شبکه اثبات سهام اتریوم چگونه کار خواهد کرد

اثبات سهام به الگوریتم اجماعی گفته می شود که در آن اعتبارسنج ها در مورد بلاک بعدی رای می دهند و میزان اثر رای به اندازه اتریوم های قفل شده آنها بستگی دارد. این نوع اثبات به دلیل مصرف برق پایین تر، کاهش ریسک متمرکز سازی، امنیت در برابر انواع مختلف حملات 51 درصدی و غیره، بهتر از اثبات کار (PoW) است.
 الگوریتم اثبات سهام یا PoS چیست؟
الگوریتم اثبات کار یا PoW چیست و چگونه کار می کند؟

برای شرکت در فرایند رای دهی (یعنی برای تبدیل شدن به یک اعتبارسنج) باید اتریوم را استیکینگ کنید که در ازای آن علاوه بر دریافت بخشی از کارمزد تراکنش های شبکه، اتریوم اضافی در قالب سود استیکینگ دریافت خواهید کرد.
استیکینگ اتریوم 2.0 چیست و چگونه کار می کند؟

به بیان ساده تر، استیکینگ اتریوم قفل کردن مقداری از این ارز برای مدت زمان مشخصی است تا به امنیت بلاک چین کمک کند و پاداش های شبکه را به دست آورد. افرادی که این کار را انجام می دهند، “تایید کننده” یا “سهام گذار” نام دارند و وظیفه آنها پردازش تراکنش ها، ذخیره اطلاعات و افزودن بلاک ها به بیکن چین است.
بلاک چین چیست؟ یک راهنمای کامل برای مبتدیان

اثبات سهام در بلاک چین های عمومی به میزان استیکینگ اعتبارسنج در شبکه بستگی دارد. در بلاک چین های عمومی مبتنی بر اثبات کار (مانند بیت کوین و شبکه فعلی اتریوم)، ماینرها مسائل ریاضی را برای تایید تراکنش ها و ایجاد بلاک های جدید، حل می کنند و در ازای آن پاداش دریافت می کنند. اما در بلاک چین های عمومی مبتنی بر اثبات سهام، مجموعه ای از اعتبارسنج ها به نوبت بلاک بعدی را پیشنهاد می کنند و در مورد آن رای می دهند. 

به طور کلی، الگوریتم اثبات سهام به شکل زیر عمل می کند:
بلاک چین مجموعه ای از اعتبارسنج ها را ردیابی می کند و هر کسی که ارز رمزنگاری شبکه اصلی را در اختیار دارد (در این مورد اتریوم)، می تواند با ارسال نوع خاصی از تراکنش و قفل کردن اتریوم های خود در یک قرارداد واریزی، اعتبارسنج شود. سپس، فرایند ایجاد و تایید بلاک های جدید از طریق یک الگوریتم اجماع انجام می شود که همه اعتبارسنج ها می توانند در آن شرکت کنند.

اثبات سهام را می توان به دو نوع عمده طبقه بندی کرد: مبتنی بر زنجیره که به همزمانی رویدادهای شبکه بستگی دارد و مبتنی بر BFT که توافق نودها را  به در دسترس بودن ترجیح می دهد.

در PoS مبتنی بر زنجیره، الگوریتم به صورت شبه تصادفی یک اعتبارسنج را در طول هر بازه زمانی یا اسلات زمانی (مثلا هر 10 ثانیه) انتخاب می کند و به آن اعتبارسنج حق ایجاد یک بلاک واحد را می دهد. این بلاک باید به بلاک قبلی اشاره کند (معمولا بلاک در انتهای طولانی ترین زنجیره قبلی) و با گذشت زمان، بیشتر بلاک ها به یک زنجیره واحد در حال رشد متصل می شوند.

در نوع مبتنی بر BFT، اعتبارسنج ها به طور تصادفی حق پیشنهاد بلاک ها را دارند، اما توافق در مورد این که کدام بلاک مجاز است، در چند دور انجام می شود. هر اعتبارسنج در طول هر دور یک رای برای یک بلاک خاص ارسال می کند و در پایان دوره، همه اعتبارسنج ها (صادق و آنلاین) تایید می کنند که آیا بلاک بخشی از زنجیره است یا خیر. توجه داشته باشید که ممکن است بلاک ها همچنان به هم متصل شوند؛ تفاوت اصلی این است که اجماع در مورد یک بلاک می تواند درون یک بلاک باشد و به طول یا اندازه زنجیره بعد از آن بستگی ندارد.

مزیت اثبات سهام نسبت به اثبات کار

مصرف برق کم تر برای ایمن سازی بلاک چین. مصرف برق و هزینه های سخت افزار بلاک چین های اثبات کار بیت کوین و اتریوم بیش از 1 میلیون دلار در روز تخمین زده می شود. یکی از دلایل اصلی تغییر اجماع شبکه، کاهش چشمگیر انرژی مورد نیاز برای تایید تراکنش ها و عرضه اتریوم جدید است. طبق یک پست وبلاگ بنیاد اتریوم، تیم توسعه انتظار دارد که مدل اجماع اثبات سهام میزان انرژی مصرف شده در طول فرایند تایید تراکنش ها را تا 99.95 درصد کاهش دهد.

