ما هو إثبات الحصة (PoS)؟

مقدمة العملة

إثبات الحصة (PoS) هو آلية إجماع العملات المشفرة لمعالجة المعاملات وإنشاء كتل جديدة في بلوكتشين. يقوم المشاركون بتخزين الرموز لتصبح عقدًا. تتمتع العقدة بفرصة أن تصبح مدققًا يتحقق من المعاملات ويتلقى المكافآت بناءً على كمية الرموز المميزة المخزنة.
يتم تسجيل جميع المعاملات على البلوكشين في قاعدة بيانات تُعرف باسم دفتر الأستاذ الموزع (DLT)، والتي تتم كتابتها وتكرارها بواسطة عقد متعددة. لضمان صحة جميع البيانات الموجودة في دفتر الأستاذ، يلزم وجود آلية إجماع لمنع التلاعب بالبيانات الضارة.
يُفضل إثبات الحصة من قبل العديد من مشاريع بلوكتشين في السنوات الأخيرة، فهو يلغي الحاجة إلى الأجهزة واستهلاك الطاقة الموجود في إثبات العمل (PoW) مع تأمين بلوكتشين من خلال تكليف المدققين بتخزين كمية معينة من التوكنات.

ما هي آلية الإجماع؟

آلية الإجماع هي طريقة لجميع المشاركين في النظام الموزع للوصول إلى توافق في الآراء حول مصدر واحد للمعلومات. لا يتطلب النظام المركزي آلية إجماع لأن ما إذا كانت البيانات المقدمة صالحة أم لا يتم تحديدها فقط من قبل الكيان المسؤول. على سبيل المثال، في قاعدة البيانات المركزية، يكون للمسؤول فقط الحق في إضافة البيانات وحذفها وتعديلها، ويتلقى المستخدمون الذين يستفسرون عن قاعدة البيانات معلومات من المسؤول بشكل سلبي.
يعتمد النظام الموزع على تعاون عدد كبير من الكيانات المستقلة (العقد) للحفاظ على الشبكة، ويتم التحقق من صحة المعلومات بشكل مشترك من قبل الجميع. وعلى النقيض من ذلك، يمكن لأي عقدة إنشاء سجلات كتلة جديدة والتحقق من المعاملات في شبكة بلوكتشين. ومع ذلك، قد تكون المعلومات الواردة من العقد المختلفة متناقضة بسبب فشل الجهاز وزمن انتقال الشبكة والهجمات وما إلى ذلك. لذلك، هناك حاجة إلى آلية إجماع لجعل سجلات البيانات متسقة.
في تطوير بلوكتشين، فإن أول آلية إجماع معتمدة هي إثبات العمل (PoW)، حيث يتم اعتماد صحة البيانات من خلال أعلى قوة حوسبة لوحدة المعالجة المركزية. نظرًا لتكلفة الطاقة، تم إنشاء إثبات الحصة (PoS) كبديل. بموجب PoS، يتم اعتماد صحة البيانات من قبل المدققين الذين يمتلكون معظم الرموز، مما يمكّن العقد المختلفة في الشبكة من الوصول إلى توافق في الآراء.

