PoW vs PoS: شرح آليات إجماع البلوكشين

المواجهة الأكثر تفصيلاً PoW vs PoS هنا. اكتشف آلية توافق الآراء الأفضل والأكثر استدامة للمستقبل.

يتمثل أحد الجوانب المهمة لتقنية blockchain في دفتر الأستاذ الموزع ، الذي يخزن سجلات جميع المعاملات السابقة. السبب في الإشارة إليه على أنه دفتر الأستاذ الموزع هو أن المعلومات لا يتم تخزينها في موقع مركزي ولكن عبر شبكة من أجهزة الكمبيوتر (العقد) في أجزاء مختلفة من العالم.

لكي يعمل دفتر الأستاذ بشكل فعال ، يجب أن توافق جميع العقد على الشبكة مع محتوياته. هذا هو المكان الذي تلعب فيه آلية إجماع blockchain.

الغرض الأساسي من آلية الإجماع هو التحقق من صحة أي معلومات مضافة إلى دفتر الأستاذ ، أي أن الشبكة بأكملها متفقة. هذا يضمن أن الكتلة التالية التي يتم إضافتها إلى الشبكة تمثل معظم المعاملات الحالية ومن ثم القضاء على إمكانية إنفاق العملات المزدوجة.

أكثر آليات إجماع blockchain شيوعًا هي بروتوكولات إثبات العمل “PoW” و “Proof-of-Stake”PoS”. يتمثل الاختلاف الأساسي بين هذه الأنظمة في كيفية تفويض ومكافأة التحقق من المعاملات. دعنا نتعمق أولاً قليلاً في سبب خوارزميات الإجماع قبل مناقشة مناقشة PoW vs PoS.

لماذا تعد خوارزميات الإجماع ضرورية في تقنية البلوكشين؟

نظرًا لأن تقنية blockchain تستخدم بنية شبكة لامركزية للغاية ، فإن النظام منظم ذاتيًا. هذا يعني أنه يمكن لأي شخص الانضمام إلى الشبكة كعقدة وأن كل عقدة على الشبكة هي خادم. تتمتع جميع العقد “NODE” بحقوق متساوية ، وتعمل جميعها بشكل جماعي في التحقق من المعاملات والتحقق منها في الوقت الفعلي.

إذن ، كيف يتم اتخاذ القرارات في مثل هذه الشبكة الموزعة؟ هذه هي النقطة التي بدأنا عندها نرى أهمية آليات التوافق.

الهدف من خوارزمية الإجماع في blockchain هو المساعدة في تحقيق اتفاقية موحدة. على عكس الأنظمة المركزية التي تتطلب عقدًا للثقة في الخادم ، لا يتعين على المستخدمين في نظام blockchain الوثوق بأي شخص.

بدلاً من ذلك ، تضمن بروتوكولات الإجماع تحديث دفتر الأستاذ العام (blockchain) دائمًا في الوقت الفعلي ليراه أي شخص.

الميزات الرئيسية لآلية التوافق

بخلاف ذلك ، تقوم آلية التوافق بما يلي أيضًا:

يمنع الإنفاق المزدوج: تعمل آليات الإجماع على أساس خوارزميات بسيطة تضمن فقط تضمين المعاملات الصالحة والتي تم التحقق منها في دفتر الأستاذ العام. يساعد هذا في حل المشكلة التقليدية المتمثلة في إنفاق عملة رقمية مرتين ، والتي يشار إليها عادةً باسم الإنفاق المزدوج.

يفرض التسامح مع الخطأ: جانب آخر مهم لآلية الإجماع هو أنها تضمن موثوقية blockchain. يضمن ذلك استمرار عمل blockchain بكفاءة ، حتى عندما تكون هناك حالة هجمات إلكترونية أو تهديدات أو حالات فشل غير متوقعة.

يضمن العدالة والإنصاف: تتمثل الميزة الحاسمة للطبيعة اللامركزية لتكنولوجيا blockchain في تمكين التوزيع حيث يمكن لأي شخص أن يكون مشاركًا على الشبكة.

في الواقع ، فإن الطبيعة مفتوحة المصدر لشبكات البلوكشين العامة تجعل من السهل على أي شخص فحص والتحقق من كود المصدر الأساسي لتحديد ما إذا كان ذلك عادلاً لكل مشارك في الشبكة. يمكنك بسهولة إعداد عقدة على الشبكة وتصبح عامل منجم (PoW) أو مدقق (PoS).

