌های اجماع ترکیبی برای بهره‌گیری از نقاط قوت هر دو PoW و PoS در حال بررسی هستند.
درک سازوکارهای اجماع بلاکچین
در دنیای غیرمتمرکز بلاکچین، الگوریتم اجماع، ستون فقراتی است که مشارکت‌کنندگان شبکه بر سر اعتبار تراکنش‌ها و وضعیت کلی دفتر کل به توافق می‌رسند. این توافق برای ایجاد اعتماد در محیط‌هایی که فاقد یک مرجع مرکزی هستند، حیاتی است. برای ارزهای دیجیتال که به عنوان سیستم‌های پرداخت دیجیتال عمل می‌کنند، این الگوریتم‌ها برای جلوگیری از فعالیت‌های کلاهبردارانه مانند حملات خرج دوگانه ضروری هستند. این الگوریتم‌ها رمزنگاری را با انگیزه‌های اقتصادی ادغام می‌کنند تا شبکه‌ای امن و کارآمد ایجاد نمایند.
ریشه‌های ارزهای دیجیتال شاهد پذیرش الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) توسط بیت‌کوین (BTC) و بسیاری از پروژه‌های اولیه بلاکچین بود. PoW به ماینرها نیاز دارد تا قدرت محاسباتی قابل توجه و برق را برای حل معماهای پیچیده رمزنگاری اختصاص دهند. حل‌کننده موفق، حق اضافه کردن بلوک بعدی تراکنش‌ها به بلاکچین را به دست می‌آورد و پاداش کوین‌های تازه ضرب‌شده را دریافت می‌کند. این سیستم تحت اصل اجماع ناکاموتو کار می‌کند، که در آن طولانی‌ترین زنجیره بلوک به عنوان رکورد معتبر تراکنش‌ها در نظر گرفته می‌شود.
اثبات سهام (PoS) به عنوان یک جایگزین ظهور کرد و اولین بار در سال ۲۰۱۳ توسط Peercoin معرفی شد. در سیستم‌های PoS، امنیت شبکه توسط مشارکت‌کنندگانی به نام اعتبارسنج (validator) حفظ می‌شود که بخشی از ارز دیجیتال بومی شبکه را به عنوان سهام خود قفل می‌کنند. احتمال انتخاب یک اعتبارسنج برای پیشنهاد و اعتبارسنجی بلوک‌های جدید معمولاً متناسب با میزان مقدار سهام قفل شده آنها است و از ارزش اقتصادی توکن‌های استیک شده برای امنیت بهره می‌برد.
اتریوم (ETH) که در ابتدا از PoW استفاده می‌کرد، مهاجرت قابل توجهی به PoS را آغاز کرده است که توجه زیادی را به این مدل جلب کرده است. پروژه‌های دیگر مانند کاردانو (ADA)، پس از ارزیابی دقیق مکانیزم‌های اجماع مختلف، از ابتدا با PoS طراحی شده‌اند. در مقابل، جوامع حامی شبکه‌هایی مانند بیت‌کوین و مونرو (XMR) همچنان به شدت از پارادایم استخراج PoW حمایت می‌کنند.
PoW: امنیت از طریق هزینه‌کرد انرژی
اصل اساسی PoW این است که ایجاد بلوک باید از نظر محاسباتی دشوار باشد و تلاش مورد نیاز مستقیماً با مصرف انرژی مرتبط است. اساساً، امنیت بیت‌کوین توسط هزینه‌کرد انرژی پشتیبانی می‌شود. در مقابل، PoS امنیت خود را بر پایه سهام اقتصادی که توسط اعتبارسنج‌ها نگهداری می‌شود، بنا نهاده است، که در آن هزینه انباشت سهام اکثریت به طور نظری از بازیگران مخرب جلوگیری می‌کند.
در حالی که شبکه‌های PoW نیز همبستگی قوی بین ارزش اقتصادی و امنیت را نشان می‌دهند – زیرا ارزش‌گذاری بالاتر کوین‌ها، استخراج بیشتری را تشویق می‌کند – انرژی مصرفی عمدتاً از سطح عملکرد مستقیم یا فعالیت شبکه جدا است. بسیاری از ناظران و حامیان PoS این جدایی را یکی از محدودیت‌های اصلی PoW می‌دانند.
تأثیر زیست‌محیطی: مصرف انرژی PoW
مصرف قابل توجه انرژی بلاکچین‌های اثبات کار، موضوعی مداوم از بحث و نگرانی بوده است. آگلوس کیایاس، دانشمند ارشد IOHK، هزینه‌کرد انرژی بلاکچین بیت‌کوین را دلیل اصلی توسعه کاردانو با استفاده از PoS عنوان کرد و هدف آن را امنیت شبکه مشابه با تقاضای انرژی کمتر عنوان کرد.
