تُعد خوارزمية الإجماع أحد المكونات الأساسية لأي شبكة blockchain.
إنها العملية التي تتفق من خلالها جميع العقد في نظام لامركزي على الحالة المعتمدة للسجل وتأمينها ضد التهديدات مثل الإنفاق المزدوج أو التعديلات الخبيثة.
منذ ظهور Bitcoin منذ أكثر من عقد من الزمان، كان إثبات العمل (POW) هو آلية الإجماع السائدة التي تدعم سلاسل الكتل العامة الرئيسية.
مع ذلك، برزت مخاوف بشأن التأثير البيئي لـ POW وضغوط المركزية مع نضج الصناعة. ونتيجةً لذلك، تستكشف العديد من المشاريع الجديدة الآن تصاميم إجماع بديلة مثل إثبات الحصة (POS).
ستُجري هذه المقالة المُعمّقة تحليلًا شاملًا ومقارنةً لكيفية عمل آليات توافق إثبات العمل (POW) وإثبات نقطة البيع (POS) في جوهرها. سنستكشف نماذج الأمان، ومتطلبات البنية التحتية، والحوافز الاقتصادية، وملامح الاستدامة الخاصة بكلٍّ منها.
بحلول النهاية، يجب أن تفهم بوضوح المبادلات بين هذين النهجين وأيهما قد يكون أكثر ملاءمة لأولويات تصميم blockchain المختلفة.
ما الذي يستلزمه إثبات العمل؟
تم تقديم إثبات العمل لأول مرة من قبل سينثيا دورك وموني ناور في ورقتهما البحثية عام 1993 بعنوان "التسعير من خلال معالجة أو مكافحة البريد العشوائي".
تم ترويجها لاحقًا بواسطة مبتكر البيتكوين ساتوشي ناكاموتو كطريقة لإصدار عملات جديدة، ومعالجة المعاملات، وتحقيق إجماع موزع في شبكة بلوكتشين لامركزية.
يتطلب إثبات العمل من عمال المناجم إنفاق موارد الحوسبة في العالم الحقيقي لحل الألغاز التشفيرية والتحقق من صحة الكتل.
من يتمكن أولاً من حل اللغز يحصل على فرصة نشر الكتلة الصالحة التالية والمطالبة بمكافأة التعدين.
إن عملية تمديد الكهرباء لإجراء عمليات حسابية لا طائل منها ولكن صعبة هي مصدر "الدليل" - فهو يثبت أن المعدن بذل جهدًا حقيقيًا لتأمين الشبكة.
السمات الرئيسية لـ POW تشمل:
نموذج الأمان
يعتمد إثبات العمل (POW) على افتراض أن أي مُعدّن أو تجمع تعدين لن يحصل على أكثر من 51% من إجمالي طاقة التجزئة. هذا الاستثمار الضخم في الأجهزة يُشكّل رادعًا للهجمات.
متطلبات البنية التحتية
الأسرى التعدين يتطلب متخصصين أجهزة ASIC وإمكانية الحصول على كهرباء رخيصة لتشغيل هذه العمليات الحسابية كثيفة الموارد بشكل مربح. وقد أدى ذلك إلى المركزية في التعدين.
الحوافز الاقتصادية
يتم تحفيز عمال المناجم لتأمين الشبكة من خلال مكافآت الكتل ورسوم المعاملات. ومع انخفاض المكافآت بمرور الوقت، سيتعين زيادة الرسوم للحفاظ على الأمن.
تأثير بيئي
ازداد استهلاك الطاقة لشبكات إثبات العمل (POW) مثل بيتكوين بشكل كبير على مر السنين بسبب التنافس على معدات التعدين. هذا الاعتماد على الكهرباء له تكاليف بيئية باهظة.
ما الذي يستلزمه إثبات الحصة؟
إثبات صحة حصة تم اقتراحه لأول مرة كآلية إجماع بديلة من قبل ساني كينج وسكوت نادال في عام 2012.
في أنظمة نقاط البيع، يتم اختيار منشئ الكتلة التالية من خلال مجموعات مختلفة من الاختيار العشوائي والثروة أو العمر (أي المدة التي تم الاحتفاظ بالرموز فيها).
تتضمن الاختلافات الرئيسية مقارنةً بـ POW ما يلي:
نموذج الأمان
بدلا من تجزئة السلطةيعتمد الأمن على افتراض أن أصحاب المصلحة لن يتصرفوا بشكل سيء أو يهاجموا الشبكة بسبب استثمارهم. تُستخدم شروط التقطيع لمعاقبة السلوك الخبيث.
