به منظور تایید تراکنش‌ها در بلاک چین، لازم است ماینرها یا اعتبارسنج‌ها به اجماع برسند. ساز‌و‌کار‌های مختلفی برای اجماع در انواع ارزهای دیجیتال وجود دارند که اثبات کار و اثبات سهام از مهم‌ترین آن‌ها به شمار می‌روند. اثبات کار و اثبات سهام دو پروتکل توافقی برای تایید تراکنش‌ها در یک شبکه بلاک چین هستند که هر کدام معیار خاصی را در رابطه با صلاحیت یک نود (node) برای تایید تراکنش‌ها در نظر می‌گیرند. در ادامه، به بررسی این دو مفهوم پر کاربرد پرداخته‌ایم.
اثبات کار
اثبات کار (Proof-of-Work) در شبکه ارزهای دیجیتال، پروتکلی امنیتی است که با هدف بازدارنگی از حملات سایبری طراحی شده و برای اولین بار در طراحی بیت کوین استفاده شده است. POW فرایندی است که طی آن، استخراج‌کنندگان یا ماینر‌های بلاک چین کامپیوترهای خود را برای حل مسائل سنگین ریاضی در اختیار شبکه قرار می‌دهند و نسبت به فعالیتشان، رمز ارز استخراج می‌کنند.
بدیهی است که حل معما‌های پیچیده ریاضی برای دستیابی به جواب، نیازمند نیروی پردازشی بسیار زیادی است. در نتیجه، استفاده از این روش برق و قدرت پردازشی زیادی را هدر می‌دهد.
همان طور که گفته شد، استخراج رمز ارز‌ها با مصرف انرژی همراه بوده و این فرایند زمان‌بر، نیازمند پردازنده مرکزی یا گرافیکی و برق است. لذا به اولین ماینری که محاسبات یک بلاک را انجام داده، به خاطر اثبات کارش و قدرت پردازشی استفاده شده، پاداش تعلق می‌گیرد. در نتیجه، ماینر‌های شبکه برای حل زودتر معما‌های سخت و دشوار با یکدیگر در رقابت هستند تا اولین نفری باشند که برای مسئله ریاضی مربوط به بلاک مورد نظر، یک راه حل پیدا کنند.
این مسائل ریاضی به راحتی قابل حل نیستند و هنگامی که استخراج‌کننده جواب را پیدا کرد، در لحظه این موضوع را به شبکه اعلام کرده و پاداش خود را بر اساس پروتکل شبکه دریافت می‌کند.
مشهورترین کاربرد این الگوریتم در شبکه بیت‌کوین است. الگوریتم POW تا حد زیادی در برابر هک مقاوم بوده و از آن جایی که حمله به شبکه مستلزم انرژی و هزینه بسیار بالایی است، انگیزه برای حملات سایبری کاهش می‌یابد.
در نظر داشته باشید که در سیستم اثبات کار، هر چقدر قدرت پردازش رایانه‌ای بیشتری به شبکه افزوده شود، تعداد محاسبات مورد نیاز برای حل بلاک جدید نیز افزایش خواهد یافت. در نتیجه، هزینه تولید بلاک جدید بیشتر خواهد شد و ماینرها نیز برای سودآوری بیشتر باید عملکرد سیستم استخراج خود را بهبود بخشند.
معایب الگوریتم اثبات کار
استخراج رمز ارز‌ها، برای حل مسائل پیچیده نیازمند سخت‌افزار‌های کامپیوتری بسیار قدرتمندی است که هر ساله به‌روز‌رسانی می‌شوند. ماینرها برای موفقیت در رقابت حل مسائل، مجبور به خرید تجهیزات گران قیمت هستند. از طرفی فرایند استخراج، نیازمند برق و انرژی زیادی است که خود، هزینه ماین را بالا‌تر می‌برد.
حمله ۵۱ درصد یا حمله اکثریت هنگامی رخ می‌دهد که یک کاربر یا گروهی از کاربران کنترل اکثریت نیروی استخراج را به دست گرفته و نیروی کافی برای کنترل شبکه را داشته باشند. در صورت وقوع حمله 51 درصد، دسته‌ای قادر خواهند بود تولید بلاک‌های جدید را به انحصار خود در آورده و پاداش دریافت کنند. مهاجمین از طریق کنترل شبکه می‌توانند مانع تکمیل بلاک‌ها توسط دیگران شده و حتی تراکنش‌ها را رزرو کنند. البته شبکه‌های کوچک‌تر، بیشتر در معرض این حمله هستند.
اثبات سهام
بر خلاف الگوریتم اثبات کار، که در آن ماینرها با حل مسائل ریاضی پاداش می‌گیرند، در اثبات سهام (Proof-of-Stack) سیستم یک کاربر را با توجه به میزان دارایی، به عنوان سازنده بلاک انتخاب می‌کند تا سهمی در استخراج داشته باشد. این ایده برای اولین بار در سال ۲۰۱۱ در انجمن جهانی بیت کوین تاک مطرح شد که در واقع راهی دیگر برای اعتباربخشی به معاملات و برقرار کردن توافق توزیع شده است. سیستم‌های مبتنی بر اثبات سهام، ضمن صرفه‌جویی در انرژی و هزینه‌ها، در تلاشند تا برای کمک به تایید معاملات در بلاک چین به نتیجه مشابهی با POW برسد. در سیستم POS هیچ پاداش بلاکی وجود ندارد و کارمزد‌ها به استخراج‌کنندگان اختصاص داده خواهد شد.
در این الگوریتم، تمام واحدهای ارز مورد نظر از پیش استخراج شده و تعداد آن هرگز تغییر نمی‌کند. از آن جایی که در POS پاداشی به ماینرها تعلق نمی‌گیرد، به استخراج‌کنندگان فورجر (Forger) نیز گفته می‌شود.
مزایا و معایب سازوکار اثبات سهام
در الگوریتم POS، افراد به نسبت پولی که دارند، قادر به کنترل سیستم خواهند بود و این امر، غیر متمرکز بودن شبکه را به خطر خواهد انداخت. از سوی دیگر، کاهش مصرف انرژی و به‌کار‌گیری سیستم‌های گران‌قیمت منجر به کم شدن میزان هزینه‌ها و هدر رفت منابع می‌شود.
به طور کلی می‌توان صرفه‌جویی در برق و انرژی، کنار گذاشته‌شدن فرایند غیر ضروری استخراج، سریع‌تر و مقیاس‌پذیرترشدن شبکه و عدم خروج پول از جامعه رمز ارز‌ها برای خرید سخت‌افزار را از مزایای پروتکل اثبات سهام دانست.
اثبات سهام در حال حاضر در شبکه بلاک چین برخی از ارزهای دیجیتال مثل ایاس و کاردانو کاربرد دارد. اتریوم نیز پس از راه‌اندازی نسخه دوم خود (سرنیتی)، قصد دارد از اثبات کار فاصله گرفته و در نهایت سازوکار اثبات سهام را پیاده‌سازی کند.