تخمین‌ها نشان می‌دهد که مصرف سالانه برق بیت‌کوین در حد دهها تراوات-ساعت است که با مصرف انرژی برخی کشورهای کوچک اروپایی رقابت می‌کند. اگرچه این مقدار درصد کمی از مصرف جهانی انرژی را تشکیل می‌دهد، اما پیامدهای زیست‌محیطی آن قابل توجه است. با این حال، روایت پیرامون مصرف انرژی بیت‌کوین پیچیده است. گزارش‌های مختلف نشان می‌دهد که بخش قابل توجهی از استخراج بیت‌کوین با منابع انرژی تجدیدپذیر تأمین می‌شود. طرفداران PoW اغلب استدلال می‌کنند که انرژی سرمایه‌گذاری شده در استخراج تلف نمی‌شود، بلکه برای حفظ انعطاف‌پذیری و تمرکززدایی سازوکار اجماع ضروری است.
“PoW واقعاً برای محیط زیست نامطلوب است. با این حال، باید در نظر داشت که این اولین و ساده‌ترین سیستم اجماع پیشنهادی است. قطعاً راه‌هایی برای بهبود PoW در آینده وجود دارد.”
در حالی که سیستم‌های اثبات سهام (PoS) نیز هزینه‌های انرژی مربوط به فرآیندهای نمایندگی (delegation) خود را متحمل می‌شوند، اما آنها به طور گسترده‌ای به عنوان سیستم‌های بسیار کارآمدتر از PoW شناخته می‌شوند. با این حال، منتقدان معتقدند که PoS ممکن است برای دستیابی به این کارایی، جنبه‌های حیاتی دیگر را به خطر بیندازد.
اعتماد، تاریخچه و PoS در مقابل PoW
یک انتقاد قابل توجه که به سیستم‌های صرف اثبات سهام وارد می‌شود، مربوط به پتانسیل برگشت‌پذیری تاریخی است. این استدلال که توسط ریاضی‌دانانی مانند اندرو پولسترا از Blockstream نیز تکرار شده است، بیان می‌کند که اعتبار یک سهام به سهام قبلی بستگی دارد و یک زنجیره وابستگی ایجاد می‌کند که در نهایت بر اساس یک مبنای دلخواه استوار است.
پولسترا توضیح داد:
“از آنجایی که زمان جهانی وجود ندارد (و برای کاربران جدید، تاریخچه جهانی وجود ندارد)، هیچ راهی برای تمایز قائل شدن بین کاربرانی که در حال حاضر ارز را در اختیار دارند و کاربرانی که قبلاً ارز را در اختیار داشتند، وجود ندارد.”
در مقابل، تاریخچه اثبات کار به صورت ریاضی قابل تأیید است و تنها با بازسازی کل تاریخچه استخراج قابل جعل است. در حالی که طرفداران PoS ممکن است استدلال کنند که تاریخچه فوری امن است و تغییر بلوک‌های قدیمی با خاطرات شرکت‌کنندگان در تضاد خواهد بود، پولسترا معتقد است این امر مدل اعتماد را تغییر می‌دهد. این از اتکا به کار قابل تأیید بیت‌کوین به سیستمی که به همتایان همیشه آنلاین متکی است، منتقل می‌شود، که او معتقد است بیشتر در معرض فشارهای خارجی، مداخلات قانونی و حملات شبکه قرار دارد و در نتیجه تمرکززدایی و مقاومت در برابر سانسور را کاهش می‌دهد.
طرفداران PoS به طور کلی می‌پذیرند که درجاتی از هماهنگی اجتماعی خارج از زنجیره برای امنیت شبکه ضروری است، اما معتقدند که سیستم‌های PoW نیز در نهایت به اجماع اجتماعی متکی هستند. این واگرایی فلسفی به این بستگی دارد که آیا مبادله کاهش مصرف انرژی از طریق اجماع اجتماعی قابل قبول تلقی می‌شود یا خیر.
برابری اقتصادی: اکتساب سهام در مقابل اکتساب کار
مفهوم برابری اقتصادی به عنوان یک نقطه اختلاف مرکزی در بحث‌های پیرامون PoW و PoS تلقی می‌شود. هر دو مدل اجماع تلاش می‌کنند تا مسائلی چون دسترسی نابرابر به شبکه و افزایش نابرابری ثروت را که با اصل تمرکززدایی همسو است، کاهش دهند.
