blog

ما الفرق بين آلية إثبات العمل (PoW) ونموذج إثبات الحصة (PoS)؟

على الرغم من أن سجل معاملات Bitcoin (BTC) يتم تسلسله بشكل آمن باستخدام آلية إثبات العمل (PoW) إلا أنه يستهلك الكثير من الطاقة وعدد المعاملات التي يمكنه التعامل معها في وقت واحد محدود ولذلك ظهرت آليات إجماع جديدة تركز على الطريقة الأقل استهلاكًا للطاقة وكان نموذج إثبات الحصة (PoS) أحد أبرزها، ولكن التساؤل هنا ما هو الفرق بين الـ(PoW) والـ(PoS)؟

تحتاج شبكات الـBlockchain إلى حل العديد من المشكلات من أجل العمل بفعالية فعلى سبيل المثال بدون وجود سلطة مركزية مثل البنوك أو FinTechs (مثل PayPal) فيجب أن تضمن شبكات العملة المشفرة اللامركزية عدم قيام أي طرف في الشبكة بإنفاق نفس الأموال عدة مرات فآلية الإجماع تمنع الشبكة من الخروج عن مسارها عبر هارد فورك.

إن إثبات العمل الـ(PoW) وإثبات الحصة الـ(PoS) هما آليتا الإجماع الرئيسيتان المستخدمة حاليًا في مشاريع التمويل اللامركزي (DeFi) للحصول على توافق في الآراء بشأن شبكات العملات المشفرة.

ففي مؤسسة مركزية مثل البنك يتحكم مجلس صانعي القرار أو المنظمين في مثل هذه الأنشطة في حين أن التشفير يعتمد على المجتمع لذلك يجب أن تتوصل الـblockchain إلى توافق في الآراء للتحقق من المعاملات والكتل.

فعندما كان ساتوشي ناكاموتو ينشئ Bitcoin (العملة المشفرة الأولى)، كانوا بحاجة إلى اكتشاف وسيلة للتحقق من المعاملات دون مشاركة طرف ثالث، ولتحقيق ذلك استخدموا آلية إجماع تسمى إثبات العمل للسماح للشبكات بالاتفاق على المعاملات الصالحة.

على العكس من ذلك فإن إثبات الحصة (PoS) هو طريقة إجماع حديثة تدعم مشاريع DeFi الأحدث والعملات المشفرة، وتبدأ بعض المشاريع بـ PoS على الفور أو تنتقل إلى PoS من PoW  ومع ذلك فإن بناء شبكة إجماع على PoS على الفور هو مشكلة تكنولوجية مهمة وهو ليس بسيطًا مثل استخدام PoW للحصول على إجماع على الشبكة.

ما هو إثبات العمل (PoW)؟

تم اقتراح إثبات العمل لأول مرة في عام 1993 لمحاربة رسائل البريد الإلكتروني العشوائية على الشبكة وهجمات رفض الخدمة، ثم تم تعميم مفهوم إثبات العمل من قبل ساتوشي ناكاموتو للتحقق من صحة الكتل الجديدة في شبكة البيتكوين في عام 2008.

يعتمد إثبات العمل على قدرة مستخدمي الشبكة على إثبات إنجاز مهمة حسابية أو للإجابة على معادلة رياضية من خلال استخدام بعض قوة الحوسبة المعروفة باسم العقدة وبمجرد حل المعادلة يتم التحقق من صحة كتلة جديدة في السلسلة، والعقدة هي أي جهاز مادي مثل الكمبيوتر الشخصي الذي يمكنه تلقي البيانات أو إرسالها أو إعادة توجيهها داخل شبكة من الأدوات الأخرى.

إن الحل الذي يجيب على لغز الرياضيات بشكل أسرع سينشئ رابطًا مشفرًا بين الكتل الحالية والسابقة ويكسب بعض العملات المشفرة التي تم سكها حديثًا، تُعرف هذه العملية باسم التعدين ويتم الحفاظ على الـblockchain آمنًا لجميع الأطراف المعنية وتكون المهمة الحسابية لحل هذا اللغز نفسه هي إثبات العمل.