یکی از دلایل آن این است که اجرای نود به سخت افزارهای پیشرفته نیاز ندارد و کاربران می توانند با سخت افزارهای بسیار ارزان تر یک نود را در کامپیوتر یا لپ تاپ معمولی خود اجرا کنند.

به دلیل مصرف برق کم تر، نیازی به عرضه کوین های جدید بیشتر به منظور ایجاد انگیزه در مشارکت کنندگان برای ادامه مشارکت در شبکه، نیست. حتی ممکن است نرخ عرضه اتریوم منفی شود، چون بخشی از کارمزدهای دریافتی سوزانده خواهند شد و در نتیجه عرضه آن به مرور زمان کاهش خواهد یافت.

ریسک متمرکز شدن را کاهش می دهد، زیرا صرفه جویی ناشی از تولید انبوه مورد بحث است. کوین های 10 میلیون دلاری دقیقا 10 برابر بیشتر از کوین های 1 میلیون دلاری بازدهی دارند، چون در سطح بالاتر می توانید تجهیزات تولید انبوه بهتری را تهیه کنید که یک مزیت برای اثبات کار است.

ایجاد انواع حملات 51 درصدی در بلاک چین اثبات سهام بسیار گران تر از اثبات کار است. به تعبیر ولاد رامفیر، انگار مزرعه اسیک (ASIC) شما سوخته است، اگر در یک حمله 51 درصدی شرکت کرده باشید.

یکی دیگر از مزیت های اثبات سهام فراهم کردن زمینه برای “شاردینگ” است. هدف استفاده از شاردینگ در بلاک چین، تقسیم شبکه به زنجیره های کوچکتر و قابل کنترل تر است تا در نتیجه آن تعداد تراکنش ها افزایش یابد و مشکل مقیاس پذیری که امروزه بیشتر بلاک چین های بزرگ با آن روبرو هستند، حل شود.
شاردینگ چیست و چه کمکی به شبکه اتریوم خواهد کرد؟

ترکیب این زنجیره های کوچک تر با رول آپ ها (rollups)، شبکه اتریوم را قادر خواهد ساخت تا بیش از 100000 تراکنش را در ثانیه پردازش کند که این یک جهش بزرگ در مقایسه با مقدار فعلی (یعنی 10 تا 15 تراکنش در ثانیه) است.

کار رول آپ ها بسته بندی تراکنش ها در خارج از شبکه اصلی، ایجاد یک اثبات رمزنگاری برای آنها (سند تایید آنها) و سپس ارسال آنها به شبکه اصلی است.

چرا باید اتریوم را استیکینگ (سپرده گذاری) کرد؟

در ازای استیکینگ اتریوم های خود و تایید بلاک های صحیح، اتریوم اضافی از طریق سود سپرده گذاری و کارمزد تراکنش های شبکه دریافت خواهید کرد. 

حداقل شرایط استیکینگ عبارتند از: داشتن حداقل 32 اتریوم برای تبدیل شدن به یک اعتبارسنج شبکه، کامپیوتر با تجهیزات سخت افزاری لازم و اتصال دائمی به اینترنت.

بلاک چین مبتنی بر اثبات سهام 32 بلاک از تراکنش ها را در طول هر دور تایید دسته بندی می کند که به طور متوسط 6.4 دقیقه طول می کشد. این دسته از بلاک ها به “دوره ها (epochs)” معروف هستند. یک دوره نهایی شده در نظر گرفته می شود، زمانی که بلاک چین دو دوره دیگر را پس از آن اضافه کند.

در طول فرایند تایید، زنجیره بیکن چین سهامداران را به طور تصادفی به کمیته های 128 نفره گروه بندی می کند و یک بلاک شارد خاص را به آنها واگذار می کند. هر کمیته یک زمان مشخص برای پیشنهاد یک بلاک جدید و تایید تراکنش های داخل آن دارد که به آن “اسلات” می گویند. در هر دوره 32 اسلات وجود دارد؛ به این معنی که در هر دوره به 32 کمیته برای تکمیل فرایند تایید نیاز است.

با محول کردن یک بلاک به یک کمیته، به یک عضو تصادفی آن حق انحصاری پیشنهاد بلاک جدیدی از تراکنش ها داده می شود، در حالی که 127 عضو باقی مانده در مورد پیشنهاد رای می دهند و تراکنش ها را تایید می کنند.

هنگامی که اکثر اعضای کمیته بلاک جدید را تایید کردند، به بلاک چین اضافه می شود و یک ” اتصال عرضی (cross-link)” برای تایید اضافه شدن آن ایجاد می شود. تنها پس از آن، سهامدار اتریوم که برای پیشنهاد بلاک جدید انتخاب شده بود، پاداش را دریافت می کند.