یک انتقاد رایج به PoS، تمایل آن به تداوم پویایی ثروتمندتر شدن ثروتمندان است که ناشی از ساختار پاداش مبتنی بر مالکیت سرمایه آن است. با این حال، نمایندگان بنیاد اتریوم استدلال متقابلی را ارائه کرده‌اند، مبنی بر اینکه:
“در هر دو مبنا، مالکیت یک دارایی امکان کسب سود از آن دارایی را فراهم می‌کند. تفاوت بین این دو این است که در PoS، نگاشت سرمایه به سود بسیار مستقیم‌تر و عادلانه‌تر است (یعنی خرید توکن، قفل کردن توکن، انجام وظایف، کسب X). در حالی که در PoW، نگاشت سرمایه به سود به شدت به عوامل خارج از پروتکل وابسته است.”
آگگلوس کیایاس از کاردانو تأکید کرد که PoS به تمام واحدهای سرمایه به طور مساوی رسیدگی می‌کند، صرف نظر از ثروت مالک. او توضیح داد:
“اگر سیستم‌های اثبات کار را نگاه کنید، نمی‌توانند یک نسخه کاملاً برابرانگاشته [از اجماع] به شما بدهند […]. در حالی که در یک سیستم اثبات سهام، از نظر تئوری، می‌توانید وضعیتی داشته باشید که یک دلار در جیب فرد فقیر، قدرتی برابر با دلاری در جیب فرد ثروتمند داشته باشد.”
مدیرعامل Equilibrium، پروژه‌ای مبتنی بر EOS، موافق است و استدلال می‌کند که استیک کردن توکن‌های بسیار قابل تعویض (fungible)، که در بازار آزاد در دسترس هستند، به طور ذاتی موانع یا نابرابری ایجاد نمی‌کند. آنها معتقدند که اتکا به استخراج بر عوامل خارج از پروتکل – مانند تخفیف عمده‌فروشی برای سخت‌افزار یا دسترسی زودهنگام به فناوری‌های جدید – نابرابری ذاتی را در سیستم‌های PoW معرفی می‌کند.
در مقابل، آلخاندرو د لا توره، معاون Poolin، یک استخر استخراج برجسته بیت‌کوین، استدلال می‌کند که این مزایای خارج از پروتکل دقیقاً همان چیزی است که PoW را به یک سیستم عادلانه‌تر تبدیل می‌کند. او بیان کرد:
“به نظر من، امکان ایجاد یک تراشه جدید، سرعت بخشیدن به سیستم عامل یک ریگ استخراج، یا به طور خلاصه هر کشف دیگری که به شما در استخراج PoW مزیت می‌بخشد، اساساً دلیل منصفانه بودن پروتکل ‘کریپتو-اقتصادی’ PoW است. […]. PoS فقط به داشتن دارایی اصلی متکی است؛ و هرچه بیشتر داشته باشید، بیشتر به دست می‌آورید. هیچ راه دیگری برای بهبود وضعیت خود در استخراج PoS وجود ندارد، مگر البته با خرید بیشتر دارایی استیک شده زیربنایی.”
برابری فرصت در اجماع
پروفسور کمپبل آر. هاروی از دانشگاه دوک، بحث نابرابری ثروت را از منظر فرصت اقتصادی بررسی می‌کند. او مشاهده می‌کند که در حالی که PoS با پدیده ثروتمندتر شدن ثروتمندان انتقاد می‌شود، PoW بیشتر شبیه یک کسب و کار عمل می‌کند که در آن ماینرها، اگرچه لزوماً نیازی به مالکیت دارایی زیربنایی ندارند، اما ریسک‌های عملیاتی قابل توجهی را متحمل می‌شوند.
هاروی توضیح داد:
“فکر نمی‌کنم استخراج مدرن عامل مهمی برای توزیع ثروت باشد. در واقع، مقدار زیادی از استخراج منسوخ می‌شود نه به دلیل سن، بلکه به دلیل نوسانات در قیمت‌های BTC.”
وی همچنین مزایایی مانند تخفیف‌های عمده‌فروشی را معمولی در مقیاس اقتصادی در هر صنعتی توصیف کرد، که مختص استخراج PoW نیست. هاروی پیشنهاد می‌کند که نابرابری ثروت نتیجه طبیعی سیستم‌های بازار آزاد است و از تفاوت در مهارت‌ها و شانس ناشی می‌شود.
ظرافت‌های استخراج و توزیع اولیه
کریستی لی-مینهان، مدیر ارشد سابق فناوری Genesis Mining و خالق ProgPow، معتقد است که بسیاری از نگرانی‌ها در مورد برابری در PoW به طور خاص به استخراج ASIC مربوط می‌شود. هنگام استفاده از سخت‌افزار مصرفی مانند CPU و GPU، استخراج به دلیل زنجیره‌های تأمین موجود و گسترده، قابل دسترس‌تر می‌شود.