كيف يعمل إثبات العمل (PoW)؟

الـ Blockchain نظام يتكون من سلسلة من الكتل مرتبة بترتيب زمني بناءً على أمر معاملة يسمى ترتيب الـblockchain وتكون كتلة التكوين أو الكتلة صفر هي أول كتلة في PoW blockchain والتي يتم ترميزها بشكل ثابت في البرنامج ولا تشير هذه الكتلة إلى كتلة سابقة بل تشير فقط إلي الكتل اللاحقة التي تم تحميلها إلى blockchain وتحتوي على نسخة كاملة ومحدثة من دفتر الأستاذ.

من خلال سباق تنافسي يتم فيه تشجيع بعض المشاركين على إنفاق موارد حسابية لتقديم كتل شرعية تتناسب مع لوائح الشبكة، تختار خوارزميات إثبات العمل من يمكنه تعديل دفتر الأستاذ بالمدخلات الجديدة.

ويتتبع دفتر الأستاذ جميع المعاملات وينظمها في كتل متتالية حتى لا يتمكن أي مستخدم من إنفاق أمواله مرتين، فيتم توزيع دفتر الأستاذ مما يسمح للمستخدمين الآخرين برفض النسخة المعدلة بسرعة.

في الممارسة العملية يحدد المستخدمون التلاعب باستخدام التجزئة وهي عبارة عن سلاسل طويلة من الأرقام تعمل كدليل على العمل وتكون وظيفة التجزئة هي وظيفة أحادية الاتجاه مما يعني أنه لا يمكن استخدامها إلا للتحقق من أن البيانات التي تم إنشاؤها في التجزئة لتطابق البيانات الأصلية.

وتتحقق العقد من المعاملات وتمنع الإنفاق المزدوج وتقرر ما إذا كان ينبغي إضافة الكتل المقترحة إلى السلسلة أم لا ويُعرف إجراء الدفع مرتين بنفس العملة لخداع متلقي تلك الأموال باسم الإنفاق المزدوج فقد يؤدي الإنفاق المزدوج إلى إحداث فوضى في الشبكة والقضاء على واحدة من أكثر مميزاتها وهي الثبات واللامركزية.

إثبات العمل يجعل الإنفاق المزدوج أمرًا صعبًا للغاية لأن تغيير أي جزء من الـblockchain قد يتطلب إعادة تعدين جميع الكتل اللاحقة ونظرًا لأن الآلات والطاقة اللازمتين لتنفيذ وظائف التجزئة باهظة الثمن فإنه يجعل من المستحيل على المستخدمين احتكار قدرة معالجة الشبكة.

يتنافس المُعدِّنين لتطوير الإجابة الصحيحة للمشكلات الرياضية أثناء عملية التجزئة لإنتاج كتل جديدة ويحقق المُعدِّنين هذا من خلال تخمين التجزئة وهي سلسلة من الأرقام شبه العشوائية (على سبيل المثال SHA-256) هي نوع من توقيع النص أو ملف البيانات بالنسبة للنص فيوفر SHA-256 توقيعًا فريدًا تقريبًا 256 بت (32 بايت).

ما الفرق بين آلية إثبات العمل (PoW) ونموذج إثبات الحصة (PoS)؟ 4

عند اقترانها بالبيانات الموجودة في الكتلة ومعالجتها من خلال وظيفة التجزئة فيجب أن ينتج عن التجزئة نتيجة تفي بمتطلبات البروتوكول المحددة.

يقوم المُعدِّنين الذين نجحوا في التجزئة ببثها على الشبكة مما يسمح للمُعدِّنين الآخرين بالتحقق مما إذا كانت الإجابة صحيحة، فإذا كانت الإجابة دقيقة تتم إضافة الكتلة إلى blockchain ويتلقى المُعدِّن مكافأة الكتلة، مكافأة الكتلة الحالية لتعدين البيتكوين هي 6.25 بيتكوين.