ما هي PoS؟

تم طرح فكرة إثبات الحصة لأول مرة في عام 2011 على Bitcointalk من قبل عضو يدعى QuantumMechanic، وتم تصورها لاحقًا بمساعدة أعضاء آخرين بما في ذلك سكوت نادال وصني كينج.
في سلسلة بلوكشين PoW، يتم التحقق من المعاملات من خلال العقد (التي تسمى أيضًا «عمال المناجم») التي توفر القدرة الحاسوبية لحل المشكلات الرياضية المعقدة من أجل التحقق من المعاملة والحصول على مكافآت للكتل الجديدة. في شبكة PoS، توفر نقاط الشبكة (التي تسمى أيضًا «المدققون») ودائع العملات المشفرة كضمان، وكلما زاد عدد الضمانات التي تتمتع بها العقدة، زادت فرصة الحصول على حقوق المحاسبة ومكافآت الحظر.
من أجل منع المدققين الذين لديهم أعلى ضمانات من أن يصبحوا عقدة ثابتة لإنشاء كتل جديدة، يتم أيضًا النظر في المعلمات الأخرى لتحديد المدققين، مثل عدد الرموز المكدسة وعمر العملة والاختيار العشوائي للكتل. يشير عمر العملة إلى المدة التي مرت منذ أن تم تخزين التوكنات (آخر مرة أنشأ فيها المدقق كتلة). من المرجح أن يتم اختيار المدققين ذوي عمر العملة الأقدم لإنشاء كتل جديدة. تسمح معلمة عمر العملة للعقد ذات الضمانات المنخفضة بفرصة إنشاء كتل جديدة والحصول على مكافآت.
بشكل عام، يعمل إثبات الحصة (PoS) على النحو التالي:

1. ستتم معالجة المعاملات التي لم يتم التحقق منها بعد بواسطة العقد. يتم تخزين هذه المعاملات المعلقة دائمًا في مجموعة في انتظار معالجتها من قبل المدققين الذين قاموا بتخزين العملات المشفرة.
2. تقوم الخوارزمية باختيار مدقق لإنشاء كتلة جديدة استنادًا إلى معايير معينة، مثل عدد الرموز المخزنة وعمر العملة واختيار الكتلة العشوائية وما إلى ذلك.
3. بعد أن يتحقق المدقق المحدد من هذه المعاملات المعلقة، يتم إنشاء كتلة جديدة ويمكن تجميع هذه المعاملات.
4. تؤكد العقد الأخرى غير المحددة أن الكتلة الجديدة صالحة.
5. بمجرد التحقق من المعاملات في الكتلة الجديدة بواسطة العقد الأخرى، ستتم إضافة الكتلة الجديدة إلى شبكة البلوكشين. وعلى العكس من ذلك، لن تتم إضافة الكتلة الجديدة إذا كانت المعاملة غير صالحة.
6. عند إضافة كتلة جديدة، يمكن للمدقق استرداد الرموز المكدسة والحصول على مكافأة الكتلة. إذا أخذت خوارزمية اختيار المدقق في الاعتبار عمر العملة، فسيتم إعادة تعيين عمر العملة لهذا المدقق إلى 0. إذا تم رفض إضافة كتلة جديدة، فقد يتم تخفيض الرموز التي تم تخزينها من قبل المدقق كعقوبة.
   
   المصدر: كوينسينتينيل.io

إيجابيات PoS

يعتبر الكثيرون PoS آلية إجماع أفضل من PoW للأسباب التالية:

1. لا حاجة لمعدات باهظة الثمن:
   من الأسهل على عامة الناس المشاركة في بلوكشين PoS مقارنة بشبكات PoW لأنه حتى أجهزة الكمبيوتر العادية يمكن استخدامها كنقاط PoS، بينما في ظل PoW، تعد أجهزة الكمبيوتر المتخصصة ذات القدرة الحاسوبية العالية أمرًا ضروريًا.

2. 
   لا تتطلب بلوكشين إثبات الحصة الموفرة للطاقة الكثير من الطاقة. في شبكة إثبات العمل، يحتاج عمال المناجم إلى التنافس مع بعضهم البعض ليكونوا أول من يكتشف كتل جديدة، وهناك حاجة إلى الكثير من الطاقة أثناء المنافسة التي تجلبها التجزئة.

3. تعد
   تكلفة الأجهزة والطاقة هي القيد الرئيسي على بلوكشين PoW عندما يتعلق الأمر بقابلية التوسع، وستزيد تكلفة المعدات الإضافية واستهلاك الطاقة بشكل كبير مع توسع الشبكة. تعمل سلاسل البلوكشين الخاصة بإثبات الحصة على القضاء على هذه المشكلة بشكل فعال.