مینهان توضیح داد:
“CPUها و GPUها دارای زنجیره‌های تأمین موجودی هستند که روزانه و در سراسر جهان برای صدها هزار نفر توزیع می‌شوند. بنابراین، وقتی یک الگوریتم اثبات کار می‌سازید که از آن سخت‌افزار استفاده می‌کند، شما از آن زنجیره تأمین و کانال توزیع بهره می‌برید، به جای اینکه کانال خود را بسازید و ابداع کنید.”
وی بر اهمیت توانمندسازی قابلیت‌های درآمدی برابر برای همه شرکت‌کنندگان از طریق الگوریتم‌های PoW با طراحی خوب تأکید کرد و به ماینرها اجازه داد تا به طور منصفانه بر هزینه‌های سرمایه‌ای (CapEx) رقابت کنند. در حالی که نهادهای بزرگ می‌توانند با مقیاس با ASICs به کاهش قابل توجه CapEx دست یابند، شرکت‌کنندگان کوچکتر می‌توانند راحت‌تر GPU و سخت‌افزار مصرفی را تهیه کنند.
مینهان از نقش ماینرهای GPU، به ویژه در مراحل اولیه چرخه عمر شبکه، حمایت می‌کند. او استدلال کرد که افراد بیشتر تمایل دارند قدرت محاسباتی موجود خود را مشارکت دهند تا اینکه دارایی‌های دیجیتال اثبات نشده را با پول فیات خریداری کنند. توزیع اولیه ارزهای دیجیتال پیشگام مانند بیت‌کوین و اتریوم به طور قابل توجهی توسط استخراج PoW تسهیل شد.
اولین بلوک بیت‌کوین در ژانویه ۲۰۰۹، بیش از ۱۷ ماه قبل از اولین تراکنش واقعی (خرید پیتزای معروف) اتفاق افتاد و نقطه‌ای را مشخص کرد که BTC شروع به کسب ارزش فیات کرد. اتریوم مفهوم دارایی‌های دیجیتال را از طریق عرضه اولیه سکه (ICOs) در سال ۲۰۱۳ بیشتر تأیید کرد.
مینهان پیشنهاد می‌کند که چنین توزیع‌های اولیه‌ای در یک محیط صرفاً استیکینگ بسیار چالش‌برانگیزتر بود. او معتقد است که انتقال به استیکینگ تنها زمانی امکان‌پذیر می‌شود که شبکه بالغ و پایدار شده باشد. یوکوم-پیات همچنین بر عملکرد PoW به عنوان منبعی با کیفیت بالا از آنتروپی برای توزیع عادلانه توکن تأکید کرد، اصلی که توسط Peercoin نیز برای توزیع اولیه خود استفاده شد.
جمع‌بندی
بحث پیرامون برابری اقتصادی بین اثبات سهام (PoS) و اثبات کار (PoW) ممکن است به درستی موضوع را قاب‌بندی نکند، همانطور که پروفسور هاروی پیشنهاد کرد. نتیجه‌گیری قطعی مبنی بر اینکه کدام سیستم ثروت را بیشتر متمرکز می‌کند، دشوار است. در سیستم‌های PoW، ماینرها می‌توانند مزایایی کسب کنند اما همچنین با ریسک از دست دادن کل سرمایه‌گذاری خود روبرو هستند، سناریویی که معمولاً در PoS وجود ندارد.
یوکوم-پیات، که پروژه‌اش Decred از یک مدل ترکیبی استفاده می‌کند، بیان کرد که PoS خالص تفاوت قابل توجهی با PoW خالص دارد. او معتقد است که ترکیب هر دو به Decred اجازه می‌دهد تا از نقاط قوت نسبی خود بهره‌مند شود: PoW برای اطمینان از مهر زمانی و تغییر ناپذیری، و PoS برای همسو کردن انگیزه‌ها در حاکمیت.
وی همچنین خاطرنشان کرد که منافع ماینرها ممکن است به اندازه منافع استیکرها با اهداف بلندمدت یک ارز دیجیتال همسو نباشد و به طور بالقوه منجر به کمبودهایی در حاکمیت شود. رویکرد ترکیبی Decred نشان می‌دهد که نگاه کردن به PoS و PoW به عنوان نیروهای کاملاً مخالف ممکن است نتیجه‌بخش نباشد، زیرا ادغام آنها می‌تواند ضعف‌های فردی آنها را کاهش دهد.
⚡ takeover اخیر و بحث‌برانگیز Steem، که منجر به راه‌اندازی شبکه Hive شد، اصل این را که کسانی که توکن‌ها را کنترل می‌کنند، در واقع مالک شبکه هستند، برجسته کرد. این امر نقش حیاتی حاکمیت را در اکوسیستم‌های بلاکچین نشان می‌دهد.