إيجابيات وسلبيات إثبات العمل (PoW)

في PoW يجب على المعدنين دفع الكثير من المال من أجل الطاقة اللازمة لحل الألغاز الرياضية المعقدة ومعالجة كتلة على الشبكة، تُستخدم الطاقة لتشغيل الآلات التي تولد الأصول الرقمية من خلال عملية التحقق من المعاملات والتي تسمى التعدين، ويعد إنفاق الطاقة أمرًا بالغ الأهمية لأمن الشبكة لأنه يسمح لها بالاحتفاظ بسجل دقيق للمعاملات والالتزام بسياسة نقدية محددة وذات مصداقية.

يتم الاحتفاظ بالشبكة آمنة لأن الاحتيال على السلسلة سيتطلب فاعلًا ضارًا للاستيلاء على أكثر من 51٪ من الشبكة، فإذا تم تشعب blockchain في نظام إثبات العمل يجب على المعدنين اختيار الانتقال إلى شبكة الـblockchain الجديدة المتشعبة أو الاستمرار في دعم الـblockchain الأصلي.

سيتعين على المُعدِّن تقسيم موارده الحسابية بين جانبي الشوكة من أجل دعم كلا البلوكشين ونتيجة لذلك تمنع أنظمة إثبات العمل بطبيعة الحال الانقسام المستمر وتحث المُعدِّنين على انتقاء الجانب الذي لا يرغب في الإضرار بالشبكة.

من ناحية أخرى إذا كنت عرضة لهجوم بنسبة 51٪ أو إذا لم تكن صاحب العملة الأكثر أهمية لأي خوارزمية تجزئة قابلة للتبديل فقد يقوم الأفراد الذين يستخدمون عملة معدنية أكبر بتحويل أجهزتهم ضدك وإخراجك لن يعد بإمكانك كسب مزيد من الحوافز.

تتوافق هذه الخصائص مع نظرية المباراة او ما تعرف بالـ(Game Theory) حيث يجب على المعدنين التصرف بشكل استراتيجي لتحسين عوائد استثماراتهم وتجنب احتكار القلة والفساد الداخلي واتخاذ قرارات منطقية.

وعلى الرغم من المزايا المذكورة أعلاه فقد يكون إثبات العمل مكلفًا للغاية وغير فعال من حيث استخدام الموارد ويجب أن يتعامل المعدنين مع مجموعة متنوعة من النفقات.

ويميل التعدين إلى إنتاج قدر كبير من الحرارة ويمكن أن ينتج عنه تكلفة طاقة باهظة اعتمادًا على موقع المعدنين بالإضافة لارتفاع رسوم معاملات النظام عندما تصبح الشبكة مثقلة بالأعباء.

ما هو إثبات الحصة (PoS)؟

إنه في عام 2011 تم اقتراح نهج جديد في منتدى Bitcointalk لمعالجة أوجه القصور في آلية توافق PoW وخفض كمية الموارد الحسابية المطلوبة لتشغيل شبكة الـblockchain بدلاً من أداء عمل ملموس، يعتمد هذا المفهوم على وجود حصة يمكن التحقق منها في النظام البيئي.

بعبارة أخرى للتحقق من صحة المعاملات على شبكة التشفير يحتاج المستخدم فقط إلى إظهار أنه يمتلك كمية معينة من الرموز المميزة للعملات المشفرة الأصلية في blockchain يُطلق على هذا النوع من آلية الإجماع التي تستخدمها شبكات blockchain لتحقيق الإجماع الموزع آلية إجماع إثبات الحصة.