4. صديق للأشخاص غير البارعين في التكنولوجيا
   يتطلب التعدين خبرة كبيرة. لذلك، تم تصميم إثبات العمل بشكل أكبر للمؤسسات والمهنيين. ومع ذلك، حتى الأجهزة الشخصية العادية يمكن أن تعمل كنقاط تحت PoS.

5. 
   يضمن إثبات الحصة الأكثر لامركزية أن جميع العقد، بغض النظر عن عددها، قادرة على المشاركة بفعالية في شبكة بلوكتشين من خلال الخوارزميات. ومع ذلك، ففي ظل نظام PoW، تحتكر مجمعات التعدين معظم عمليات إنشاء الكتل والتحقق من المعاملات وتخصيص المكافآت، وبالكاد تستطيع العقد الأصغر التنافس معها. يُعد إثبات الحصة خيارًا أفضل في الأسواق ذات المبيعات الطويلة.

6. 
   تعد سلاسل البلوكشين الصديقة للبيئة PoS أكثر صداقة للبيئة من PoW لأنها لا تأتي مع استهلاك ضخم للطاقة أو منافسة حاسوبية مكثفة، وبالتالي يكون لها تأثير سلبي أقل على البيئة.

هل نظام PoS آمن؟

بغض النظر عن آلية الإجماع المستخدمة، بالإضافة إلى فعالية العقد للوصول إلى توافق في الآراء، يظل الأمان أحد أهم الاعتبارات في الشبكة وإلا فقد تصاب الشبكة بالشلل بسبب الهجمات الضارة.
في شبكات PoW، يتم التوصل إلى توافق في الآراء من خلال قوة الحوسبة. إذا كان بإمكانك التحكم بأكثر من 51٪ من قوة الحوسبة داخل شبكة blockchain، فلديك السيطرة المهيمنة على الشبكة بأكملها. يمكن للمهاجمين الحصول على أرباح من خلال الإنفاق المزدوج أو رفض سجلات المعاملات أو تغييرها أو منع الآخرين من التعدين. يُعرف هذا باسم هجوم 51٪.
ومع ذلك، ومع توسع نطاق بلوكتشين لإثبات العمل، تقل احتمالية الهجوم بنسبة ٥١٪. لتنفيذ هجوم بنسبة 51٪، يلزم وجود كمية كبيرة من معدات التعدين لتوفير الطاقة الحاسوبية وستحدث تكاليف طاقة عالية. إذا كانت مكافأة الهجوم الناجح أقل من تكلفة تنفيذ الهجوم، فإن الهجوم بنسبة 51٪ سيصبح غير قابل للتطبيق في هذا الصدد. إذا أخذنا بيتكوين كمثال، لم يكن هناك أبدًا هجوم بنسبة ٥١٪ منذ أكثر من عقد من الزمان منذ إنشاء كتلة التكوين. إنها نقاط تعدين البيتكوين في جميع أنحاء العالم التي توفر قوة حوسبة وحدة المعالجة المركزية الشاملة التي تضمن أمان شبكة Bitcoin.
وتجدر الإشارة إلى أن شبكات إثبات الحصة قد تعاني أيضًا من هجوم بنسبة 51٪. وما دامت العقدة الخبيثة تحصل على أكثر من نصف إجمالي عدد التوكنات المخزنة، فإنها تتحكم في شبكة بلوكتشين وقد تقوم بتزوير الكتل وسجلات المعاملات. وهذا يعني أنه يمكن للمهاجم شن هجوم من خلال الحصول على عدد كبير من الرموز.
ومع ذلك، فإن مثل هذا الهجوم غير عملي. ستؤدي عملية الحصول على عدد كبير من التوكنات إلى رفع السعر بسبب زيادة الطلب. وسيكون للهجوم تأثير كبير على شبكة بلوكتشين ويسبب حالة من الذعر بين المستخدمين، مما يؤدي إلى انخفاض السعر. لذلك، ستكون تكلفة الحصول على الرموز أكبر بكثير من الأرباح التي يمكن أن تجنيها من الهجوم.
هناك طريقة أكثر احتمالًا لمهاجمة آلية إجماع إثبات الحصة وهي التواطؤ مع العقد الأخرى للتحكم في أكثر من 51٪ من إجمالي عدد الرموز المكدسة. هذه الطريقة هي بديل لتحقيق هدف التحكم في الشبكة دون تكاليف باهظة.
ومن أجل منع العقد من التواطؤ مع بعضها البعض، تفرض سلسلة بلوكتشين لإثبات الحصة عقوبات. إذا تم الإبلاغ عن عمليات حظر ومعاملات زائفة من قبل مدققين آخرين، فقد تفقد عقدة الهجوم جزءًا أو حتى كل الرموز المميزة الخاصة بها. هذا يحل مشكلة Nothing at Stake في عقد PoS السابقة ويجعل التواطؤ بين المدققين أكثر صعوبة حيث يصعب تحديد ما إذا كانت العقد الأخرى مستعدة لتحمل مخاطر الخسائر.
طالما أن قيمة الرموز المكدسة أعلى من المكافآت، فإن الخسائر الناجمة عن الغش ستكون أكبر من المكافآت الناتجة عن التشغيل الصادق. وبالنظر إلى ذلك، تفضل العقد العمل بأمانة، مما يضمن أمان شبكات PoS blockchain. لذلك، يكاد يكون من المستحيل حدوث هجوم بنسبة 51٪، خاصة في العملات المشفرة ذات القيمة السوقية المرتفعة.