پیشنهاد دهندگان بلاک و تایید کنندگان تراکنش ها، پاداش های متفاوتی دریافت می کنند. پیشنهاد دهنده بلاک یک هشتم از پاداش مبنا را دریافت می کند که “B” نامیده می شود. در حالی که تایید کننده ها هفت هشتم باقیمانده پاداش را دریافت می کنند. البته، این پاداش به مدت زمان ارائه تاییدیه توسط پیشنهاد دهنده بستگی دارد و می تواند کاهش یابد. تایید کننده باید آن را در سریع ترین زمان ممکن ارسال کند تا کل هفت هشتم پاداش را به دست آورد. به ازای هر اسلاتی که بگذرد و تایید کننده تراکنش ها را به بلاک اضافه نکند، پاداش کاهش می یابد. برای دو اسلات پاداش به هفت شانزدهم و برای سه اسلات به هفت سی و دوم  کاهش می یابد.

پاداش توزیع شده بین سهامداران به تعداد کل اتریوم استیکینگ شده و تعداد اعتبارسنج های شبکه بستگی دارد. برای مثال، در سال گذشته تنها حدود 500000 اتریوم استیکینگ شده وجود داشت و نرخ سود سالانه آن کمی بیش از 20 درصد بود. در حال حاضر، بیش از 6800000 اتریوم در بلاک چین قفل شده؛ به این معنی که نرخ سود سالانه به حدود 6 درصد کاهش یافته است.

چه نرم افزارهایی برای استیکینگ نیاز است؟

دو نوع نرم افزار اصلی برای استیکینگ در اتریوم نیاز است:

نودهای بیکن (Beacon): این یک حلقه اتصال برای اعتبارسنج ها است. بلاک مجاز را ذخیره می کند، همتایان و همگام سازی ورودی را کنترل می کند و بلاک ها و تاییدیه ها را منتشر می کند. دارای یک سرور gRPC  است که یک API ارائه می کند و مشتریان می توانند به آن متصل شوند.

کلاینت های اعتبار سنج: با نود بیکن ارتباط برقرار کرده و بلاک ها را امضا می کند. می توانید در ازای استیکینگ هر 32 اتریوم، یکی از این کلاینت ها را داشته باشید.

این نرم افزار اسرار مهمی مانند افشای RANDAO، اثبات حفاظت برای داده های به اشتراک گذاشته شده و کلید خصوصی BLS را ذخیره می کند. می تواند نودهای بیکن چین را تعویض کند. داده های اجرا شده اشتراکی و فیلد های داده که اعتبار سنج آنها را امضا کرده، ردیابی می کند.

این بدان معناست که سه ترکیب ممکن از نرم افزار برای اجرا وجود دارد:

• نود بیکن
• نود بیکن بعلاوه کلاینت اعتبارسنج
• نود بیکن بعلاوه چند کلاینت اعتبار سنج

سخت افزار لازم برای اجرای این نرم افزار ها هنوز TBD است. در حالت ایده ال، می توانیم حداقل الزامات را برای هر سه نرم افزار ذکر شده در بالا فراهم کنیم.

در صورت قطع شدن اینترنت چه اتفاقی می افتد؟

اتصال همیشگی به اینترنت مهم ترین فاکتور برای اعتبار سنج شدن است. اعتبار سنج برای رای دادن به بلاک ها باید همیشه در دسترس باشد که این به نوبه خود شبکه را ایمن می کند. بنابراین، اگر کلاینت اعتبارسنج شما آفلاین شود، مشمول جریمه جزئی می شوید. این جریمه باعث می شود تا همیشه آنلاین باقی بمانید. دو سناریو برای جریمه وجود دارد:

اگر بلاک ها در حال تایید شدن باشند و آفلاین شوید، ممکن است ایکس درصد ( x%) از اتریوم های استیکینگ شده خود را در طول یک سال از دست بدهید. x  در اینجا نرخ سود فعلی است. برای مثال، اگر نرخ سود فعلی 5 درصد باشد، هر روز 0.0137 درصد از سپرده خود را از دست خواهید داد. اما به ازای هر روزی که آنلاین هستید، همین مقدار را به دست می آورید.

اگر بلاک ها تایید نشوند (بیش از 33 درصد اعتبارسنج ها آفلاین باشند) و شما نیز آفلاین باشید، ممکن است در 18 روز 60 درصد از سپرده خود را از دست بدهید.

هر زمان که مقدار سپرده شما به زیر 16 اتریوم کاهش یابد، به طور کامل از مجموعه اعتبارسنج ها حذف خواهید شد.

در صورت استیکینگ، اتریوم چه مدت قفل می شود؟

تا زمانی که شبکه اصلی اتریوم 1.0 به بیکن چین و سیستم شاردینگ اتریوم 2.0 متصل نشود، نمی توانید اتریوم های استیکینگ شده را برداشت کنید. این در نقشه راه فنی ، فاز 1.5 نام دارد و در سال 2021 تا 2022 انجام می شود.

هنگامی که این انتقال انجام شود، یک صف برداشت وجود خواهد داشت که در آن قرار می گیرید، اگر قصد برداشت اتریوم ها را از نود اعتبار سنج خود داشته باشید. اگر صف وجود نداشته باشد، حداقل زمان برداشت 18 ساعت خواهد بود و بسته به تعداد افرادی که در آن زمان برداشت می کنند، متغیر است.