على سبيل المثال يقوم المُعدن (أ) بتحصيل 30 قطعة نقدية والمُعدن (ب) 50 قطعة نقدية والمُعدن (ج) 75 قطعة نقدية والمُعدن (د) 15 قطعة نقدية فسيعطى المُعدن (ج)الأولوية لكتابة الكتلة التالية والتحقق منها في هذه الحالة على عكس مكافأة الكتلة في إثبات العمل، سيجمع المُعدن (ج) رسوم المعاملات أي رسوم الشبكة.

كيف يعمل إثبات الحصة (PoS)؟

كتلة التكوين هي الكتلة الأولية في PoS blockchain والتي تم تشفيرها أيضًا في البرنامج وتشير الكتل اللاحقة التي تم تحميلها إلى blockchain دائمًا إلى الكتل السابقة وتحتوي على نسخة كاملة ومحدثة من دفتر الأستاذ.

في شبكة إثبات الحصة لا يتنافس المُعدنين على حق إضافة كتل بدلاً من أن يتم تعدينها حيث أن كثيرًا ما يشار إلى الكتل على أنها “مصكوكة” أو “مزورة”.

على عكس blockchains PoW لا تحدد blockchains PoS من يمكنه اقتراح الكتل بناءً على استخدام الطاقة وعلى الرغم من متطلبات الطاقة العالية لسلسلة الكتل الموجودة في إثبات العمل فإن آليات الإجماع الجديدة مثل إثبات الحصة تلغي الحاجة إلى التعدين.

يتمتع نظام إثبات الحصة بالعديد من المزايا مقارنة بخطة إثبات العمل بما في ذلك زيادة كفاءة الطاقة لأن كتل التعدين لا تستخدم الكثير من الطاقة، بالإضافة إلى ذلك لا تحتاج إلى أحدث التقنيات لإنشاء كتل جديدة وينتج عن إثبات الحصة وجود المزيد من العقد في الشبكة.

يجب على المستخدمين الذين يرغبون في تضمينهم في عملية إضافة كتل إلى PoS blockchain مشاركة أو قفل كمية معينة من العملة المشفرة للشبكة في عقد فريد ويتم تحديد احتمالات اختيارهم كمنتج للكتل التالي من خلال كمية الأصول المشفرة التي قاموا بتجميعها فإذا تصرف المستخدمون بشكل ضار قد يفقدون حصتهم نتيجة أفعالهم.

قد تتضمن PoS عناصر محددة أخرى لا تفيد دائمًا العقد الأكثر ثراءً، بما في ذلك طول الوقت الذي راهنت فيه العقدة بأموالها فضلاً عن التوزيع العشوائي الخالص وتشير مكافأة الكتلة في PoS إلى رسوم الشبكة الممنوحة بواسطة الـblockchain للشخص الذي يقدم كتلة صالحة على غرار آلية إثبات العمل.

في PoS يعتمد اختيار الكتلة على ملكية العملة لذلك يتم تقديم خدمات الـStaking من خلال البورصات والتي تتيح للمستخدمين مشاركة العملة المشفرة نيابة عنهم في مقابل الحصول على مكافآت أكثر.

إيجابيات وسلبيات إثبات الحصة (PoS)

تم تناول قضية الكميات الكبيرة من إهدار موارد الطاقة في إثبات العمل PoW بالإضافة إلى ذلك تعد الأنظمة المستندة إلى PoS أكثر قابلية للتطوير من الأنظمة القائمة على PoW وتتم فيها الموافقة على المعاملات بشكل أسرع وقابلية أكبر في التوسع وهي تعني أن النظام يحقق معاملات أعلى في الثانية (TPS) من الأنظمة الحالية المحددة عن طريق تغيير معلمة النظام أو تغيير آلية الإجماع الخاصة به.

تحقق شبكة PoS قابلية التوسع من خلال التوصل إلى توافق في الآراء قبل إنشاء الكتل مما يسمح بمعالجة آلاف الطلبات في الثانية بزمن انتقال أقل من ملي ثانية.