ما هي المشاكل المحتملة لـ PoS؟

على الرغم من مزايا آلية إجماع PoS، إلا أنها تواجه أيضًا بعض المشاكل المحتملة. غالبًا ما يتم انتقاد PoS لأنها تجعل الأغنياء أكثر ثراءً والفقراء أكثر فقرًا. ستتمتع العقد التي تخزن كمية أكبر من الرموز بفرصة أكبر لإنشاء كتل للحصول على مكافآت. وهذا يجعل المدققين يمتلكون عددًا كبيرًا من الرموز للحصول على الثروة، مما يؤدي إلى تفاقم عدم المساواة في الثروة.
ومع ذلك، يعتقد أنصار PoS أنه في جميع أسواق رأس المال، يتمتع الأغنياء بميزة تنافسية أقوى. حتى في ظل آلية إجماع PoW، توجد نفس المشاكل. بالمقارنة مع شبكة PoW التي لديها متطلبات أعلى للمشاركة، فإن PoS، التي تفيد الجميع، تثبت أنها حل أفضل.
مشكلة شائعة أخرى هي الإمداد غير المتوقع للرموز حيث قد يتغير عدد العقد غير القادرة على المشاركة وهذا يؤدي إلى مشكلات إضافية. على سبيل المثال، عندما يستمر سعر السوق للرموز في الانخفاض، قد لا تتمكن مكافآت العقد المكدسة من تعويض فقدان الاحتفاظ بها، مما يؤدي إلى قيام عدد كبير من العقد بإلغاء حصص وبيع التوكنات، مما يعرض أمن شبكة البلوكشين للخطر.
بالإضافة إلى ذلك، إذا زاد عدد عُقد التخزين بشكل كبير، فقد يتسبب ذلك في نقص المعروض من التوكنات وارتفاع السعر، وهو تكتيك للتلاعب بالأسعار غالبًا ما تستخدمه فرق التطوير الخبيثة قبل بيع مقتنياتها. وبالمقارنة، توفر آلية PoW إمدادًا أكثر استقرارًا من الرموز ومن غير المرجح أن تعاني من مشاكل مماثلة.

ما هي آليات الإجماع الأخرى إلى جانب PoS و PoW؟

يُعد إثبات العمل وإثبات الحصة من أكثر آليات الإجماع شيوعًا في الشبكات الموزعة، ولكنهما ليسا الآليتين الوحيدتين. بعد أكثر من عشر سنوات من التطوير، شهدت تقنية blockchain العديد من آليات الإجماع الجديدة التي تم اقتراحها. فيما يلي مقدمة موجزة:

1. Proof of Space
   بموجب خوارزمية إجماع Proof of Space، يجب أن تحتوي العقد في الشبكة على مساحة تخزين كبيرة على القرص الصلب قبل أن تكون مؤهلة للتحقق من المعاملات والحصول على المكافآت. سوف تتحدى أدوات التحقق العقد التي توفر التخزين لضمان استمرار العقد في توفير التخزين. شبكة Chia هي مثال يعتمد هذه الخوارزمية.
   
   المصدر: شبكة شيا

2. إثبات السلطة (PoA)
   بموجب خوارزمية إجماع إثبات السلطة، لن تقوم العقد في الشبكة بتخزين التوكنات، بل ستحتفظ بسمعتها الخاصة لتكون مؤهلة للتحقق من صحة المعاملات. يحتاج المدققون إلى الكشف عن معلومات هويتهم قبل المشاركة. هذا يقلل من مخاطر اختيار المدققين المشبوهين ويشجع المشاركة طويلة المدى. مثال على خوارزمية PoA هو VeChain.

3. يُعد إثبات الحصة المفوض (DPoS)
   بمثابة تقدم للمفهوم الأساسي لإثبات الحصة الذي يعهد فيه حاملو التوكنات الخاصة بهم كأصوات للشهود. يتمتع هؤلاء الشهود بمستويات مختلفة من السمعة بناءً على عدد الرموز الموكلة. يعتبر الشهود المختارون الأكثر ثقة ولهم الحق في إنشاء كتل من خلال التحقق من المعاملات. أحد الأمثلة التي تعتمد dPoS هو EOS.

الخاتمة

عادةً ما تُعتبر خوارزمية إثبات الحصة بمثابة تقدم في إثبات العمل. يمكن لمستخدمي PoS تخزين الرموز الخاصة بهم ليصبحوا مدققين وإنشاء كتل جديدة للحصول على مكافآت. ويمكنهم أيضًا التعاون مع العقد الأخرى للتحقق المشترك من المعاملات وتأمين البلوكشين.
يعمل إثبات الحصة على التخلص من التعدين كثيف رأس المال والمستهلك للطاقة، ويمكن الوصول إليه بشكل أكبر للمستخدمين العاديين. وهي تعتبر آلية إجماع صديقة للبيئة ولامركزية. يتفوق إثبات الحصة أيضًا على إثبات العمل من حيث قابلية التوسع. وفي الوقت الحالي، تم اعتماد إثبات الحصة من قبل المزيد والمزيد من سلاسل البلوكشين، مثل كاردانو وتيزوس وأفالانش وغيت تشين.
ومن المقرر أن تنتقل إيثريوم، وهي ثاني أكبر سلسلة بلوكتشين من حيث القيمة السوقية، من PoW إلى PoS في ترقيات ETH 2.0، والتي من المقرر أن تكتمل في سبتمبر 2022. على الرغم من أن العقد التي تعمل بنظام ETH 2.0 تحتاج إلى تخزين 32 ETH على الأقل، فإن الانتقال غير المسبوق لآلية الإجماع يوضح أن إثبات الحصة هو بالفعل مستقبل تقنية blockchain.
بينما يبدو أن PoS قد حلت العديد من المشكلات التي تواجهها PoW، إلا أنها لا تزال تقنية جديدة. يستغرق الأمر وقتًا لاكتشاف ما إذا كانت هناك مشاكل وعيوب أخرى غير معروفة.