باختصار ، تضمن آلية الإجماع أن توفر تقنية blockchain فرصًا متساوية للجميع.

أنواع مختلفة من خوارزميات التوافق

هناك أنواع مختلفة من خوارزميات الإجماع. ومع ذلك ، فإن أكثر التطبيقات شيوعًا هي إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS). كل واحد منهم له مزايا وعيوب عندما يتعلق الأمر بموازنة الأمن مع الوظائف وقابلية التوسع.

آلية إجماع إثبات العمل: ما هي وكيف تعمل؟

على الرغم من أن فكرة إثبات العمل كانت موجودة قبل فترة طويلة من اختراع blockchain ، إلا أن ساتوشي ناكاموتو هو من شاع هذا المفهوم. في الواقع ، كان blockchain Bitcoin هو أول تطبيق رئيسي لخوارزمية إجماع PoW.

في PoW ، يُطلب من المعدنين حل لغز تشفير للتحقق من صحة معاملة على الشبكة. يمكنك تصور هذا على أنه سباق حيث يتنافس عمال المناجم ضد بعضهم البعض لحل اللغز. تُعرف الإجابة على اللغز باسم التجزئة.

إذن ، لماذا يجب أن يكافح عمال المناجم لحل لغز تشفير معقد؟ حسنًا ، لكل معاملة يتم التحقق منها ، يكافأ المُعدِّن بجزء بسيط من العملة المشفرة الأصلية. على سبيل المثال ، إذا نجح المُعدِّن في التحقق من معاملة على شبكة Bitcoin ، فإن المكافأة هي جزء بسيط من Bitcoin.

ومع ذلك ، فإن ألغاز التشفير هذه معقدة للغاية وتتطلب قوة حسابية هائلة لحلها. بمجرد أن يخمن عامل منجم الإجابة الصحيحة على اللغز ، فإنه يرسل رسالة إلى أجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة للتحقق منها.

عملية التحقق سهلة للغاية لأن العقد الأخرى على الشبكة تحصل على الإجابة الصحيحة. سأستخدم مثالًا من العالم الحقيقي لمساعدتك على فهم هذا المفهوم.

تعدين إثبات العمل – مثال

تخيل أنك مع 20 شخصًا. يتم تسليم كل واحد منكم حلقة بها مليون مفتاح مرقّم. مهمتك هي العثور على المفتاح الذي يناسب ثقب المفتاح. هذا يعني أنك ستكون في سباق ضيق مع 19 رجلاً آخر يحاولون العثور على المفتاح الصحيح. إنه سباق ويجب أن يكون هناك فائز.

في اللحظة التي يجد فيها أحدهم المفتاح الصحيح ، يصرخ على الجميع ، “انظر ، لقد وجدت المفتاح الصحيح ، وهو رقم 32.567 ″. يسحب الجميع في السباق رقم المفتاح 32.567 ويتحققون من أنه بالفعل المفتاح الصحيح. إذا كان المفتاح مناسبًا للفتحة ، فسيتم منح الجائزة للشخص الذي وجده.

أهم شيء يجب فهمه هنا هو أنه لا يحصل الجميع على المكافأة. بينما يتنافس الآلاف من المعدنين على حل خوارزمية التشفير ، فإن المكافأة تذهب فقط إلى عامل التعدين الذي يصل إلى هناك أولاً.

تحتوي كل تجزئة جديدة في خوارزمية إثبات العمل على قيمة التجزئة للمعاملة السابقة في الكتلة. هذا يساعد على منع المعدنين من التحقق من صحة المعاملات الاحتيالية / غير الموجودة ، كما أنه يزيل مخاطر الإنفاق المزدوج.

تتضمن بعض العملات المشفرة الشائعة إثبات العمل Bitcoin (BTC) و Litecoin (LTC).

في حين أن إثبات العمل يعتبر أحد أفضل خوارزميات الإجماع ، إلا أن هناك مشكلة تتمثل في عدم كونه نظامًا عادلًا لأن أولئك الذين لديهم أجهزة قوية ومكلفة فقط هم من يتمتعون دائمًا بفرصة أكبر للفوز بالجائزة.

آلية إجماع إثبات الحصة: ما هي وكيف تعمل؟

يستخدم نظام إثبات الحصة عملية مختلفة قليلاً للتحقق من المعاملات والتوصل إلى توافق في الآراء. على الرغم من أن الخوارزمية لا تزال تستخدم لغز تشفير ، فإن الهدف العام للآلية مختلف تمامًا.

بينما تكافئ PoW عمال المناجم لحل المعادلات المعقدة ، في PoS ، يعتمد اختيار الشخص الذي ينشئ الكتلة التالية على عدد العملات التي لديهم “حصة”.

على سبيل المثال ، إذا حصل شخص ما على عشر عملات معدنية وحصل آخر على خمسين قطعة نقدية ، فإن الرجل الذي لديه حصة خمسين قطعة نقدية يكون أكثر احتمالًا بخمس مرات للتحقق من صحة الكتلة التالية.

تعدين إثبات الحصة

من الناحية الفنية ، لا يوجد “تعدين” في نظام PoS. بدلاً من ذلك ، هناك “تزويد” ، والذي يحدث بواسطة المدقق الذي سيقوم بمعالجة وتكوين الكتلة التالية على blockchain. بينما تمنح خوارزمية إثبات العمل مكافأة كتلة في كل مرة يتحقق فيها المدقق من كتلة ، فإن أولئك الذين يساهمون في نظام نقاط البيع يحصلون ببساطة على رسوم معاملة.

للحصول على فرصة للتحقق من صحة المعاملات في آلية نقاط البيع ، يجب عليك وضع عملاتك المعدنية في محفظة محددة. ستقوم المحفظة بعد ذلك بتجميد عملاتك المعدنية مما يعني أنه يتم استخدام العملات المعدنية للمخاطر على الشبكة. تحتوي معظم سلاسل الكتل الموجودة في نقاط البيع على حد أدنى من متطلبات العملات المعدنية اللازمة لبدء التحقق من المعاملات.

على سبيل المثال ، لبدء التحقق من صحة المعاملات على شبكة elrond ، سيُطلب منك مشاركة وتجميد ما لا يقل عن 2500 قطعة نقدية egld.

طالما أنك راهنت بالحد الأدنى من المتطلبات ، فستتاح لك فرصة أن يتم اختيارك كمدقق تالي لكتلة جديدة وكسب رسوم المعاملات.

يعتقد بعض الناس أن التحول من نظام إثبات العمل إلى نظام نقاط البيع يمكن أن يساعد في تشجيع المزيد من مشاركة المجتمع والمساعدة في اللامركزية. الهدف الأساسي من هذا البروتوكول هو إخراج طاقة التعدين من أيدي عدد قليل من مجمعات التعدين وتوزيعها بالتساوي عبر الشبكة.

تساعد الآلية أيضًا في التخلص من الحاجة إلى أجهزة باهظة الثمن تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة. في نظام PoS ، تحتاج فقط إلى جهاز كمبيوتر قياسي واتصال إنترنت ثابت للتحقق من صحة المعاملات.

العملات المشفرة التي تستخدم PoS تشمل egld و sol و ada و dot و avax ……

PoW VS PoS – ما هي آلية الإجماع الأفضل؟

إذن ، كيف تقارن هذه البروتوكولات من حيث التكلفة واستهلاك الطاقة والأمن والمركزية / اللامركزية؟

دعنا ننتقل إلى مناقشة PoW vs PoS.

التكلفة والطاقة

تتمتع أنظمة PoS بإمكانيات كبيرة لتكون بديلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة لأنظمة إثبات العمل. الحقيقة هي أن القوة الحسابية اللازمة لتشغيل نظام إثبات العمل تستهلك الكثير من الطاقة.
علاوة على ذلك ، فإن الطبيعة التنافسية للتعدين في منشأة إثبات العمل تزيد من النفقات على منصات التعدين الأكثر قوة. تتطلب هذه الأجهزة بدورها المزيد والمزيد من الطاقة لتعمل بشكل مربح.

على العكس من ذلك ، لا تحتاج أنظمة PoS إلى أجهزة كمبيوتر قوية وكثيفة الاستهلاك للطاقة. تجعل تكاليف الطاقة والأجهزة المنخفضة من PoS نظامًا جذابًا بشكل متزايد للمستثمرين المحتملين.

الحماية و الأمان

تعد أنظمة PoS جديدة نسبيًا في مجال التشفير ولم تجتذب نفس مستوى الاعتماد مثل أنظمة PoW. نتيجة لذلك ، لا يزال بروتوكول PoS بحاجة إلى المزيد من الاختبارات. ومع ذلك ، تظهر بعض المخاطر المحتملة بالفعل في الخوارزمية.

لا يعد التفرع المستمر لـ blockchain مناسبًا للشبكة لأنه يؤدي إلى عدم الاستقرار. في أنظمة إثبات العمل ، عندما تمر blockchain عبر هارد فورك ، يتعين على المعدنين أن يقرروا ما إذا كانوا سينتقلون إلى blockchain الجديد أو مواصلة دعم blockchain الأصلي.

لدعم كلا الجانبين ، سيضطر عمال المناجم إلى تقسيم قوتهم الحسابية ، وهو أمر غير اقتصادي. من الناحية الفنية ، مع طريقة عملها ، تظبط أنظمة POW التفرع المستمر للشبكة.

من ناحية أخرى ، لا تظبط أنظمة PoS بطبيعتها التفرع المستمر للشبكة. ، سيتلقى المدقق المختار نسخة مكررة من حصته على blockchain.

في هذه الحالة ، يمكن للمدقق أن يقرر تسجيل الخروج على كلا البلوكشين وكسب ضعف رسوم المعاملة. يمكنهم حتى المضي قدمًا في إنفاق العملات المعدنية مرتين ، مما يؤدي إلى مشكلة “لا شيء على المحك”.

في نظام PoS النموذجي ، لن يحتاج المستخدم إلى زيادة حصته للتحقق من صحة المعاملات على عدة نسخ من نفس blockchain. لذلك ، لا يوجد حافز اقتصادي لمحاولة وقف هذا السلوك السيئ.

ملاحظة: “التفرع المستمر للشبكة” هو مصطلح يصف تقسيم blockchain إلى فرعين نتيجة للتغيير في آلية الإجماع.

المركزية

القلق المتزايد بشأن تقنية blockchain التي تستخدم أنظمة PoW هو خطر المركزية. اليوم ، أصبح دور التعدين في أنظمة إثبات العمل بشكل متزايد احتياطيًا لـ (أ) الأشخاص الذين يمكنهم تحمل تكلفة منصات التعدين القوية و (ب) مجمعات التعدين الكبيرة.
في الواقع ،الى غاية شهر يوليوز 2021 كانت تتحكم مجموعة صغيرة من الأشخاص في الصين بأكثر من 50٪ من عملة البيتكوين. باستخدام هذا النموذج ، يتحرك التحكم في شبكات blockchain ببطء بعيدًا عن المجتمعات إلى أيدي أقل. هذا على عكس الروح اللامركزية للعملات المشفرة.

تميل أنظمة PoS إلى توفير حل أكثر عدلاً لهذه المشكلة. من الناحية الفنية ، فإن مقدار التحكم في الشبكة الذي يمكن للمرء أن يكتسبه في شبكة PoS يتناسب طرديًا مع مقدار الاستثمار في النظام.

على سبيل المثال ، إذا استثمر أحد الأفراد عشرة أضعاف ما استثمره الآخر ، فلن يتلقى سوى ما يصل إلى عشرة أضعاف مقدار التحكم في الشبكة الذي يحققه الشخص الآخر.

على العكس من ذلك ، في أنظمة إثبات العمل ، إذا استثمر الفرد في المعدات عشرة أضعاف ما استثمره الآخرون على الشبكة ، فسيحصلون في الواقع على أكثر من عشرة أضعاف المكافآت.

نتيجة لذلك ، أصبح التعدين أقل ربحية وأكثر صعوبة في التنافس مع الأشخاص الذين لديهم منصات قوية.

PoW vs PoS: ما الذي يحمله المستقبل؟

بينما تم اختبار خوارزمية إجماع إثبات العمل واعتمادها على نطاق واسع ، إلا أنها لا تتناول إمكانية انتقال blockchain من كونها لامركزية إلى أصول مركزية.

اليوم ، يتحكم عدد قليل من المؤسسات المركزية والأفراد الذين يمكنهم تحمل تكلفة الأجهزة ذات الطاقة الحسابية الهائلة في مشهد التعدين بأكمله. تكلفة الطاقة هي أيضا غير مستدامة في بعض أجزاء من العالم.

يمكننا غالبًا ملاحظة الروابط بين إثبات الحصة ومستقبل تقنية blockchain. هذا لأنه يعالج قضايا الربحية وقابلية التوسع والأمان والمركزية والاستدامة.

ومع ذلك ، هذا لا يعني أننا سنرى نهاية خوارزمية إثبات العمل قريبًا.

هام: أعني نهاية بناء شبكات جديدة بنظام POW

يعتمد الكثير على ما يحدث في مجتمع blockchain-crypto وبعض التغييرات التي قد يتم إدخالها على الخوارزميتين في المستقبل.