لإثبات الحصة مجموعة من الصعوبات الخاصة به فالشبكة على سبيل المثال لا تزال خاضعة لهيمنة أصحاب الرموز الأكثر أهمية حيث يوفر هذا مزيدًا من القوة للمتبنين الأوائل والأشخاص الذين لديهم أكبر قدر من المال.

ونظرًا لأن المفهوم لا يزال جديدًا نسبيًا فقد يكون له عيوب لم تتضح بعد لمجتمع التشفير فهذا النموذج على عكس إثبات العمل ليس لديه سجل حافل من الأداء.

فإن أنظمة إثبات الاستلام لا تبطلها تلقائيًا عملية التفرع ويتلقى المدقق نسخة مكررة من حصته على blockchain المتشعب حديثًا عند انقسامه.

كما تحدث معضلة ” nothing at stake” عندما يوقع المدقق على جانبي الشوكة، مما يسمح له بمضاعفة إنفاق عملاته المعدنية وتحصيل ضعف عدد رسوم المعاملات كعائد.

ما الفرق بين إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS)؟

يتضح من التفسيرات السابقة أن كلا آليتي توافق الآراء لهما مزايا وعيوب كما لديهم جميعًا نفس الهدف الأساسي مثل الأهداف المذكورة أعلاه ولكنهم يستخدمون طرقًا مختلفة لتحقيق ذلك.

يتمثل الاختلاف الحاسم بين آليات الإجماع المختلفة في كيفية تفويض ومكافأة التحقق من المعاملات كما هو موضح في الجدول أدناه.

متى يجب استخدام PoW أو PoS؟

تعد آلية الإجماع ضرورية للتصميم الموزع لشبكة blockchain لأنها تقلل من مركزية الكيانات المسؤولة عن التحقق من المعاملات ويتطلب الحفاظ على الخصائص الموزعة وغير الموثوقة وغير القابلة للتغيير لشبكة blockchain آلية إجماع تعمل بكامل طاقتها.

يعتمد نوع الإجماع المطلوب على احتياجات الشبكة فعلى سبيل المثال إثبات العمل مطلوب لمنع الاحتيال والأمن وبناء الثقة في الشبكة، فلا يمكن تضليل المعدنين (أو معالجي البيانات المستقلين) بشأن معاملة بسبب الحماية التي توفرها PoW فإثبات العمل هو طريقة لتأمين سجل معاملات الأصول المشفرة مع زيادة صعوبة تغيير البيانات بمرور الوقت.

كما أن شرط العقدة المشاركة التي تثبت اكتمال العمل وتقديمه يؤهلها لإضافة معاملات جديدة إلى blockchain  وحماية أي نشاط ضار.

إذا كان هناك العديد من نسخ الـblockchain على الشبكة فإن PoW تساعد في تحديد النسخة الأكثر شرعية، ويعد إثبات العمل ضروريًا لبناء ساعة موزعة تسمح لمعدنين بالدخول والخروج بحرية من الشبكة مع الحفاظ على معدل تشغيل ثابت.

وبالمثل يعتبر أداء الشبكة وأمنها من النتائج الهامة لاستخدام آلية قائمة على إثبات الحصة ويتم استخدام إثبات الحصة عندما تكون سرعة المعاملات العالية مطلوبة للمعاملات عبر السلسلة في الثانية وتسوية نقل الشبكة الفعلية كما من المرجح أن يمتلك المدققون كميات كبيرة من رمز الشبكة مما يحفزهم ماليًا للحفاظ على أمان السلسلة.

ومع ذلك هناك بعض الشكوك حول قوة أمن إثبات الحصة وإثبات العمل ضد التهديدات لذلك يتم إنشاء آلية تحقق تسمى إثبات الفضاء أو (مشروع Chia) للتحقق من صحة المعاملات بأمان، كما يستخدم Chia آلية إجماع لإثبات المكان وإثبات الوقت لحل بعض مشكلات المركزية التي تصيب سلاسل الكتل في إثبات العمل وإثبات الحصة.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى