اثبات زمان با اثبات سهام چگونه محاسبه میشود؟

بلاک‌چین استفاده می‌کند. الگوریتم‌های اجماع در بلاک چین نقش مهمی در انتخاب افرادی که تراکنش‌های شبکه را تأیید می‌کنند، دارند. برخی از این الگوریتم‌های اجماع شامل گواهی اثبات کار (PoW)، تحمل خطای بیزانس (PBFT)، گواهی اثبات سهام (PoS)، گواهی اثبات سوزاندن (PoB)، گواهی اثبات سهام نمایندگی (DPoS)، گواهی اثبات ظرفیت (PoC) و گواهی اثبات ذخیره‌سازی (Proof of Storage) هستند که هرکدام ویژگی‌ها و عملکردهای متفاوتی دارند.

در این مقاله، به معرفی مختصر این دو الگوریتم اثبات سهام و اثبات زمان می‌پردازیم و سپس آنها را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم. الگوریتم‌های اجماع نقش مهمی در تأمین امنیت و کارایی بلاک چین دارند، بنابراین درک درست از آنها برای هر فردی که به بلاک چین علاقه‌مند است، حائز اهمیت است.

اعتبارسنج‌ها در بلاک‌چین، به عنوان افرادی که تراکنش‌های معتبر و دقیق را تأیید می‌کنند، پاداش‌هایی را به صورت ارزهای دیجیتال دریافت می‌کنند. در عین حال، عوامل مخرب بر اساس نوع پروتکل اجماع، جریمه‌هایی را پرداخت می‌کنند. به عنوان مثال، در شبکه‌های اثبات کار (PoW)، مانند بیت‌کوین، اعتبارسنج‌ها باید با استفاده از سخت‌افزارهای گران‌قیمت، انرژی خود را برای تأیید تراکنش‌ها صرف کنند و در صورت موفقیت، می‌توانند توکن‌های جدیدی را به دست آورند. در صورتی که به منظور خرابکاری عمل کنند، هیچ پاداشی دریافت نمی‌کنند. علاوه بر این، ضرر ناشی از انرژی هدر رفته برای انجام تراکنش‌های نادرست یا تقلبی به وقوع می‌پیوندد.

اما اثبات سهام (Proof of Stake) یک مکانیزم دیگر است که در برخی بلاک‌چین‌ها استفاده می‌شود

در این روش، نه انرژی و سخت‌افزار قدرت محاسباتی، بلکه میزان سهام (تعداد واحدهای ارز دیجیتالی) موجود در دست اعتبارسنج‌ها تعیین کننده وزن و قدرت آنها در فرآیند اجماع است. به عبارت دیگر، افراد با سهام بیشتر در شبکه، احتمال بیشتری برای انتخاب بلاک‌ها و دریافت پاداش دارند. این روش کارآمدی است که هزینه انرژی کمتری نیاز دارد و می‌تواند سرعت و قابلیت مقیاس‌پذیری بلاک‌چین را افزایش دهد.

برای بهتر درک کردن تفاوت بین اثبات زمان و اثبات سهام، باید ابتدا با مفهوم اثبات سهام و ویژگی‌های آن آشنا شویم. الگوریتم اجماع اثبات سهام (Proof of Stake – PoS) به وسیله کاربرانی که توکن‌های خود را در یک قرارداد هوشمند به عنوان وثیقه قفل می‌کنند، عمل می‌کند. در این سیستم، با انتخاب یک اعتبارسنج (معمولاً نامیده می‌شود ماینرها یا گره‌ها)، بلوک‌های تراکنش‌ها پردازش می‌شوند. اعتباردهنده برای اطمینان حاصل کردن از اینکه تراکنش‌های نادرست در داخل بلوک وجود ندارد، باید تراکنش‌ها را تأیید کند. در مرحله بعد، اعتباردهنده بلوک را به بلاک‌چین ارسال می‌کند و در صورت تأیید صحت بلوک، توکن‌های اضافی به عنوان پاداش دریافت می‌کند. همچنین، اگر رفتار و اقدامات یک اعتباردهنده به شیوه‌ای نادرست و با هدف خرابکاری باشد، معمولاً ارائه تراکنش‌های جعلی یا نادرست توسط او، باعث از دست رفتن بخشی از توکن‌ها می‌شود.

احتمالاً اعتبارسنج‌هایی که مقدار بیشتری از توکن‌ها را به اشتراک گذاشته‌اند، برای تأیید تراکنش‌ها انتخاب می‌شوند. با قرار دادن مقدار بیشتری توکن، این اعتبارسنج‌ها می‌توانند پاداش‌های اضافی را نیز به دست آورند، زیرا عموماً درصد ثابتی از شبکه بلاک‌چین را دریافت می‌کنند. به عنوان مثال، در اتریوم 2.0، اعتبارسنج‌ها در حال حاضر 4.2 درصد از توکن‌های خود را به عنوان درآمد کسب می‌کنند. همچنین، احتمالاً اعتبارسنج‌هایی که برای مدت طولانی‌تری توکن‌های خود را قرار داده‌اند، انتخاب می‌شوند.

در سیستم Proof of Stake (PoS)

امکان تبدیل شدن به یک اعتبارسنج برای همه افراد وجود دارد، اما به دلیل محبوبیت این پروتکل، ورود گره‌های بزرگتر به شبکه بلاک‌چین PoS مشکل است. هر چه تعداد گره‌های شبکه بیشتر باشد، افراد نیاز به تعداد بیشتری توکن دارند تا به عنوان یک اعتبارسنج شرکت کنند. به همین دلیل، استخرهای استیکینگ (Staking Pools) که توسط اعتبارسنج‌ها اداره می‌شوند، معمولاً توسط کاربران عادی در بازار کریپتو استفاده می‌شوند که تمایل به اشتراک گذاری توکن‌های خود را دارند. در این سیستم، کاربر توکن‌های خود را در یک استخر قرار می‌دهد و سهام‌گذاری توکن‌ها توسط اعتبارسنج‌ها به نمایندگی از مالک توکن انجام می‌شود. به عبارت دیگر، کاربران معمولاً هزینه‌ای به نام “هزینه استخر” را پرداخت می‌کنند که در واقع یک درصد از توکن‌های حاصل از سهام‌گذاری است.

اثبات زمان (Proof of Time) یک روش برای انتخاب اعتبارسنج در شبکه است که برای مقایسه آن با اثبات سهام، باید الگوریتم اجماع اثبات زمان (PoT) مورد بررسی قرار گیرد. این الگوریتم از یک سیستم رأی‌گیری استفاده می‌کند و تمرکزش بر روی شهرت و مدت زمانی است که یک اعتبارسنج در شبکه فعالیت داشته است. این پروتکل بر پایه اثبات سهام نمایندگی (DPoS) است که یک نسخه اصلاح شده از اثبات سهام است و به وسیلهٔ آن توسعه یافته است.

اثبات زمان به دفتر کل آن به عنوان Timechain

یا زنجیره زمانی اشاره می‌کند و با استفاده از تابع تاخیر قابل تأیید (VDF)، امتیاز رتبه‌بندی و توکن‌های شرط‌بندی شده، تعیین می‌کند که کدام شخص قادر است یک تراکنش جدید را به دفتر کل اضافه کند. سیستم رتبه‌بندی اعتبارسنج‌ها با اعطای امتیاز بر اساس سن و عملکرد گذشته آنها کار می‌کند. اعتبارسنج‌ها که فعالیت طولانی‌تری در شبکه داشته و قابل اعتماد بوده‌اند، امتیاز بیشتری دریافت می‌کنند. با قرار دادن مقدار بیشتری از توکن‌ها، احتمال انتخاب یک اعتبارسنج افزایش می‌یابد.

از آنجا که کاربران در شبکه تصمیم می‌گیرند کدام نماینده می‌تواند بلوک بعدی را تأیید کند، می‌توان گفت که Proof of Time (PoT) شباهتی به DPoS دارد. با این حال، تفاوت‌هایی در روند رای‌گیری وجود دارد، به این صورت که اثبات زمان چندین مرحله رای‌گیری دارد. در مرحله اول رای‌گیری، اعتبارسنج‌ها (نمایندگان زمان) بلوکی را که حاوی داده‌هایی مانند تراکنش‌هایی که باید به زنجیره زمانی (Timechain) اضافه شوند، ارسال می‌کنند. در صورت پذیرفته شدن بلوک، اعتبارسنجی بلوک انجام می‌شود و تمامی تراکنش‌های درون بلوک پردازش می‌شوند.

از طریق یک فرآیند انتخاب، انتخاب‌کنندگان زمان بر اساس تعداد توکن‌های شرط‌بندی شده و امتیاز رتبه‌بندی انتخاب‌کنندگان انتخاب می‌شوند. این فرآیند با استفاده از اطلاعات مذکور و نیز تابع تاخیر قابل تأیید (VDF) یک انتخاب‌گر زمان را به صورت تصادفی انتخاب می‌کند و در هر زمان تنها یک انتخاب‌گر می‌تواند انتخاب شود. انتخاب‌کنندگان زمان برای تشخیص آنکه آیا باید یک بلوک جدید به زنجیره زمانی اضافه شود یا خیر، یک VDF را اجرا می‌کنند. در صورتی که انتخاب شده باشند، یک اثبات VDF ایجاد می‌کنند، بلوک را تأیید می‌کنند و هر دو داده را به بقیه گره‌ها در زنجیره زمانی ارسال می‌کنند. در مرحله دوم اثبات بلوک و VDF، به 1000 انتخاب‌کننده زمان دیگر ارسال می‌شود تا قبل از اضافه شدن به زنجیره زمانی مورد بررسی قرار بگیرند. در نهایت، برای اضافه شدن به زنجیره زمانی، نیاز است انتخاب‌کنندگان اکثریت را با پذیرش تراکنش موافقت دهند.

اثبات زمان و اثبات سهام شباهت‌هایی با یکدیگر دارند

ابتدا، هر دو اثبات سهام و اثبات زمان نیازمند وجود تأییدکنندگانی هستند که توکن‌ها را به عنوان وثیقه در هنگام تأیید تراکنش‌ها قرار می‌دهند. میزان سهام بالاتر، شانس بیشتری را برای انتخاب فراهم می‌کند. اما تفاوت اصلی بین این دو سیستم، در سیستم رای‌گیری و رتبه‌بندی است که توسط الگوریتم اجماع اثبات زمان استفاده می‌شود. در این سیستم، قبل از ارسال تراکنش به دفتر کل، 1000 اعتبارسنج تأیید اضافی را انجام می‌دهند.

اثبات سهام الگوریتمی است که توسط سولانا، کاردانو، پولکادا و اتریوم 2.0 استفاده می‌شود و بسیار محبوب و شناخته شده است. یکی از مزایای هر دو الگوریتم، نیاز به مصرف انرژی کمتر است و به جای آن از کاربران خواسته می‌شود توکن‌ها را به اشتراک بگذارند، که این امر آن‌ها را به جایگزین‌های کارآمد برای الگوریتم اثبات کار (PoW) تبدیل می‌کند. با این حال، این موضوع به عنوان یک نقاط ضعف نیز قابل اشاره است، زیرا در نظریه، خرابکاران می‌توانند با دسترسی به تعداد زیادی منابع مالی، به طور نظری کنترل شبکه را در دست بگیرند.

البته این یک سناریوی بسیار نامعقول و کم‌اندیش است. برای مثال، برای انجام یک حمله 51 درصدی، یک حمله‌گر باید حداقل 51 درصد از توکن‌های موجود در شبکه را در اختیار داشته باشد، که این برایش بسیار خطرناک و بعید است، به خصوص در بلاک‌چین‌های محبوب مانند کاردانو و اتریوم. اثبات زمان به لایه امنیتی اضافه می‌کند و تراکنش‌ها را مجبور می‌کند توسط هزاران اعتبارسنج بررسی شوند. همچنین برای اضافه شدن تراکنش به دفتر کل، دو سوم اعتبارسنج‌ها باید با هم موافقت کنند. بلاک‌چین‌ها با توجه به نیازهای شبکه، الزامات خاصی دارند. برخی از بلاک‌چین‌ها برای برآورده کردن نیازهای خود از اثبات کار و اثبات سهام استفاده می‌کنند، در حالی که الگوریتم‌های اضافی مانند اثبات زمان، اثبات تاریخ (که در ترکیب با PoS توسط Polkadot استفاده می‌شود) و همچنین DPoS، نیازهای شبکه‌های بلاک‌چین را برآورده می‌کنند.