متطلبات البنية التحتية
لا يتطلب نظام نقاط البيع (POS) أجهزة تعدين متخصصة أو مراكز بيانات ضخمة. يمكن للمحققين تشغيل عُقدهم على أجهزة استهلاكية شائعة.
الحوافز الاقتصادية
يحصل المشاركون على مكافآت كتلة ورسوم معاملات لمشاركتهم النزيهة في الإجماع. تُستخدم حصصهم لاختيار المصادقين عشوائيًا وتحديد النفوذ.
تأثير بيئي
يتطلب التحقق من صحة الكتل الجديدة طاقةً ضئيلةً مقارنةً بتعدين إثبات العمل (POW)، إذ لا يعتمد على حسابات إثبات العمل المُهدرة. شبكات إثبات العمل (POS) أكثر استدامةً بكثير.
مقارنة النماذج
الآن بعد أن فهمنا الآليات الأساسية لـ POW مقابل POS، دعنا نجري مقارنة أعمق عبر عدة أبعاد رئيسية:
الأمن والحماية
يعتمد أسلوب "العمل" على إنفاق الموارد كرادع، بينما يعتمد أسلوب "العمل" على الحوافز الاقتصادية لتجنب ظروف التخفيض. كلاهما ناجح، لكن أسلوب "العمل" لا يزال جديدًا نسبيًا وغير مُختبر على نطاق واسع.
لامركزية
يؤدي تعدين إثبات العمل (POW) بطبيعة الحال إلى المركزية مع مرور الوقت، حيث يمكن للاعبين الكبار تحقيق وفورات الحجم. ويمكن لتقنية إثبات العمل (POS) مواجهة ذلك من خلال إتاحة المشاركة بتكاليف أقل بكثير.
الكفاءة
يُهدر إثبات العمل (POW) كميات هائلة من الطاقة على عمليات حسابية لا معنى لها. بينما يحقق إثبات العمل (POS) نفس مستوى الأمان مع إنفاق موارد أقل بكثير.
التكلفة
تتطلب البنية التحتية لـ POW استثمارًا أوليًا ضخمًا في منصات التعدين المتخصصة وتكاليف التشغيل. أما تكاليف POS المستمرة فتكاد تكون معدومة للمستخدمين العاديين، باستثناء مبلغ الرهان الأولي.
الإنتاجية
تواجه شبكات نقاط البيع (POW) اختناقات في قابلية التوسع بسبب قيود وقت الكتلة. تستطيع العديد من سلاسل نقاط البيع (POS) التعامل مع عدد هائل من المعاملات في الثانية من خلال ابتكارات مثل التجزئة.
الاستدامة
يُشكّل اعتماد نظام نقاط البيع (POW) على استهلاك الكهرباء المتزايد باستمرار تحديات بيئية جسيمة. يُوفّر نظام نقاط البيع (POS) نفس مستوى الأمان مع نسبة ضئيلة جدًا من البصمة الكربونية.
المرونة
يتيح نظام نقاط البيع (POS) مرونة أكبر في التصميم لتعديل المعلمات مثل الحد الأدنى لمبالغ الرهان، وصيغ المكافآت، وشروط التقطيع لتناسب أولويات الشبكة المختلفة.
الطريق إلى الأمام
تتمتع كل من آليات إجماع POW وPOS بمكانتها في المشهد الحالي لسلسلة الكتل استنادًا إلى الأولويات الفريدة والمقايضات المعنية.
من المرجح أن يستمر POW في تأمين الشبكات الرئيسية مثل Bitcoin التي تعطي الأولوية للامركزية المطلقة فوق كل شيء آخر.
وفي الوقت نفسه، من المتوقع أن ينمو اعتماد نقاط البيع مع إدراك المزيد من المشاريع لمزاياها المتعلقة بالكفاءة والاستدامة ومرونة التصميم.
وفي المستقبل، سوف تشهد الصناعة ابتكارًا مستمرًا يجمع بين أفضل جوانب هذين النهجين.
قد نرى شبكات إثبات العمل (POW) تتضمن عناصر من نقاط البيع (POS) لمواجهة اتجاهات المركزية بمرور الوقت.
وفي الوقت نفسه، ستركز تصميمات نقاط البيع الأحدث على الاختبار المباشر ومزيد من نضج ظروف التقطيع لتحقيق "إثبات الأمان" على نطاق واسع.
الخلاصة
على الرغم من أن إثبات العمل أثبت أنه آمن بمرور الوقت، فإن مشكلات الاستدامة طويلة الأمد وضغوط المركزية تجعل من نقاط البيع بديلاً جذابًا للعديد من مشاريع blockchain الجديدة.
مع استمرار البحث والاختبار المباشر، من المحتمل أن يحل نموذج POS محل نموذج POW باعتباره نموذج الإجماع السائد في المستقبل.
